Supporti saldati in C45: perché il rivestimento a polvere si gonfia?

Le staffe saldate in acciaio C45 appaiono come l’elemento più semplice su un disegno di telaio di supporto, ed è proprio per questo che i loro guasti si manifestano così tardivamente. Il lavoro 260627004 è giunto da noi nell’agosto 2025 da un produttore di telai di supporto per canalizzazioni, il cui fornitore precedente aveva consegnato bracci che, sebbene risultassero conformi alle misure sul banco di prova, fallivano una volta montati sul telaio: la barra usciva dal banco di saldatura con una curvatura di circa 0,6 mm, la faccia della presa risultava inclinata rispetto al piano perpendicolare, impedendo al braccio di adagiarsi perfettamente, e il rivestimento a polvere grigio chiaro si sollevava in una sottile linea lungo ogni saldatura già nelle prime settimane di servizio.

Le staffe in acciaio C45 saldate nelle fotografie sono i pezzi di produzione dell’ordine successivo: una barra da 400 mm con tre fori di fissaggio equidistanti, una presa quadrata da 50 mm saldata a un’estremità e un giunto obliquo a 45 gradi nel punto di incontro tra le due parti, levigato a filo e rivestito in grigio chiaro. Nessuno dei due processi — saldatura né rivestimento — è particolarmente complesso di per sé. La difficoltà risiede nel fatto che i due processi interferiscono reciprocamente, e tale interferenza si manifesta sul rivestimento finito, dove il cliente la nota per prima cosa.

A cosa serve questa staffa?

Tre funzioni, di cui soltanto una riguarda la resistenza meccanica.

La presa costituisce l’elemento di posizionamento. Un elemento accoppiato di sezione quadrata vi scorre dentro, consentendo al braccio di assumere una posizione fissa rispetto al telaio; pertanto la presa deve presentare una faccia squadrata, precisa e già rivestita. In questo componente, la presa è una sezione cava quadrata, di 50 mm di lato e 50 mm di profondità, saldata all’estremità della barra.

La barra supporta il fissaggio. Tre fori equidistanti accolgono i dispositivi di fissaggio che collegano il braccio al telaio; ciò significa che i fori devono essere allineati con la presa, non semplicemente con la barra così com’è uscita dal banco di lavoro.

Il giunto è sia estetico sia strutturale. Il giunto a coda di rondine distribuisce il carico su una linea di saldatura più lunga e consente una transizione continua dall’asta alla presa una volta che la saldatura è stata levigata a filo e rivestita. È questo requisito estetico a trasformare un problema di saldatura in un problema di rivestimento: una superficie non sigillata non può apparire senza soluzione di continuità, e qualsiasi gas ancora presente nella saldatura individuerà la superficie rivestita e ne fuoriuscirà.

I due guasti che si verificano contemporaneamente

La saldatura deforma la barra, e tale deformazione rimane nascosta

La saldatura introduce un calore concentrato in un piccolo volume di acciaio. Il bagno di saldatura e la zona circostante si raffreddano e si contraggono contro il metallo più freddo, e il metallo che deve cedere lo fa. Su un braccio saldato su un solo lato, la contrazione tira la barra verso la faccia saldata, e una sezione leggera lunga 400 mm si incurva visibilmente anche con un modesto grado di vincolo.

Due fattori rendono questo problema più grave di quanto possa sembrare. Primo, la barra è snella rispetto alla sua lunghezza, quindi una piccola contrazione si traduce in una grande deformazione all’estremità libera. Secondo, il raffreddamento naturale non è simmetrico, pertanto i due lati del giunto si contraggono in misura diversa e la faccia della flangia si inclina. In questo caso, i bracci che hanno subito guasti presentavano un’incorvatura di circa 0,6 mm, superando il limite di rettilineità di 0,2 mm, e la faccia della flangia risultava fuori squadro di oltre 0,15 mm, valore massimo consentito dal telaio.

Il motivo per cui questo difetto passa così inosservato è legato alle misurazioni: il saldatore osserva il giunto, mentre il cliente misura l’intero braccio. La rettilineità deve essere verificata lungo tutta la lunghezza della barra, dopo il raffreddamento del pezzo, su una piastra di controllo con un comparatore a quadrante; inoltre, la faccia della presa deve essere controllata per verificarne la perpendicolarità rispetto allo stesso riferimento, nella stessa configurazione di misura. Se la verifica avviene soltanto in corrispondenza del giunto, la curvatura rimane invisibile fino al fissaggio del braccio.

La verniciatura a polvere forma delle bolle in linea, esattamente dove si trova il cordone di saldatura

La verniciatura a polvere forma un film sigillato, e un film sigillato applicato su una saldatura si comporta come un coperchio su un contenitore.

La saldatura ad arco lascia porosità nella zona del cordone di saldatura e nelle sue vicinanze; tali porosità si trovano sotto un sottile strato di ossido e scoria. La sabbiatura rimuove questo strato e apre le porosità in superficie, ma non le svuota. Ciò che è presente all’interno rimane tale: aria, umidità atmosferica, idrocarburi leggeri e umidità introdotta proprio dall’operazione di sabbiatura. Durante la polimerizzazione, sia il pezzo sia il film vengono riscaldati; il film si ammorbidisce prima di reticolare. Qualsiasi gas che si espande sotto il film in quel momento lo attraversa, generando così un foro di spillo o una piccola bolla situata lungo la linea di saldatura, oppure un anello di tali difetti.

Questo è il motivo per cui il difetto si presenta sotto forma di una linea anziché in modo casuale: segue infatti la saldatura, poiché la saldatura è l’unica parte della superficie che presenta vuoti al di sotto di essa. È altresì il motivo per cui cambiare fornitore — passando a un secondo fornitore — non risolve il problema semplicemente sostituendo il marchio della polvere. Il film non è la causa: lo è invece il gas presente al di sotto di esso.

Due soluzioni risolvono correttamente il problema. La zona di saldatura viene sottoposta a cottura prima dell’applicazione del rivestimento, in modo che l’umidità intrappolata nella saldatura e i leggeri idrocarburi abbandonino il pezzo mentre la superficie è ancora in acciaio nudo; inoltre, la linea di saldatura riceve una seconda passata di polvere, così da aumentare lo spessore del film sulla zona più porosa anziché lasciarlo al valore nominale. Qualsiasi soluzione meno accurata sposta il difetto da un lotto al successivo.

Come è stato costruito il braccio, passo dopo passo

Passo 1 – Taglio della barra e inclinazione del giunto

La barra viene tagliata a 400 mm con estremità squadrate e l’estremità del giunto viene tagliata a 45 gradi. Una superficie di inclinazione pulita rende possibile il passo successivo: due facce non allineate devono essere chiuse mediante calore di saldatura, e proprio il calore provoca la deformazione del pezzo.

Passo 2 – Saldatura provvisoria in una maschera di raddrizzamento

Entrambe le parti vengono posizionate in una maschera che mantiene la barra dritta e la flangia perpendicolare mentre il giunto viene saldato provvisoriamente. Le saldature provvisorie vengono eseguite su entrambi i lati del giunto e lasciate raffreddare prima che il pezzo venga rimosso dalla maschera, in modo che la geometria sia definita prima di eseguire qualsiasi saldatura completa.

Passaggio 3 - Saldatura in sequenza bilanciata

Il giunto viene saldato con passate alternate su lati opposti, anziché con una corsa continua intorno al pezzo. Bilanciare la sequenza mantiene la contrazione approssimativamente simmetrica, il che consente di mantenere il piano del foro perpendicolare e la barra dritta. La saldatura raggiunge la penetrazione completa all’angolo di taglio, poiché un giunto saldato solo sulla faccia visibile si aprirebbe sotto carico.

Passaggio 4 - Raffreddamento, quindi verifica della linearità e della perpendicolarità

Nessuna misurazione viene effettuata mentre il pezzo è ancora caldo. Ogni braccio viene raffreddato alla temperatura ambiente, quindi posizionato su una piastra di controllo per verificare la linearità lungo la barra e la perpendicolarità rispetto al piano del foro. I pezzi con scostamenti superiori a 0,2 mm rispetto alla linearità o a 0,15 mm rispetto al piano del foro vengono ritoccati o scartati in questa fase, quando sono ancora in acciaio grezzo e il ritocco richiede un minuto invece che l’intero costo di un pezzo.

Passaggio 5 - Levigatura delle saldature fino a renderle complanari

La saldatura viene levigata fino a essere perfettamente a filo con le superfici adiacenti, gli angoli del giunto vengono arrotondati e ogni schizzo di materiale è rimosso dalle aree rivestite. La levigatura non ha solo finalità estetiche: un cordone sporgente trattiene aria alla sua radice e un film che deve ricoprire una sporgenza risulterà sottile al bordo e spesso nella concavità.

Fase 6 – Sabbiatura fino a Sa 2,5

L’intero componente viene sabbiato fino a Sa 2,5. Ciò elimina la calamina, la ruggine e l’ossido da saldatura, e apre i pori sulla superficie della saldatura, in modo che la fase successiva possa agire su di essi.

Fase 7 – Precottura a 180 °C per 20 minuti

I componenti sabbiati vengono sottoposti a precottura a 180 °C per 20 minuti prima dell’applicazione di qualsiasi polvere. Questo trattamento termico elimina umidità e idrocarburi leggeri dalla porosità della saldatura mentre la superficie è ancora nuda, rimuovendo così alla radice il meccanismo di formazione delle bolle. È proprio per questo motivo che la precottura deve avvenire dopo la sabbiatura e non prima: la sabbiatura reintroduce umidità sulla superficie e riapre pori che una precedente precottura aveva già asciugato.

Passaggio 8 - Rivestimento, polimerizzazione a 190 °C per 15 minuti, seconda passata sulla saldatura

La polvere viene applicata nel colore grigio chiaro RAL 7035 con spessore compreso tra 65 e 80 µm e polimerizzata a 190 °C per 15 minuti. La linea di saldatura riceve una seconda passata affinché lo strato nel tratto più poroso raggiunga il valore massimo dell’intervallo anziché rimanere al valore nominale.

Un’ispezione finale verifica lo spessore del rivestimento, l’adesione secondo la norma ISO 2409 e un controllo accurato di ogni saldatura alla ricerca di fori e bolle. I pezzi conformi vengono imballati in modo che le superfici rivestite non si sfreghino l’una contro l’altra durante il trasporto.

Risultati della produzione di 600 pezzi

Controlla	Specifiche	Verificato su 600 bracci
Linearità lungo la barra	0,2 mm	Nessun pezzo oltre il limite dopo il raffreddamento
Perpendicolarità della faccia del giunto a innesto	0,15 millimetri	Verificato su ogni braccio mediante piano di riscontro
Saldatura sul giunto obliquo	Penetrazione completa, livellamento con il terreno	Livellamento con il terreno senza cordolo visibile sulle parti rivestite
Pulizia mediante sabbiatura	Sa 2.5	Verificato prima di ogni partita immessa nel forno
Pre-cottura	180 °C per 20 minuti	Applicato su ogni braccio prima della verniciatura
Spessore del Film	65–80 µm	All’interno della fascia, compresa la seconda passata sulla saldatura
Adesione	Gt0 secondo ISO 2409	Risultato ottenuto nei test a griglia incrociata sulla linea di saldatura
Spruzzo salino	480 ore in ambiente neutro, nessuna vescica	Nessuna vescica segnalata sulla linea di saldatura
Porosità lungo la saldatura	Non ammessi	Zero riscontrati all’ispezione finale

Seicento bracci spediti con il processo descritto sopra. Il cliente ha riferito che i bracci si posizionavano perfettamente piatti sui telai e che in servizio non erano comparsi difetti di rivestimento sulla saldatura.

Il difetto riscontrato durante la nostra prova preliminare

La prova su cinquanta pezzi non ha fallito per la geometria della saldatura. È fallita per la sequenza, e la sequenza era di nostra responsabilità.

Nove dei cinquanta bracci hanno presentato, al termine della polimerizzazione, una sottile linea di piccole vesciche esattamente sulla saldatura. Non vi erano problemi con la polvere, con lo spessore del film né con la temperatura del forno. Avevamo effettuato la cottura per la degasificazione prima della sabbiatura invece che dopo, ritenendo che tale cottura fosse un’operazione di saldatura e dovesse quindi essere inserita tra le altre operazioni di saldatura. La sabbiatura ha quindi reinserito umidità sulla superficie e nei pori che avevamo appena svuotato, e la polimerizzazione ha completato il processo.

La soluzione è stata spostare la cottura di degasaggio dopo la sabbiatura e tenere i pezzi sabbiati coperti, al riparo dall’aria del laboratorio, fino al loro rivestimento. Tra la prova e la produzione, la categoria di difetto è scomparsa, senza alcuna modifica alla polvere, allo spessore del film né al ciclo di polimerizzazione.

Questa è la lezione utile per chiunque specifichi questo processo: saldatura e rivestimento non sono due operazioni indipendenti che avvengono nella stessa fabbrica. Condividono una variabile comune: ciò che rimane all’interno della zona di saldatura quando il film si chiude su di essa.

Preparazione dell’acciaio saldato per il rivestimento: confronto tra quattro opzioni

Preparazione	Ciò che viene rimosso	Rischio di pori a livello della saldatura	Adesione	Dove si inserisce
Sgrassatura seguita da rivestimento	Solo oli e contaminanti da manipolazione	Alto, e i pori restano pieni di gas e umidità	Scarsa efficacia sulle saldature, e il film si solleva lungo la linea di saldatura	Parti lisce prive di saldature nell’area rivestita
Sabbiatura fino a Sa 2,5, quindi rivestimento	Scaletta di laminazione, ruggine, ossido da saldatura; apre i pori superficiali	Media o alta, i pori ancora aperti trattengono il gas	Buono su metallo sano, sottile su zone porose	Parti saldate semplici per servizio interno asciutto
Sabbiatura, cottura di degasificazione a 180 °C, quindi rivestimento	Come sopra, con rimozione di umidità e idrocarburi leggeri dai pori	Bassa	Buono, compresa la linea di saldatura	Parti saldate per servizio umido o all’aperto, sequenza utilizzata qui
Sabbiatura, fosfatazione, cottura di degasificazione, quindi rivestimento	Come sopra, più uno strato di conversione sull'acciaio	Bassa	La migliore, e protegge i bordi tagliati	Parti esposte a spruzzi di sale, condensa o usura dei bordi

La quarta opzione costa di più per singola parte ed è la scelta corretta quando il braccio verrà installato all'aperto o in un'area soggetta a lavaggi intensivi. Per strutture interne, la terza opzione è normalmente sufficiente; entrambe dipendono però dal fatto che la cottura avvenga nella posizione corretta all'interno della sequenza.

FAQ

Perché la vernice a polvere forma bolle lungo una saldatura?

Perché la saldatura è l'unica parte della superficie sotto cui sono presenti vuoti. La saldatura lascia porosità riempite d'aria, umidità e leggeri idrocarburi, e il film si chiude su di esse prima che la cottura riscaldi completamente il tutto. Il film si ammorbidisce prima di reticolare, quindi i gas in espansione fuoriescono provocando microfori o bolle lungo la linea di saldatura, anziché in modo casuale.

È possibile rimuovere la deformazione da saldatura dopo la verniciatura?

No. Raddrizzare un componente rivestito danneggia il film esattamente nella zona che il cliente osserverà, e il calore utilizzato per il raddrizzamento danneggerà sia il film sia l’adesione sottostante. La deformazione viene eliminata prima della verniciatura, mediante saldatura in una dima con sequenza bilanciata e mediante verifica della planarità e della squadratura dopo che il componente si è raffreddato alla temperatura ambiente.

È necessario levigare le saldature prima della verniciatura a polvere?

Non sempre per motivi funzionali, ma su un giunto visibile sì. Un cordone non levigato sporge e intrappola aria alla sua radice, causando un bordo sottile e una zona cava nel film; inoltre, il cordone stesso comunica all’acquirente che il giunto è stato lasciato così com’è stato saldato. Su questo componente le saldature sono state levigate a filo perché il giunto obliquo deve apparire come un’unica superficie continua sotto il rivestimento.

Come si verifica l’adesione del rivestimento su un componente saldato?

Praticare un’incisione a griglia sul film fino al cordone di saldatura e sull’acciaio adiacente, applicare il test di strappo con nastro secondo la norma ISO 2409 e valutare il risultato. Eseguire il test sul cordone di saldatura anziché su una superficie piana è l’obiettivo principale: le aree piane superano quasi sempre il test indipendentemente dal tipo di preparazione, mentre il cordone di saldatura è la zona in cui si manifesta per prima un’eventuale mancanza di adesione. In questo caso, il cordone di saldatura ha ottenuto la classe Gt0.

Cosa indicare sul disegno

Sei indicazioni sul disegno evitano la maggior parte delle controversie:

1. Specificare la rettilineità come valore numerico lungo l’intera lunghezza della barra, con riferimento a un datum, non come nota generica sulla buona esecuzione.

2. Specificare la perpendicolarità della faccia del giunto come valore numerico, utilizzando lo stesso datum della tolleranza di rettilineità.

3. Indicare se i cordoni di saldatura devono essere levigati a filo oppure se devono rimanere nella forma originale dopo la saldatura.

4. Specificare il grado di sabbiatura e indicare se è richiesto un trattamento termico di degasaggio prima dell’applicazione del rivestimento.

5. Specificare il riferimento cromatico, il campo di spessore del film e la classe di adesione accettata.

6. Indicare se l’interno del giunto richiede la stessa copertura con pellicola dell’esterno, poiché rivestire l’interno con uno spessore completo modifica l’aderenza dell’elemento che vi viene inserito.

Un braccio saldato è un giunto, un trattamento termico e un rivestimento sovrapposti l’uno all’altro, e ogni strato può annullare quello sottostante. Specificarli come una sequenza unica e il componente diventa un lavoro ordinario: una barra che rimane dritta, un giunto che si posiziona in piano e un rivestimento che resta liscio lungo la saldatura per anni.