Saldature a Resistenza

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Emilio Rosati
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1 Saldature a Resistenza Principio di funzionamento Nella saldatura elettrica a resistenza o in corto circuito, il calore necessario per riscaldare il metallo fino allo stato plastico viene prodotto dal passaggio di una corrente elettrica, ad alta intensità, attraverso uno strato di aria ionizzata che rimane interposto tra le superfici da unire portate a contatto. Per la legge di Joule, la quantità di calore (J) che si sviluppa in un tempo t (s) nella zona di unione avente una resistenza ohmica R (Ω) e un intensità di corrente I (A) è data dalla relazione. Q = RI 2 t

2 Saldature a Resistenza Tipologie Esistono vari metodi di saldatura: Di testa Per punti A rilievi o a proiezione Continua a rulli Per scintillio

3 Di testa

4 Di testa Si ricorre a questo metodo quando si devono collegare pezzi di piccole dimensioni. L attrezzatura, molto semplice, è illustrata nello schema precedente. Indicando con N 1 ed N 2 il numero delle spire del circuito primario e secondario del trasformatore e con I 1 e I 2 le rispettive correnti, dalla relazione fondamentale: Flusso = I 1 N 1 = I 2 N 2 Si ricava la corrente circolante nel secondario: I 2 = I 1 N 1 / N 2 Di conseguenza, variando opportunamente il rapporto di trasformazione N 1 / N 2, si può ottenere una corrente molto intensa che, in breve tempo, porta le teste dei pezzi da collegare allo stato plastico; in tali condizioni, esercitando una conveniente pressione assiale sugli spezzoni, questi si saldano. Osserviamo che lo stato plastico si presenta soltanto in corrispondenza delle superfici di contatto perché qui, rimanendo sempre un po d aria in terposta, la resistenza ohmica R è massima e perciò risulta grande il calore prodotto dal passaggio della corrente elettrica. Le poche spire del secondario del trasformatore, essendo percorse da corrente ad elevata intensità, dovranno essere a grossa sezione; le numerose spire del primario avranno invece sezione ridotta, in quanto la corrente in esse circolante ha una intensità limitata a pochi ampere.

6 Pregi Elevata resistenza meccanica del giunto (analoga a quella del materiale base) Velocità di esecuzione, pulizia del giunto, sicurezza del risultato. Applicabilità ad un elevato numero di materiali metallici. I lembi non necessitano di preparazioni particolari. Uniforme riscaldamento dal centro del pezzo alla periferia con limitazione dei surriscaldamenti superficiali.

7 Applicazioni Unione delle placchette di acciaio rapido su steli di acciaio al carbonio Anelli di catene calibrate. Esempi di parametri di saldatura Tempo di saldatura variabile in funzione della superficie affacciata dei lembi: per superficie da 0,8 a 20 cm 2 il tempo varia da 5 a 100 s. Potenza assorbita variabile anch essa in funzione della superficie: per S variabile da 1 a 20 cm 2 la potenza varia da 5 a 100 kw.

8 Per punti

9 Per punti Indicando con N 1 ed N 2 il numero delle spire del circuito primario e secondario del trasformatore e con I 1 e I 2 le rispettive correnti, dalla relazione fondamentale: Flusso = I 1 N 1 = I 2 N 2 Si ricava la corrente circolante nel secondario: I 2 = I 1 N 1 / N 2

11 A = Nucleo fuso. B = Elettrodo superiore. C = Elettrodo inferiore. D = Pezzi da saldare. La scelta del diametro delle punte degli elettrodi varia in funzione dello spessore delle lamiere da assemblare : (Diametro = Spessore x mm)

17 TENUTA DEL PUNTO DI SALDATURA Diametro A = Diametro del nucleo. Prima della saldatura, effettuare delle prove su dei campioni di lamiera identici e nello stesso ordine di quelle da saldare. Controllare la tenuta dei punti i saldatura, per determinare la corrente e la pressione necessarie all'ottenimento di una saldatura di buona qualità (una corrente o una pressione troppo deboli daranno un punto incollato e non saldato). Durante lo sbottonamento per strappo (usando una pinza) il nucleo formato rimane su una delle lamiere (la più spessa) e provoca un foro sull'altra. Un punto di saldatura è cattivo se : non c'è nucleo allo sbottonamento (in questo caso c'è incollatura e non saldatura) il diametro del nucleo è inferiore al valore minimo richiesto I punti sbottonati (nuclei) devono avere un diametro di 4 mm per lamiera di riferimento inferiore a 1.5 mm di spessore, e diametro 6 mm per lamiera di riferimento a partire da 1.5 mm. Il diametro si misura alla base del nucleo dopo separazione delle lamiere e si determina a partire dallo spessore della lamiera di riferimento. Lamiera di riferimento : caso di 2 lamiere da saldare, la lamiera di riferimento è la più leggera, esempio : la lamiera di riferimento è 0.7 mm ed il diametro del nucleo deve essere di 4 mm caso di 3 lamiere da saldare, la lamiera di riferimento è quella di spessore intermedio qualunque sia il suo posto nell'assemblaggio

18 Esempi assemblaggio lamiera di riferimento diametro nucleo richiesto mm 4 mm mm 6 mm mm 4 mm mm 6 mm

19 Vantaggi

20 Esempi di «pistole» di saldatura

21 A proiezione

23 A rulli

27 Materiali saldabili a punti o a rulli Esempi

28 Parametri di saldatura

29 Saldatrice per punti

30 A scintillio

31 A scintillio Nella saldatura per scintillio il calore necessario è provocato dallo scoccare di piccoli archi voltaici tra le estremità dei pezzi da collegare. L operazione avviene in tre tempi: Preriscaldamento dei pezzi, dopo averli portati a contatto, facendo passare corrente a piccola intensità; Allontanamento dei pezzi, invio di corrente ad alta intensità e produzione di archi voltaici che rendono plastiche le superfici affacciate; Accostamento e compressione dei pezzi. Si ricorre a questo procedimento per saldare di testa rotaie, tubi, barre e profilati vari in acciaio al carbonio e in acciaio speciale.

32 Saldatrici elettriche a resistenza

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