Carpaneto & C. S.p.A Divisione saldatura
ALLUMINIO E SUE LEGHE
Caratteristiche Caratteristiche fisico-chimiche fisico-chimiche dello ALLUM ALLUMINI INIO O Temperatura di di fu fusione - in inizio
658
Densità a 20° Resistenza meccanica
2,7 ricotto 10 10 Kg/mm2 incrudito incrudito 20 Kg/mm2
L’alluminio è uno dei materiali non ferrosi maggiormente utilizzato e le sue applicazioni sono dovute a tre importanti caratteristiche o qualit à !" #asso peso specifico$ specifico$ %" Alta resistenza resistenza alla corrosione corrosione &" 'levata conduci(ilit conduci(ilit à elettrica e termica$ La resistenza dell’alluminio agli attacchi di svariati agenti chimici è dovuta alla sua propriet à di formare in superficie$ una leggera ma strettamente unita coltre di ossido che pu) preservare la superficie da ogni altra azione chimica" In effetti$ l*alluminio si ossida a contatto con l*aria e si ricopre di una sottile pellicola di allumina$ dura e resistente fino a %+++," La maggiore resistenza agli agenti chimici la si riscontra nell’alluminio puro$ mentre le svariate leghe ottenute ottenute con ingredienti tipo manganese$ manganese$ magnesio$ cromo o manganese manganese e silicio$ riducono leggermente questa resistenza$ ma nel contempo ne aumentano la resistenza meccanica" Occorre dire su(ito che la saldatura a resistenza dell*alluminio e delle sue leghe$ presenta delle notevoli difficolt à e questo è dovuto al fatto che questo materiale possiede Una conduci(ilit à elettrica eccellente" Infatti se diamo un valore alla conduci(ilit à elettrica del rame elettrolitico puro uguale a !++$ l*alluminio puro al --$-./ presenta un valore del 01/ mentre il ferro non ha che una conduci(ilit àelettrica appena superiore al !.$1/ Una ridotta resistenza elettrica di contatto fra le superfici dei pezzi$ se 2 decaati!" Una grande conduci(ilit à termica che rende difficile il i l riscaldamento localizzato necessario alla saldatura$ anche se il suo punto di fusione3 1++ 4 .1+,5 e di rammollimento 3%++, 67++,5è nettamente inferiore quello del ferro 3 !71+,5" Le calorie hanno una tendenza a diffondersi nella massa a mano a mano che si producono" 8er ovviare a quest’inconveniente sar à quindi necessario saldare con dei tempi molto (revi e quin quindi di con delle delle pote potenze nze elev elevate ate ed$ ed$ a ques questo to punt punto$ o$ rico ricord rdia iamo mo che la dens densit it à approssimativa approssimativa vista al pag"!411 pag"!411 è % 8er l’alluminio puro 9 : 7+++471++ A per mm per ! periodo % 8er 8er le sue sue leg leghe he 9 : &++ &+++4 +47+ 7+++ ++ A per per mm per ! periodo
Altre Altre imp impor orta tanti nti consi conside dera razi zioni oni sono sono da fars farsi i
%
%
Una superficie d’alluminio lasciata all*aria si ricopre di una pellicola di allumina 3Al O 5 ;uesta coltre d’ossido si forma molto rapidamente all’inizio$ poi in seguito la pellicola gi à formata protegge la superficie contro l’ossidazione e quindi questa pellicola aumenta di spessore"
!"# !"#
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;uesta patina isolante fonde a %+++, e si oppone al passaggio di corrente ed$ essendo la sua" formazione formazione estremamente rapida $ o((liga una veloce esecuzione della saldatura saldatura immediatament immediatamente e dopo l*operazione di decapaggio"
La produzione della pellicola d’Allumina$ come detto in precedenza$ è un processo che inizia molt molto o velo veloce ceme ment nte$ e$ per per ques questo to moti motivo$ vo$ è quasi quasi impo imposs ssi( i(ile ile sald saldare are su dei dei part partic icol olari ari perfettamente perfettamente puliti$ in quanto$ dopo dopo poche ore dal decapag decapaggio$ gio$ si sta gi àformando à formando la coltre coltre d’allumina$ d’allumina$ che è infinitamente sottile e sovente discontinua e che provoca delle variazioni della resistenza di contatto$ che in certi casi < sull’alluminio puro < possono variare con un rapporto da ! a %+
Occorre quindi scegliere con accuratezza il sistema di decapaggio ma$ soprattutto$ organizzarsi al fine di poter eseguire la saldatura sui particolari immediatamente dopo l’operazione di pulizia o$ almeno entro le 7= ore successive" ;ualora queste tempistiche non siano possi(ili$ occorre avere cura di proteggere le superfici decapate con pellicole grasse$ e poi 2lavarle> prima dell’operazione di saldatura" La presenza di tracce d*ossido sulla superficie di contatto degli elettrodi presenta inoltre$ l’inconveniente di permett permettere ere alle partice particelle lle d’allum d’allumina ina di incolla incollarsi rsi ed accumu accumularsi larsi sulle punte punte deterio deterioran randole dole e quindi quindi renden rendendo do necessa necessario rio un rifacime rifacimento nto delle delle superfi superfici ci dopo poche saldatu saldature re 3%+ < &+ massimo massimo5" 5" In presenza di elettrodi fortemente ricoperti dal predetto deposito di metallo$ durante il passaggio della corrente$ si potranno potranno notare delle delle vere e proprie proprie esplosioni esplosioni con proiezioni proiezioni di materiale materiale fuso con il grosso rischio di ritrovarsi con le lamiere perforate da parte a parte e con gli elettrodi completamente rovinati
La saldatura dell’alluminio e delle sue leghe pu) avvenire solo utilizzando dei materiali puliti" In questo questo caso per) la resisten resistenza za di contatto contatto è molto molto (assa$ (assa$ il che contri( contri(uisce uisce ad aument aumentare are notevolmente notevolmente la potenza potenza elettrica richiesta" richiesta" 8er rimediare a quest’inconveniente$ si ha sovente l’a(itudine di ridurre lo sforzo di compressione degli elettrodi" ;uesta riduzione aumenta la resistenza di contatto e permette di saldare con delle intensit àpi? de(oli Il metodo$ assai generalizzato$ presenta tuttavia due gravi inconvenienti a5L’incrosta a5L’incrostazione zione degli elettrodi elettrodi aumenta aumenta rapidamente rapidamente quando l a pressione diminuisce" diminuisce" @iventa quindi necessario necessario pulirli molto pi? frequentemente frequentemente"" (5Le reazioni elastiche dei pezzi da saldare$ rischiano di provocare delle differenze importanti sulla pressione effettiva e di conseguenza si possono riscontrare delle grosse irregolarit à sulla saldatura" Le forcelle di tolleranza della temperatura necessaria alla saldatura essendo$ quindi$ molto strette necessiteranno di un controllo molto preciso della corrente utilizzata$ mentre$ in certe condizioni$ si pu) anche notare$ una grossa recristallizzazione che denoter à una certa fragilit à del giunto" La resistenza meccanica di certe leghe leggere è ottenuta per incrudimento" La fusione del nocciolo di saldatura altera le qualit à del materiale e le caratteristiche di (ase dello stesso possono andare perdute"
i possono notare inoltre inoltre delle corrosioni corrosioni intergranulari intergranulari nella zona di d i passaggio corrente corrente che avviluppa il nocciolo di saldatura"
!"8 !"8
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Le leghe leggere hanno tendenza a su(ire uno scorrimento plastico quando raggiungono la temperatura di saldatura" ;uando gli elettrodi non riescono a seguire velocemente la riduzione dello spessore che ne risulta$ avverr à un cattivo contatto degli elettrodi sul particolare$ perci) si noter à un’usura proi(itiva delle estremit à degli elettrodi" '’ quindi necessario per ridurre quest’inconveniente utilizzare solo organi di pressione a de(ole inerzia"
#$%D$&'R$ $ (')&* ;uando si vuole ottenere ottime saldature e$ in special modo$ saldature costanti ed affida(ili è indispensa(ile che le operazioni di saldatura a resistenza dell’alluminio e delle sue leghe siano effettuate dopo un primo trattamento delle superfici" Ogni tipo di impurit à$ sia meccanica che chimica$ presente sulla superficie dei materiali da saldare$ verr àincorporato nel nocciolo creando inclusioni o porosit àdi fusione e$ di conseguenza$ minando la resistenza del giunto$ mentre sulle superfici esterne le impurit às’incolleranno agli elettrodi$ riducendone la durata e$ nel contempo rovinando gli aspetti esteriori delle superfici con tracce eccessive$ profondi segni ed infossamenti$ ed altre imperfezioni" I trattamenti superficiali che$ in generale vengono consigliati sono #grassatura '’ indispensa(ile affinchB la successiva operazione di decapaggio avvenga regolarmente" Decaaggio ;uest’operazione pu) essere eseguita seguendo due procedure !" @ecapaggio meccanico 'ffettuato con tela smeriglio" O((ligher à una conseguente asportazione dei residui di polvere a(rasiva poichB$ costituendo essi un isolante$ possono impedire il regolare passaggio di corrente" %" @ecapaggio chimico '’ il metodo adottato su tutti i procedimenti di alta produzione" 'sistono differenti formule per il decapaggio chimico$ applica(ili secondo i risultati che si vogliono ottenere" +ssiccazione od $sciugatura @opo il decapaggio chimico$ è indispensa(ile lavare il materiale con molta acqua ed$ in seguito$ essiccarlo rapidamente" arcatura @ato che la saldatura deve essere effettuata entro un tempo che non deve essere superiore ai & giorni $ è preferi(ile marcare la data dell’avvenuto decapaggio" *ngrassaggio e i materiali non possono essere saldati entro i tre giorni$ diventa indispensa(ile proteggere le superfici decapate con una pellicola di grasso" In seguito$ sar à necessario eliminare detta pellicola immediatamente prima della saldatura" e si pu) affermare che l’operazione di decapaggio delle superfici è una operazione da farsi per tutti i differenti tipi di leghe leggere$ si deve ricordare che gli altri parametri di saldatura dovranno essere adeguati alla composizione ed allo spessore del materiale che sar à oggetto dell’operazione di saldatura ($R$+&R* D* #$%D$&'R$ +lettrodi L’intensit à di saldatura$ si è detto$ è veramente importante nella saldatura a punti delle leghe leggere e$ di conseguenza$ sono molto importanti gli elettrodi in quanto essi devono sopportare queste intensit à che necessariamente sono molto elevate" Cli elettrodi ideali per la saldatura devono avere le seguenti propriet à Un’elevata conduci(ilit àelettrica e termica !"$
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Una (uona resistenza alla deformazione Una (assa tendenza a legarsi con il materiale che deve essere saldato a5 Lega adatta 8rendendo$ innanzi tutto$ in considerazione il materiale con il quale costruire le punte$ i migliori risultati si sono ottenuti con elettrodi costruiti con rame elettrolitico od argento ma$ essendo le propriet à elettriche e
termiche$ dei due metalli citati$ uguali fra di loro$ l’argento non è stato considerato$ dato il suo elevato prezzo" Il rame$ perci)$ è considerato il metallo ideale se non si tiene conto che a causa della sua mallea(ilit àe duttilit à$ o((liga a ricondizionare le punte$ troppo frequentemente" Don prove pratiche si è$ quindi$ determinato che la lega migliore che riunisce in concreto i tre attri(uti richiesti è la lega Eame
Fig" 1+a
Fig"1+(
Punta troncoconica – (fig50a) Nella saldatura degli acciai$ la punta troncoconica$ richiedeva un angolo di !%+,$ mentre nel caso della saldatura di leghe leggere è preferi(ile utilizzare un angolo pi? ampio da !7+, a !1+, e con un raccordo della faccia attiva al cono di circa &," In modo che questo smusso eviti sensi(ilmente$ lo schiacciamento dell’estremit à" La faccia attiva deve essere perfettamente lucida e questa pulizia pu) essere effettuata sia con lime a taglio molto fine$ sia con 2carta seppia> Punta semisferica – (Fig. 50b) ;uesta forma di elettrodo viene generalmente utilizzata nel processo di saldatura che contempla un tempo di forgiatura" @urante questo tempo la punta arrotondata$ che si è ormai raffreddata$ penetra nel materiale saldato e procura un incrudimento del nocciolo di saldatura" Inoltre l’aumento della superficie$ dovuto alla forma semisferica$ limita durante l’applicazione della forza di forgiatura$ la penetrazione della stessa nella superficie della lamiera$ rendendo l’aspetto della saldatura accetta(ile sotto al punto di vista estetico" Un raggio di curvatura troppo ampio rende inutile l’effetto di incrudimento del punto durante la forgiatura$ un raggio troppo ridotto rende l’azione di penetrazione della punta eccessiva"
!%&
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La ta(ella sottostante 3fig"1!5pu) dare un valore corretto delle dimensioni da tenere Aaldatura di due spessori uguali mm
d Fig"1+a mm
E Fig" 1+( mm
+$1 G +$1
&
=+
+$= G +$= ! G ! !$1 G !$1 % G % %$1 G %$1 & G &
7$! 7$0$=$! -$% !!
!++ !!% !1+ %1+ %1+ &++
Fig"1! La forma ed il diametro della punta si determinano$ quindi$ in funzione degli spessori e del tipo di lega che si dovr à saldare" A((iamo ritenuto interessante riportare qui di seguito % illustrazioni$ tratte dal E'IHAND' 'L@INC MANUAL edito dalla EMA$ che chiariscono in modo molto interessante gli effetti della forma della punta durante la saldatura a resistenza delle leghe leggere"
Fig"1% ulla Fig"1% è possi(ile osservare$ chiaramente$ la formazione del nocciolo a seguito della differente conformazione dell’elettrodo A" @ue materiali simili d’uguale spessore il profilo della punta ha la stessa geometria" Il nocciolo di saldatura ha una medesima penetrazione nel materiale" #" @ue materiali dissimili d’uguale spessore il profilo della punta ha la stessa geometria" Il nocciolo di saldatura ha una penetrazione disuguale nel materiale" C. pessori differenti di materiali simili$ con uguale profilo della punta" La penetrazione del nocciolo è disuguale ed è maggiore nella lamiera pi? spessa" (Confrontare con 52D) D. pessori differenti di materiali simili" La punta dell’elettrodo è di forma sferica sulla lamiera sottile e piatta su quella pi? spessa" La penetrazione del nocciolo è proporzionale sui due spessori" (Confrontare con 52E.) '" pessori differenti di materiali simili" La punta dell’elettrodo è di forma sferica sulla lamiera spessa e piatta su quella pi? sottile" La penetrazione del nocciolo è disuguale in quanto si sono invertite le geometrie dell’elettrodo (asate sullo spessore della lamiera di contatto" !%!
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Fig"1&
ulla fig" 1& osserviamo A" La figura presenta una soddisfacente applicazione degli elettrodi ma$ nel contempo$ presenta anche un’eccessiva penetrazione delle punte sulle lamiere e questo$ pu) essere dovuto ad una forza applicata troppo forte$ ad una esagerata quantit à di corrente$ ad un tempo troppo lungo oppure a una com(inazione dei & parametri" ;uest’eccessiva penetrazione pu)$ anche$ essere causa di espulsioni di materiale incandescente e di conseguenza ad una ridotta resistenza del punto" #" Un profilo di punta creato con un raggio troppo ridotto accentua ed aggrava i risultati del punto A D" I due elettrodi$ mal allineati$ creeranno profonde incisioni o segni irregolari sulla superficie delle lamiere" @a quanto sopra esposto$ appaiono evidenti le grosse difficolt à che s’incontrano nella saldatura delle leghe leggere" I metodi di saldatura ed i tre parametri fondamentali 6 &emo, *ntensità di corrente e orza alicata 6 variano$ di conseguenza$ sia in funzione del tipo di materiale trattato$ sia in funzione del sistema di saldatura che sar à adottato" Nelle pagine seguenti$ cercheremo di dare alcuni esempi di regolazioni al fine di poter fornire una (ase di partenza per la ricerca dei parametri idonei al lavoro che si dovr à eseguire" 1. Saldatura su maccine alimentate in corrente alternata monofase '’ possi(ile saldare l’alluminio e le sue leghe con puntatrici alimentate in corrente alternata monofase" I tempi di saldatura dovranno essere molto (revi e$ dato le alte correnti che saranno necessarie per l’operazione$ è consiglia(ile utilizzare gli lope Dontrol$ al fine di evitare l’applicazione di queste alte correnti quando la resistenza di contatto è ancora troppo elevata" La ta(ella sottostante 3fig"175 è un chiaro esempio di opera(ilit à su alcuni spessori per ottenere saldature di qualit à 2commerciale>$
!%"
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Fig"17
u determinati particolari$ il punto cosiddetto 2commerciale> non è considerato idoneo ad una alta ;ualit à per cui occorrer à operare con saldatrici di maggior potenza$ con sequenze di saldatura pi? complesse simili a quelle indicate sulla Ha(ella in fig"11"
!%%
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Fig"11 La sequenza sar à quindi
%+..+)D$
J I tempi di ALO8'
%a corrente di ostriscaldamento corrisonderà a circa la met à della corrente di saldatura" 8er la saldatura di leghe che non hanno la tendenza ad incrudirsi$ il post
Fig"10 Cli elettrodi Fig" 1. saranno di forma semisferica ed il loro raggio è indicato sulla ta(ella di regolazione" La forza da applicare$ come si potr ànotare$ è a((astanza alta$ il che richiede l’utilizzo di correnti relativamente alte" Fig"1.
!%'
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2. Saldatura su maccine alimentate in corrente trifase. Donfrontando le due ta(elle di regolazione$ è evidente che$ gli alti valori di intensit à richiesti per l’ottenimento di punti di ottima qualit à$ hanno$ praticamente$ reso sempre meno utilizza(ili le saldatrici ad alimentazione monofase$ e questo per l’alta richiesta di corrente sulle linee di alimentazione" 8er ridurre questa alta richiesta di corrente sulla rete di alimentazione$ nel passato si sono utilizzate macchina ad accumulazione di energia e macchine con una (atteria di condensatori che alimentano il trasformatore di saldatura" I risultati ottenuti non sono stati particolarmente (uoni ed$ attualmente$ la saldatura delle leghe leggere viene effettuata con macchine ad alimentazione polifase diretta" La corrente di alimentazione viene inviata direttamente su tre trasformatori monofasi oppure su uno speciale trasformatore alimentato sul primario in corrente trifase" La corrente è trasformata sul secondario in monofase$ raddrizzata per mezzo di DE$ ed inviata direttamente sul circuito secondario per l’utilizzo in saldatura" Heoricamente$ l’assor(imento della corrente su ognuna delle & fasi è sempre molto importante$ ma viene equili(rato sulle & fasi inoltre $ dato che il fattore di potenza di una macchina polifase è molto pi? alto di una monofase$ i A richiesti sono inferiori" Altra prerogativa del sistema trifase è di poter ottenere un parziale controllo sulla salita della corrente$ cosa che su una macchina monofase pu) essere effettuata solo con lo LO8' DONHEOL" &" Saldatura con maccine alimentate in corrente trifase a media fre!uen"a " Le ultime innovazioni tecnologiche hanno introdotto$ nel campo della saldatura a resistenza dell’alluminio$ la tecnologia della Media Frequenza 3MF@D5" L’utilizzazione di generatori ad Inverter e dei relativi trasformatori trifasi con elevazione della frequenza da 1+ a !+++ Pz$ ha permesso di ottenere ulteriori vantaggi nella saldatura delle leghe leggere" i è infatti detto che$ l’ottima conduci(ilit à elettrica e termica delle leghe leggere richiede l’utilizzazione di correnti alte$ erogate per un tempo molto (reve e$ se si riesamina la curva di calore otteni(ile con un sistema ad Inverter3 pag"%.5$ si pu) facilmente comprendere i vantaggi di una tecnologia che pu) erogare una corrente molto sta(ile con una rampa di calore ad andamento costante$ cali(rata in modo molto preciso 3millisecondi5 #$%D$&'R$ $ (R*+*)+ aldare a proiezione le leghe leggere è sconsigliato in quanto$ vista la relativa resistenza meccanica delle stesse$ le (ugne ottenute per stampaggio su lamiere in alluminio$ sprofondere((ero sotto la spinta della forza applicata prima del passaggio di corrente" In casi di assoluta necessit à si possono utilizzare proiezioni 2piene> ottenute per coniatura" ;ueste applicazioni sono$ in effetti$ molto rare e poco utilizzate"
#$%D$&'R$ $ R'%%* La saldatura a rulli delle leghe leggere è difficile$ ma non impossi(ile" algono$ praticamente$ tutte le raccomandazioni fatte per la saldatura a punti" In via molto indicativa$ riportiamo qui di seguito una ta(ella 3fig"1=5 sulla quale sono riportati alcuni valori relativi alla saldatura a rulli delle Leghe leggere" Dome per tutte le ta(elle di regolazione i dati riportati dovranno essere integrati con quelli accertati in concreto in fase di programmazione macchina" La ricerca delle nuove regolazioni dovr à essere$ particolarmente indirizzata con la verifica della tenuta stagna del giunto e$ di conseguenza$ al numero di saldature da effettuarsi sul cordone di saldatura che si desidera ottenere"
!%5
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#$%D$&'R$ $ R'%%* su $CC*)+ )$#* #aldatura a tenta stagna su %eghe %eggere Apessore lamiera
N" punti per cm"
elocità saldatura
mm"
m/min"
Hempi caldi ms" minimi maQ !1 &+
0,25
9
!
0,5
8
+$-
!1
1
6
+$=
1,2
5
2 3
Forza applicata da)
Dorrente di saldatura $"
!-1
!-"1++
71
%71
%7"+++
71
=+
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+$.
71
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4
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+$7
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0!1
71"+++
)&$ Come ultima annotazione, 3orremmo ricordare che esistono molti e s3ariati tii di leghe leggere" $ncora una 3olta si rammenta che, i differenti comonenti di dette leghe ossono far 3ariare di molto le regolazioni da adottare, erci4 si conferma la necessità di utilizzare i dati consigliati ed esosti nelle ta5elle con accortezza, risettandoli in 5ase ai risultati delle ro3e che do3ranno essere o55ligatoriamente eseguite rima di rocedere alla la3orazione
!%6
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(AME E SUE LEGHE
)aratteristi*+e fisi*o-*+imi*+e de, R$+6 'lemento metallico di sim(olo Cu etallo rosso mallea5ile e duttile +le3ata conduci5ilità elettrica e termica &emeratura di fusione - inizio 1080° - ricotto 900° Densità a 20° 8": Resistenza meccanica ricotto 20 Kg/mm2 incrudito ;0 Kg/mm2
Il rame puro e le sue leghe sono molto usati nell’industria e quest’ampia utilizzazione è dovuta$ principalmente$ alla sua alta conduci(ilit à elettrica e termica$ nonchB alla sua ottima resistenza alla corrosione" 8er una chiara e sintetica classificazione del rame e delle sue leghe$ è (ene attenersi alla suddivisione stilata dalla EMA" '’ una classificazione che ci permetterà di orientarci$ con chiarezza$ nella ricerca dei parametri pi? affida(ili da utilizzarsi durante le operazioni di saldatura a resistenza" Don questa classificazione il rame e le sue leghe vengono suddivisi in 1 gruppi o categorie"
Cruppo ! Cruppo % Cruppo & Cruppo 7 Cruppo 1
igh Coer 3 Eame raffinato5 %eghe Rame- inco 3Ottoni5 %eghe Rame #tagno 3#ronzi5 %eghe Rame < )ichel $ltre %eghe
Gruppo ! (AME Il rame considerato in questo gruppo è un metallo raffinato e parzialmente disossidato fino ad ottenere una purezza del --$ %/" In questa categoria si trova" - Rame disossidato" '’ un rame trattato con agenti disossidanti quali il fosforo" '’ puro al --$-/ La disossidazione rende il rame adatto per essere usato in particolari che operano ad alte temperature e per renderne pi? agevole la fa((ricazione" ;uest’intervento rende$ anche$ pi? facili le operazioni di saldatura$ ma diminuisce la conduci(ilit à del metallo" - Rame arsenicato Dontiene circa uno +$&1+/ di arsenico che è un altro additivo per alte temperature - Rame/argento 6 l’aggiunta di argento permette di ottenere del rame disossidato$ senza ridurne la conduci(ilit à ne aumenta contemporaneamente la temperatura di rammollimento" - Rame iom5o '’ una lega (inaria che tuttavia non viene inclusa nel gruppo delle leghe$ in quanto il contenuto di rame è del --/" ;uest’aggiunta di piom(o aumenta le propriet à di lavorazione$ riducendone$ per)$ la duttilit àe la mallea(ilit à"
Dome indicato nelle pagine precedenti$ l’alta conduci(ilit à elettrica unita alla ridotta resistenza$ rendono i particolari in rame$ praticamente$ non saldabili a resistenza$ se non utilizzando dei speciali accorgimenti tecnici" !%#
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8ossiamo quindi affermare che lamiere in rame di spessore superiore a ! mm$ potranno essere congiunti in modo efficace sono utilizzando la tecnica della #aldo5rasatura ossia$ interponendo fra i pezzi uno strato di pasta o lamina (rasante" In tutti quei casi dove la conformazione dei pezzi permetterà l’utilizzo della saldatura a resistenza$ la metodologia da seguire sar àla seguente
Sa,datura a punti Il principale accorgimento è quello di ricorrere ad un trasferimento di resistenza di contatto$ usando elettrodi in materiale refrattario 3Hungsteno o Moli(deno5" In questo modo la resistenza maggiore$ dovuta al contatto di questi materiali refrattari ad alta resistenza$ viene trasferita dal contatto delle superfici interne dei pezzi da saldare al contatto fra le punte degli elettrodi e le superfici esterne dei particolari" Il trasferimento del calore avverr à$ quindi$ dall*esterno verso l’interno con la conseguenza che$ il nocciolo fuso$ rispetto a quello dei metalli ferrosi$ avr àun diametro inferiore ma uno spessore pi? importante con un infossamento dell*elettrodo pi? marcato" I tempi di realizzazione e la quantit à di corrente da utilizzarsi$ con quest*accorgimento$ devono essere tuttavia molto precisi e (revi poichB a saldatura avvenuta si nota che$ il limite della zona fusa si confonde quasi con la superficie di contatto degli elettrodi" In effetti$ in questo caso$ le calorie utilizzate per la fusione del metallo$ sono create partendo dalla zona esterna del giunto" 8oichB nel rame la temperatura di fusione 3!=++,D5 è molto prossima alla temperatura di e(ollizione 3!-=!,D5 ci si ritrova di fronte al grosso rischio R di esplosioniR del nocciolo durante la fase finale della saldatura$ con la conseguenza di distruggere o rovinare in modo determinante il particolare trattato" L’utilizzo di elettrodi con punta in tungsteno 35 o Moli(deno 3Mo5$ unitamente a delle precise regolazioni di corrente e di tempo permetteranno quindi$ di saldare lamierini fino a +$=
A((iamo gi à riferito che l’uso di elettrodi in rame è impossi(ilitato dal fatto che$ in ogni caso$ la resistenza intrinseca delle punte è sempre maggiore della resistenza delle parti da saldare e$ di conseguenza$ si è ricorsi all’accorgimento di utilizzare punte di elettrodo in materiali ad alta resistivit à come tungsteno e moli(deno La loro elevata resistenza crea il calore necessario per la fusione del rame senza il rischio di incollarsi alle punte" Fra i due materiali utilizzati$ il tungsteno dà migliori risultati di riscaldamento e di durata$ ma occorre tenere presente che questo materiale non è attaccato dagli utensili per questo in molte occasioni si preferisce utilizzare il moli(deno" Occorre$ tuttavia$ tenere presente che$ i due materiali predetti$ reagiscono al calore di saldatura modificando$ dopo un certo numero di punti$ la loro resistenza elettrica" '’ quindi noto il fenomeno per cui utilizzando elettrodi nuovi$ quindi con resistenza intrinseca pi? elevata$ le regolazioni in precedenza sta(ilite rischiano di produrre punti di saldatura di scarsa tenuta"
!%8
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8er mantenere costante la qualit à delle saldature occorrerà quindi Utilizzare elettrodi in rame con inglo(ato un inserto in materiale refrattario Henere le dimensioni dell’inserto al minimo indispensa(ile 8rocedere ad un preriscaldamento delle punte nuove Utilizzare$ eventualmente$ dei controlli di saldatura che permettano una riduzione progressiva della corrente di saldatura$ proporzionata alla riduzione della resistenza intrinseca della punta" Utilizzare dei controlli di saldatura che possano lavorare in energia costante$ con un feed(ac che mantenga sotto esame i due valori di corrente e di voltaggio$ modificandoli$ quando necessario$ al fine di mantenere costante il valore delle calorie erogate"
;uale esempio di regolazioni da assegnare ad una puntatrice che deve saldare una trecciola in rame % di sezione da %$7 mm su di un supporto sempre in rame di spessore da +$= mm$ si possono dare i seguenti parametri ⇒ 'lettrodi in rame con inserto in tungsteno ⇒ Forza sulle punte &+ daN ⇒ Intensit à di saldatura 1 A ⇒ Hempi di saldatura % periodi ;ualora la stessa trecciola dovesse essere saldata su un supporto in ottone$ occorrere((e variare alcuni parametri in rame con inserto in tungsteno ⇒ 'lettrodo sulla trecciola In lega Du
Sa,datura a proiezione aldare a proiezione il rame è sconsigliato$ data la relativa resistenza meccanica di questo materiale" Le (ugne ottenute per stampaggio sprofondere((ero prima del passaggio di corrente sotto l’azione della forza applicata" La saldatura a proiezione non è quindi possi(ile" ;ualche volta si utilizzano (ugne prestampate al fine di concentrare meglio la corrente$ ma l’operazione di saldatura dovr à essere gestita con la stessa procedura della saldatura a punti"
Sa,datura a ru,,i @ecisamente la saldatura a rulli è impossi(ile sempre a causa dell’alta conduci(ilit àtermica ed elettrica del materiale"
!%$
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Negli ultimi anni$ le moltissime applicazioni nel campo dell*industria dei componenti elettrici hanno portato la saldatura a punti del rame ad un grande sviluppo ed a creare un specifico settore di applicazioni che viene genericamente denominato
MI)(OSAL.ATU(A ;uesta particolare e$ soprattutto$ interessante pro(lematica di saldatura si è sviluppata non solo nella saldatura di fili e trecciole$ ma sta fornendo interessanti applicazioni nella saldatura a punti di fili isolati sen"a as#orta"ione #re$enti$a dell%isolamento.
/rin*ipi 0enera,i La saldatura di fili isolati fra di loro o con elementi di raccordo o supporto$ è molto utilizzata nella produzione di componenti per apparecchiature elettriche effettuarla con l’aiuto della saldatura a resistenza$ richiede$ imperativamente$ che lo strato isolante venga eliminato in qualche modo 3meccanico$ chimico$ termico5 onde permettere il passaggio della corrente di saldatura e quindi la fusione del filo sul supporto" ia l’asportazione meccanica del rivestimento 3es" con mole o sa((iatura5 sia l’asportazione chimica 3es" con solventi5 comportano$ tuttavia$ un allungamento del tempo di lavorazione$ creano difficolt à per effettuare quest’asportazione$ oltre ad un rischio di intaccare la superficie del filo riducendone la sezione" i sono quindi cercate soluzioni che permettessero di eliminare l’isolamento e procedere alla saldatura nello stesso istante$ in modo da poter presentare vantaggi risolutivi$ particolarmente$ quando la produzione richiede procedure veloci eseguite con sistemi automatici" I vari procedimenti$ messi a punto ed applicati con risultati soddisfacenti$ hanno lo scopo di eliminare tutta la coltre isolante sulla circonferenza del filo$ ovviamente su una lunghezza limitata ed$ in particolare modo$ in un (revissimo tempo prima del passaggio della corrente di saldatura" 8rima di procedere allo studio dei vari metodi è (ene esaminare (revemente i materiali che dovranno essere impiegati e trattati"
Materia,i trattati e ,oro dimensioni La necessit à di collegare conduttori isolati fra di loro o con elementi di raccordo$ ottenendo una (uona resistenza meccanica e mantenendo l*ottima conduci(ilit à elettrica e resistenza termica$ si ha soprattutto nella produzione di (o(ine di ogni tipo 3(o(ine per relè$ trasformatori$ indotti motori$ statori$ ecc"5 dove è necessario fissare i capi del filo utilizzato per la (o(inatura $con i relativi terminali e connessioni" In genere$ i materiali da congiungere fra di loro$ sono (uoni conduttori$ come rame$ ottone$ (ronzo o nicel"
1) Fili @i regola sono in rame 3Du5$ ed il loro diametro varia da +$+7 a !$% mm" Nella misura in cui i fili degli avvolgimenti devono essere saldati fra di loro o sugli elementi di raccordo$ anch’essi in rame$ è opportuno utilizzare rame disossidato 3'Du5" I fili isolati in leghe adatte per semiconduttori$ tipo in nichelcromo 3Ni4Dr5$ ferro
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'’ molto pi? difficile la saldatura quando ci si trova di fronte ad isolamenti non salda(ili$ vernici a doppia immersione o vernici speciali$ formate da materiali isolanti che sottoposti al calore di fusione creano scorie car(onizzate o incrostanti il punto di giunzione" 'ffettuare un primo test d’infiamma(ilit à$ pu) essere molto interessante per scoprire immediatamente la reale fatti(ilit à dell’operazione" ono sicuramente da scartare gli strati isolanti resistenti ad alte temperature 38HF'$ 9aptom5$ gli avvolgimenti in fi(re naturali 3cotone5$ le ricoperture completamente isolanti in 8D o gomma" Ovviamente in questi casi è necessario eliminare l*isolamento con mezzi meccanici o chimici ed in seguito operare con il metodo tradizionale"
"1 E,ementi di ra**ordo 8er elementi di raccordo$ si intendono quelle parti che possono fornire ai fili sia un punto di appoggio$ sia un punto di collegamento e contatto con altri componenti come interruttori$ faston$ zoccolature ecc" L*elemento di raccordo deve quindi essere adattato al RpartnerR e al procedimento di giunzione dal punto di vista del materiale$ del trattamento superficiale$ e delle dimensioni e forme" 8er saldare fili in 'cu sono adatti componenti in (ronzo e ottone$ in certi casi è possi(ile utilizzare elementi di raccordo anche di 'Du o acciaio non legato" Lo spessore del raccordo pu) quindi essere scelto$ per fili sottili 3es" ∅ +$7 mm5 da +$& a +$1 mm$ e per fili con diametro maggiore$ fino a +$= a ! mm di spessore" Una stagnatura della superficie del supporto $ che pu) andare da 1 < %+ Tm$ è in ogni caso vantaggiosa anche se$ pu) creare difficolt à dal punto di vista pulizia della superficie di contatto elettrodi 3deposito di stagno5" Il luogo dove eseguire il punto di saldatura$ deve essere facilmente agi(ile per semplificare il passaggio delle punte degli elettrodi"
%1 E,ettrodi Dome indicato nella prima parte di questo studio$ gli elettrodi utilizzati a contatto con il rame$ sono generalmente in materiale refrattario$ ossia Hungsteno 35 o Moli(deno 3Mo5$ od eventualmente$ in leghe contenenti anche percentuali di Eame 3Du5$ mentre gli elettrodi utilizzati a contatto con supporti in Ottone$ #ronzo$ Nicel$ Ferro ramato$ ed altri sono$ in generale$ in lega di Eame con aggiunte di Dromo$ Sirconio$ #erillio$ Do(alto$ al fine di aumentarne la durezza all*usura$ mantenendo la relativa conduci(ilit à elettrica molto vicina$ come valore$ al Eame" Fra il Hungsteno ed il Moli(deno$ la scelta è (asata unicamente sulle differenze di durezza che i due materiali presentano" In effetti$ essendo simile la loro resistenza elettrica$ la scelta è dovuta al fatto che il Moli(deno è lavora(ile meccanicamente con utensili di normale$ utilizzo 3torni$ fresatrici$ trapani ecc"5 mentre il Hungsteno pu) essere solo lavorato con rettificatrici"
'1 /ro*edimenti In pratica si utilizzano 1 procedimenti !" L*elemento di raccordo o di supporto da collegare deve avere una forma che permette l*inserimento del filo isolato$ in una posizione ininfluente al passaggio della corrente di saldatura" %"L*elemento di raccordo o di supporto deve avere una forma che permette l’inglo(amento a caldo 3Pot tacing5 del filo isolato$ racchiudendolo in una parte fusa dell*elemento di raccordo &"Il filo isolato viene messo a contatto con elettrodi preriscaldati per mezzo di impulsi di corrente 3Hermod5 o con un sistema ad induzione$ in modo da fondere l’isolamento 7"Don forme particolari d’elettrodi che superino l’isolamento" !'!
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1"Don asportazione meccanica della superficie isolata" ;uesto sistema viene qui citato in quando utilizzato nei casi di fili con ∅ superiori ad !$% mm" o con isolamento non asporta(ile con il calore" Don fili di diametro inferiore questo procedimento presenta tempi di realizzazione antieconomici" @opo aver proceduto all’asportazione dell’isolamento$ il filo è messo a contatto con l’elemento di supporto$ per mezzo dell*elettrodo superiore della puntatrice$ quindi la saldatura pu) essere effettuata come nella normale puntatura di componenti puliti" I due particolari vengono pressati fra di loro con una forza predeterminata e la corrente di saldatura pu) passare con una intensit àe tempo preimpostati con un corretto e preciso settaggio della macchina" ;ui di seguito$ vengono riportati alcuni esempi di conformazioni particolari adatte alla risoluzione di pro(lematiche relative alla saldatura di fili isolati" 1"1 (untatura con suorto ro33isto di un gancio ;uesto metodo è molto adatto all’automazione del processo ma$ la zona di saldatura deve essere agi(ile da due lati" ull’elemento di raccordo viene creato$ in genere al momento della formatura dell’elemento$ un gancio che in seguito verr à ripiegato a forma di U3 fig" 1-5" Nell’occhiello cos formato viene inserita l’estremit à del filo$ che$ qualora presentasse le caratteristiche di un filo terminale$ dovr à essere avvolto su se stesso per ottenerne il (loccaggio durante la movimentazione del particolare" Cli elettrodi sono ovviamente sistemati in modo da racchiudere il filo isolato fra le due parti del raccordo" La corrente di saldatura passer à fra queste due parti 3in pratica in corto circuito5" Il calore creato servir à$ durante il primo impulso$ a fondere ed eliminare l*isolamento del filo e$ con il secondo impulso$ a chiudere e compattare tutto il giunto"
Fig" 18untatura di un filo isolato con supporto dotato di gancio
Il procedimento è adatto per una vasta gamma d*utilizzazioni$ come ad esempio (o(ine per relè$ piccoli trasformatori$ ecc" La potenza della macchina da utilizzare sar à determinata dal diametro dei fili e dallo spessore del supporto su cui detti fili dovranno essere congiunti" In tutti i casi si consiglia l*utilizzo di una apparecchiatura di comando e controllo sulla puntatrice$ che permetta la saldatura con % impulsi di potenza differenziata" In questo caso$ gli elettrodi non toccano direttamente il filo$ e la regolazione della macchina$ deve essere proporzionale allo spessore ed al tipo di materiale con cui è formato il supporto$ passando in secondo ordine$ il diametro del filo" Normalmente l’elettrodo superiore è costituito da un inserto di materiale refrattario$ Hungsteno 35 al fine di ridurre al minimo le fermate di produzione per la ravvivatura della punta" Utilizzando macchine di saldatura ad azionamento pneumatico$ è possi(ile inserire la stazione di saldatura sul complessivo della macchina (o(inatrice$ in modo da poter effettuare le due operazioni automaticamente$ risparmiando il tempo di gestione e spostamento dei particolari da (o(inatrice a saldatrice"
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1"2 Comattatura a caldo su collettore dotato di gancio" La zona di saldatura è agi(ile da un solo lato 3fig"0+5" In questa configurazione si opera con una testina in Rdoppio puntoR con discesa verticale e contemporanea dei % elettrodi In questo caso è corretto utilizzare un elettrodo in rame4cromo per ottenere il contatto di 2massa>$ mentre per l’elettrodo a contatto con il gancio$ si usa un inserto in Hungsteno$ sia per ottenere una lunga durata del profilo della punta$ ma anche per aumentare la resistenza di contatto e creare calorie in modo pi? (ilanciato Fig"0+ 1"; (untatura con suorto a fessura La zona di saldatura è agi(ile da due lati" L’estremit à del filo viene inserita in una fessura o tacca$ ottenuta per fresatura o stampaggio$ sul corpo del supporto" otto la pressione degli elettrodi e con il passaggio della corrente$ i (ordi della fessura saranno pressati insieme racchiudendo il filo 3fig" 0!5" Il supporto$ in genere ottone$ deve avere uno spessore congruo 3da +$1 a +$= mm5 e avere$ preferi(ilmente$ una superficie stagnata" Lo stesso tipo di giunzione pu) essere effettuato anche con componenti in acciaio e rame ma$ in questo caso$ la fessura deve essere pi? larga di qualche centimetro e pi? profonda rispetto allo spessore del filo
Fig" 0!
Dome precedentemente accennato$ l’estremit à del filo viene dapprima avvolta con alcuni giri intorno al raccordo 3per evitarne lo svolgimento5 e$ quindi$ inserita nella tacca" Al momento della saldatura$ le pareti della fessura si fondono$ l’isolamento evapora ed il filo viene inglo(ato nel materiale di (ase" econdo la cadenza di produzione$ il procedimento pu) essere eseguito su una piccola macchina con comando a pedale$ sulla quale si ottiene un punto ogni discesa della testa$ oppure su macchine automatiche o semiautomatiche dove$ se necessario$ con una doppia testa si possono ottenere due giunzioni contemporanee" Don tali metodi è possi(ile ottenere cadenze fino a !+++ < &+++ giunzioni4h" 1"9 Comattatura a caldo su collettore a fessura La zona di saldatura è agi(ile da un solo lato 3fig"0%5 ulla testina a Rdoppio puntoR l’elettrodo di contatto o di 2massa> è in lega di rame
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ul collettore è stata creata una fessura in cui sono inserite le estremit à del filo dell*avvolgimento" ;ualora fosse necessario evitare la fuoriuscita dei fili durante le operazioni di manipolazioni$ il (ordo della fessura pu) essere leggermente serrato meccanicamente" Le procedure !"% e !"7 sono usate nella produzione in serie di piccoli motori su impianti di saldatura meccanizzati o automatici" Nella fa((ricazione dei collettori sia di forma 2 a gancio> che 2 a fessura>$ l’utilizzo di elettrodi di compattatura in tungsteno ha consigliato l’uso di controlli di saldatura che possano lavorare con un 2feed(ac> in 'nergia Dostante e con programmi di saldatura istantaneamente applica(ili$ se necessario$ su ciascuna fase di compattatura dello stesso rotore"
Fig" 0%
In effetti$ l’utilizzo d’elettrodi in materiale refrattario 3 o Mo5 produce una sensi(ile variazione della resistenza di contatto$ mano a mano$ che il Hungsteno o Moli(deno si scaldano"
'cco il motivo per cui$ nell’esempio in fig" 0% vengono indicati % valori di calore DALOE' ! per i primi tre inglo(amenti e DALOE' % per i successivi$ essendo ormai$ entrato in temperatura l’elettrodo in materiale refrattario" I sensori di voltaggio permettono al feed(ac del controllo di procedere al mantenimento costante dell’energia 3 : A Q I5 che si ritiene valida per il raggiungimento della migliore qualit à"
1"= (untatura con elemento aggiunti3o tu5olare ;uesto metodo è utilizzato principalmente per la giunzione fra di loro di fili oppure quando non sia possi(ile utilizzare i metodi in cui si prevede il 2 gancio> o la 2 fessura>" La soluzione è di avvalersi di un elemento aggiuntivo che faccia da crogiolo alla fusione degli isolamenti e$ conseguentemente$ permetta la giunzione di due fili isolati"
La zona di saldatura deve essere agi(ile da due lati" I fili isolati da congiungere vengono inseriti in un elemento aggiuntivo a forma di manicotto metallico 3ad es" sezioni di tu(o5 3figg"0& 6 0& a5"
8er questa applicazione si possono anche utilizzare dei rivetti cavi o dei capocorda"
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Fig"0&
La saldatura avviene come nella normale puntatura" L’elemento aggiuntivo viene inserito fra i due elettrodi ed il calore eliminer à l*isolamento dei fili$ permettendo il loro congiungimento all’interno del manicotto fuso" Fig"0&a
;uesto procedimento è particolarmente usato per collegamenti su (o(ine magnetiche$ testine di registrazione$ avvolgimenti di statore$ trasmettitori ecc"
1"> (untatura con elemento aggiunti3o aerto Nell’impossi(ilit à di utilizzare manicotti di collegamento$ causa l’impossi(ilit à d’avere terminali di filo li(eri$ l’elemento aggiuntivo utilizzato è aperto su di un lato" 8u) essere realizzato come elemento da stampaggio oppure ci si pu) servire di sezioni di nastro 3fig" 075" In questo modo è possi(ile eseguire la giunzione anche operando su (o(inatrici automatiche$ per collegare le estremit à delle (o(ine di statore" La fascetta pu) essere in Du stagnato o acciaio ramato" Il procedimento è del tutto simile a quello illustrato al punto !"1
Fig"07
;"7 (untatura a doio imulso- sistema ?&ermod? '’ il primo caso di saldatura di fili isolati su supporto$ senza inglo(amento del filo La zona di saldatura è agi(ile da due lati"
!'5
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ull’elettrodo a contatto con il filo isolato$ si trova un secondo elettrodo$ anche esso collegato elettricamente con la parte inferiore del supporto"3fig"015"
ig" 01
In questo modo$ si viene ad avere un elettrodo superiore alimentato da una delle due fasi del trasformatore di saldatura$ mentre l*altra fase verr à portata al secondo elettrodo superiore e$ contemporaneamente anche all*elettrodo inferiore" Don il primo impulso di corrente$ che attraverser à i due elettrodi superiori$ si otterr à il riscaldamento della punta superiore" Al raggiungimento di un’adeguata temperatura$ l’isolamento sulla superficie del filo fonde e$ a causa della trasmissione termica nel filo$ anche nel lato inferiore si li(erer à dell*isolamento" Adesso la resistenza di contatto nel punto di saldatura è molto inferiore di quella del circuito secondario e$ pertanto$ la corrente di saldatura sar à portata a scorrere attraverso il circuito 6 elettrodo superiore ed elettrodo inferiore 6 e quindi attraverso i particolari per operare la saldatura" '’ molto importante poter effettuare con il controllo$ due impulsi consecutivi$ di diversa intensit à di corrente e di tempo il primo impulso deve essere appena sufficiente per eliminare l’isolamento dalla sezione di filo dove si vuole effettuare la saldatura$ il secondo impulso di corrente$ dovr à fornire il calore necessario per saldare fra di loro i materiali di (ase" Il procedimento è adatto per fili di vari diametri come ad es" (o(ine$ relè$ piccoli motori$ interruttori$ trasformatori ecc" i possono saldare fili 'Du da +$% a !$% mm di diametro 1"8 (untatura con elettrodo @ congiunto @ ig">> '’ una variazione al punto !". per utilizzare questa tecnologia sui punti accessi(ili da un solo lato$ ad esempio saldatura di fili su piastre conduttrici" '’ comunque utilizza(ile sui punti accessi(ili dai due lati" L’elettrodo che tocca il filo viene sezionato al centro$ nel senso della lunghezza$ e fra le due parti viene inserita una lamina di materiale isolante" All’estremit à inferiore$ in pratica quella che sar à a contatto con il filo da saldare$ sar àinserita una pastiglia di materiale refrattario 3 o Mo5" Alle due sezioni dell’elettrodo è collegato il circuito di erogazione della corrente di saldatura" e si agisce con la tecnica del doppio punto$ accanto all’elettrodo di saldatura verr à applicato un secondo elettrodo di contatto$ che tocca la superficie di saldatura" e si agisce con la tecnica standard$ il secondo elettrodo si trover à nella parte inferiore del giunto" In entram(i i casi$ il secondo elettrodo sar à collegato ad una delle due fasi del circuito di corrente$ tramite un teleruttore di potenza"
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Fig"00
Don questa applicazione$ data la necessit à di utilizzare tempi molto (revi$ diventa indispensa(ile$ lavorare in corrente continua con la tecnica dell’ *n3erter Don il primo impulso di corrente da % a & ms" la pastiglia di materiale sinterizzato viene riscaldata a !+++,D" Il suo calore si trasmette immediatamente al filo ottenendo la fusione dell’isolamento" A quel momento il filo nudo$ si trova a contatto con il supporto$ in condizione da essere immediatamente saldato Don l’azionamento del teleruttore di potenza$ si devia il circuito di corrente$ portando la seconda fase sulla superficie del supporto" Don un secondo impulso da & a 7 ms" si ottiene la saldatura desiderata" ;ualora non si volesse utilizzare il teleruttore di potenza$ gli stessi risultati potre((ero essere raggiunti con l’applicazione di due trasformatori uno per il riscaldamento della pastiglia e l’altro per la saldatura"
1": (untatura con elettrodo scanalato '’ uno dei metodi esegui(ili con attrezzature molto semplici e$ in genere per elementi di contatto agi(ili sui due lati" La sua semplicit à è$ tuttavia$ fonte di incostanza di risultati$ in quanto necessita di un posizionamento accurato$ nonchB di un perfetto profilo dell’elettrodo a contatto del filo La superficie anteriore dell’elettrodo di saldatura dispone di una scanalatura prismatica$ in cui viene posizionata l’estremit à del filo" La profondit à$ di questa scanalatura$ è tale per cui le punte dell’elettrodo toccano anche la parte superiore del supporto e questo per poter far passare la corrente all’inizio dell’operazione$ quando l’isolamento del filo non permette ancora la fusione dello stesso
Fig"0.
Al momento del passaggio della corrente$ come accennato pi? sopra$ il calore creato con il contatto delle punte dell’elettrodo e la (ase del supporto$ scioglie l’isolamento e con un secondo impulso di corrente$ si pu) effettuare la saldatura"
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i usa nella produzione di relè con avvolgimenti molto sottili e maschere stagnate in rame o ottone e$ principalmente$ su macchine singole con comando a pedale$ per controllare costantemente il posizionamento del complessivo"
1"10 (untatura con elettrodo a riscaldamento costante Don questa tecnologia$ si è cercato di ovviare ai vari dispositivi precedentemente illustrati$ che avevano lo scopo di riscaldare il filo isolato per eliminare l’isolamento" In generale questa tecnologia viene applicata sulle saldature di particolari agi(ili sui due lati" L’elettrodo di saldatura è$ in pratica$ avvolto in un sistema termico" ;uesto sistema permette di mantenere costantemente$ l’elettrodo$ a una temperatura idonea alla fusione dell’isolante$ e di conseguenza con un valore opportunamente regola(ile" In questo caso è necessario creare un circuito di raffreddamento per le restanti parti della macchina$ in modo da evitare un riscaldamento anomalo delle stesse" Operando in queste condizioni$ l’applicazione dell’elettrodo a temperatura$ provoca la fusione dell’isolamento$ ed è quindi possi(ile effettuare il normale ciclo di saldatura" A causa del tempo richiesto per eliminare l’isolamento$ 3periodo che dipende dallo spessore e resistenza termica dei pezzi5 è preferi(ile mettere a contatto l’elettrodo di riscaldamento qualche decimo di secondo$ antecedentemente$ all’applicazione dell’effettiva pressione di saldatura"
5 1 Sa,datri*i e )ontro,,i re,ati2i
Nella saldatura dei fili con isolamento$ in genere si devono collegare materiali che per le loro caratteristiche fisiche 3conduci(ilit à elettrica e termica$ temperatura di fusione$ durezza5$ per la loro compati(ilit à metallurgica 3unione di metalli diversi5 e per le loro configurazioni dimensionali 3(reve distanza della saldatura dal (ordo del pezzo da raccordare o di componenti termosensi(ili5$ rendono l’operazione di saldatura molto complessa e di difficile gestione" Le possi(ilit à di ottenimento di risultati validi e soprattutto affida(ili e ripetitivi$ richiedono attrezzature tecnologicamente perfette$ capaci di fornire dati certi e costantemente controllati in tempo reale"
!'8
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LEGHE .I (AME 8er esaminare il comportamento delle Leghe di rame$ si deve riprendere in esame la classificazione di cui alla pag"0%"
.ruo 2
%eghe Rame- inco &&)+
Il termine generale di &&)+ sta ad indicare leghe di rame e di zinco$ e nelle quali il contenuto di rame è di almeno il 1-/$ e lo zinco pu) essere legato con altri componenti quali lo stagno od il piom(o" Occorre dire anche che$ in qualche caso$ le leghe di rame 4zinco passano sotto il nome di #ronzi"
.ruo ;
%eghe Rame- #tagno AR)*
Il termine generale di AR) sta ad indicare leghe di rame e di stagno" Occorre tuttavia tenere presente che una lega di solo rame e stagno è molto rara in genere a questa unione (inaria vengono aggiunti altri componenti quali fosforo, zinco, iom5o ed altri ancora a seconda dell’utilizzo che la lega deve avere" In questo gruppo vengono distinte & grandi famiglie - Aronzi fosforosi Il nome è comunemente dato alla lega di rame-stagno, dove gli ossidi sono stati eliminati con l’aggiunta di fosforo" Il contenuto di stagno varia dal 7 al !+/ pi? alto è il contenuto di stagno$ pi? alta è la resistenza e la tenacit à della lega" - Aronzi fosforosi con piom5o in questa lega entrano in eguale misura il iom5o, lo zinco ed il fosforo" '’ una lega utilizzata principalmente per la fa((ricazione di viterie e piste di cuscinetti" - Aronzi seciali In questa lega sono inclusi i composti di #ronzo
-
)icBel-$rgento '’ una lega$ la cui composizione varia con un contenuto di nicBel dal 1 al &+/ e zinco, sempre dal 1 al &+ /$ con aggiunta$ qualche volta$ di iom5o per migliorane la duttilit à"
.ruo = $ltre %eghe In questo gruppo segnaliamo le leghe al #ilicio ed al Aerillio" Le leghe al silicio$ utilizzato per disossidare il rame 3Du:-0<-=$%1/ < i:&
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Sa,datura a punti Nella saldatura a resistenza delle leghe di rame$ ancora una volta entrano in gioco due dati significativi che sono la resistenza elettrica e la conduci(ilit à termica del materiale che si sta saldando e$ soprattutto$ occorrer à tenere calcolo non solo della conduci(ilit à elettrica intrinseca del materiale ma$ anche$ della resistenza di contatto del giunto" La resistenza elettrica e la conduci(ilit à intrinseca del materiale sono le (asi da cui partire per regolare i parametri di saldatura e$ di conseguenza$ sono i dati pi? importanti da conoscere per ottenere (uone saldature la resistenza di contatto è$ per)$ quel dato che permetter à di mantenere la costanza nella qualit à" A prima vista $ sem(rere((e che la non perfetta pulizia delle superfici di contatto sulle leghe di rame 3che in generale possiedono una (assa resistenza elettrica ed una alta conduci(ilit à termica5$ aumenti la resistenza del giunto e di conseguenza faciliti la formazione delle calorie necessarie alla formazione del nocciolo$ ma la costanza dei risultati che si vogliono ottenere richiede tassativamente che la superfici di contatto siano sempre pulite e disossidate$ in modo che$ trovate le regolazioni precise ed idonee$ esse possano essere mantenute nel tempo" 8ossiamo$ quindi$ (revemente riassumere a5 La salda(ilit à delle leghe di rame e$ di conseguenza$ la quantit à di corrente di saldatura da utilizzare è inversamente proporzionale alla loro resistenza elettrica e conduci(ilit àtermica" (5 La forza applicata agli elettrodi dovr à essere inferiore a quell’utilizzata per le leghe ferrose mentre$ nel caso degli ottoni$ sar à dello stesso valore di quella applicata per la saldatura dell*acciaio dolce cat" A" i potranno evidenziare$ con macrografie$ delle interpenetrazioni a livello molecolare di natura differente$ ma il risultato di prova allo strappo evidenzier àun nocciolo di saldatura normale" La reazione dei cilindri di pressione dovr à possedere delle caratteristiche dinamiche molto valide$ il che significa un utilizzo di cilindri pneumatici a (assa inerzia 3fast
In molti casi le leghe di rame sono salda(ili con l’acciaio a condizione che lo stesso sia perfettamente decapato"
Sa,datura a proiezione La saldatura a proiezione è sconsiglia(ile in quanto$ la relativa resistenza meccanica del materiale$ permette un deterioramento della geometria della (ugna stampata durante l’applicazione della forza agli elettrodi" Di) nonostante$ l’utilizzo di (ugne è consigliato quando la superficie su cui ottenere il punto si saldatura è molto piccola e$ di conseguenza$ il diametro della punta necessitere((e un’area di contatto molto limitata 3con alto infossamento e veloce usura5"In questo caso le proiezioni concentreranno la corrente necessaria pur utilizzando elettrodi con punta piana !5&