SALDATURE ALLUMINOTERMICHE

Si tratta di un procedimento che genera calore per mezzo di alluminio. Il materiale necessario è costituito dalla cosiddetta porzione saldante. I componenti principali sono alluminio e un ossido metallico, nel caso di rotaia ossido di ferro che, ad una determinata temperatura, ottenuta tramite apposita candeletta di accensione, innesca la reazione alluminotermica. È una reazione fortemente esotermica, cioè sviluppa notevole quantità di calore.

In cosa consiste questa reazione? Nel fatto che l’alluminio sottrae l’ossigeno all’ossido di ferro, diventando cioè ossido di alluminio (scoria) e libera il ferro. Questo, avendo raggiunto una temperatura molto più elevata di quella di fusione, a sua volta fonde le testate delle rotaie, congiungendole saldamente in un blocco omogeneo. In realtà non si tratta di ferro, ma, per effetto dei correttivi contenuti nella porzione saldante, si tratta di acciaio alluminotermico, avente caratteristiche uguali a quelle dell’acciaio di rotaia.

Per effetto della reazione alluminotermica, in pochi secondi il materiale di apporto passa dallo stato solido a quello liquido. I prodotti della reazione, che hanno una temperatura superiore ai 2500°, si separano: la scoria (ossido di alluminio), più leggera, galleggia sull’acciaio; quest’ultimo, più pesante, si raccoglie sul fondo del crogiuolo e, arrivato a contatto del materiale base, lo fonde. Nel giro di pochi minuti il processo di saldatura è concluso.

Il calore prodotto dalla saldatura (preriscaldamento e fusione) si trasmette per conduzione nel corpo della rotaia, diminuendo ma mano che aumenta la distanza dalla saldatura stessa. Pertanto, si distinguono diverse zone, nelle quali, per effetto della permanenza alle varie temperature, si verificano strutture diverse.

Alla zona fusa, dove il materiale di apporto (l’acciaio alluminotermico) si è mescolato con il materiale base (l’acciaio di rotaia), segue, da una parte e dall’altra, una zona di alterazione termica, che viene sottoposta per 2-3 minuti ad una temperatura di 1200-1430°C con conseguente ingrossamento dei grani ed aumento di durezza.

Le zone successive, meno vicine alla zona fusa, risentono meno l’effetto termico della saldatura, risultano esposte per parecchi minuti a duna temperatura compresa tra 750 e 650°C. Subiscono quindi un processo di addolcimento, con conseguente affinamento dei grani e diminuzione di durezza. Nelle zone contigue l’aumento di temperatura ed il successivo raffreddamento non sono tali da influire sulla struttura dell’acciaio.