SALDATURA ELETTRICA A RESISTENZA. 1. CENNI STORICI.
La saldatura a fuoco e la saldatura tenera con stagno, sono stati i due processi di giunzione più antichi. Le loro origini sono incerte, ma alcune scoperte archeologiche in Egitto, in Grecia ed in Asia, hanno portato delle testimonianze d’utilizzazione di questi processi. In effetti alcuni reperti come vasi metallici saldati sa ldati a stagno, sono stati ritrovati fra le rovine troiane e sono stati datati come effettuati nel 12° secolo A.C., mentre si è potuto riscontrare che la saldatura con forgia, o saldatura con metallo allo stato plastico, era già utilizzata in Grecia circa 3.000 anni fa ed utilizzata per la fabbricazione di armi, utensili ed articoli per cucinare. Queste tecniche furono in seguito migliorate e, in pratica, furono le sole utilizzate fino alla fine del XX secolo in quanto, solo a in quel periodo si scoprirono e si applicarono i grandi metodi di utilizzazione. Infatti, nel 1877, durante lo svolgimento di un esperimento fatto davanti al Suo uditorio, che il prof. Elia Thomson, dell'Istituto Franklin, scoperse fortuitamente la Saldatura elettrica per resistenza. Si narra che il professore stava caricando dei condensatori con una bobina d’induzione a due avvolgimenti, due avvolgimenti, alimentata da una batteria. La batteria era collegata alle estremità dell'avvolgimento primario mediante un "ruttore", mentre i condensatori erano collegati ai capi dell'avvolgimento secondario che era formato da un nucleo di spire maggiore del primario con filo di diametro più sottile. In concreto i condensatori erano alimentati da una scarica ad alta tensione. Nel corso dell'esperimento, il prof. Thomson, ritenne interessante procedere all'esperimento inverso. A tale scopo, collegò i condensatori, già caricati, alle estremità della bobina secondaria formata da filo sottile, mentre l'avvolgimento primario, formato da filo di sezione maggiore, aveva le proprie estremità in contatto fra loro. La scarica di corrente nel circuito secondario diede luogo ad una corrente indotta sul primario. La corrente elettrica creatasi nel circuito primario chiuso provocò pro vocò la fusione delle estremità in contatto, saldandole fra loro. Si era quindi scoperto un nuovo metodo di assemblaggio: La resistenza ohmica formata da un contatto di due parti metalliche attraversate da una corrente elettrica, può dar luogo, in certe condizioni, alla creazione, (per effetto Joule), di calorie sufficienti a portare i due metalli ad una temperatura di fusione,
Fu solo, però, nel 1885, che il professore riprese i suoi esperimenti sulla saldatura a resistenza allo scopo di verificarne gli effetti pratici, ed in periodo perfezionò il metodo e prese il brevetto. Tuttavia questa invenzione, che doveva, 40 anni più tardi, modificare completamente il mondo dell'Industria della lavorazione dei metalli, passò praticamente inosservata. Era arrivata troppo presto a disposizione di un'industria non ancora pronta a comprenderla. In effetti, la Saldatura elettrica per Resistenza, esige l'impiego di potenze elettriche importanti in Corrente Alternata ed a quell'epoca, la maggior parte delle installazioni esistenti erano basate sulla Corrente Continua. Non si può, tuttavia, non dimenticare la prima utilizzazione (fine 1889) di questo processo che avvenne in una fabbrica d’utensili da cucina e precisamente e precisamente per la saldatura dei becchi, manici e maniglie sui corpi dei recipienti. Verso il 1915, la costruzione delle carrozzerie di automobili in lamiera di acciaio, offrì un nuovo campo di applicazione molto importante, il che spinse i primi costruttori a ricerche più approfondite per migliorare tecnicamente la costruzione delle puntatrici. Nel contempo la creazione di nuove centrali elettriche, unitamente ai nuovi metodi di distribuzione dell'energia elettrica in corrente alternata, resero possibile l'estensione delle applicazioni di questa tecnologia, per cui, verso il 1925 - 1930 la Saldatura elettrica per Resistenza prese quello sviluppo irresistibile che in meno di 25 anni ne fece uno dei migliori processi di assemblaggio di metalli. Durante la 2° Guerra Mondiale l'industria americana pressata dal bisogno di produzioni di massa, fece un larghissimo uso del metodo, scoprendo, nel contempo, nuove e sempre più interessanti applicazioni. Le innovazioni tecnologiche di questi ultimi anni, soprattutto nel campo dell'elettronica di comando hanno reso ancor più utilizzabile utilizzabil e questo processo fino a renderlo praticamente il solo utilizzato in certe fabbricazioni e questo dovuto anche al fatto che le predette innovazioni lo hanno reso sempre più affidabile e necessario per il raggiungimento della Qualità Totale.
2. ELEMENTI DI ELETTROTECNICA.
Per chi non è particolarmente introdotto nel campo elettrico, sia pur brevemente, si vuole richiamare e chiarire la terminologia di base maggiormente utilizzata studiando la saldatura a resistenza e, nel frattempo, paragonare alcuni fenomeni elettrici ad altrettanti fenomeni idraulici, ritenuti maggiormente comprensibili dato che essi sono chiaramente visibili. VOLTAGGIO (V) : Differenza di potenziale rispetto a terra. In idraulica si intende
la “pressione” con cui il liquido è trasportato. AMPERAGGIO (A) : Intensità di corrente. In idraulica si intende il “volume “o
meglio la “quantità” di liquido trasportato. POTENZA RELATIVA (VA) : E’ il prodotto dei Volt x Ampere e se x 1000 = KVA
In idraulica si intende la “portata” di una canalizzazione. POTENZA REALE (W) : E’ il prodotto della potenza relativa per il rendimento del
circuito e se x 1000 = KW cos : E’ lo sfasamento cioè il ritardo fra le sinusoidi dei Volt e degli Ampere
La corrente elettrica che le Aziende hanno a disposizione è praticamente quella che viene fornita dalle Aziende elettriche produttrici o distributrici ed è una corrente alta di voltaggio, per facilitarne la distribuzione, ( 220 - 380 - 500 V) e relativamente bassa di amperaggio (100 – 200 - 1000 A) Il processo di saldatura viene è controllato dalla seguente formula:
Q = 1 R I2t J (1) Dove. Q = Numero di calorie J = Equivalente meccanico della caloria R = Resistenza (Ohm) I = Intensità (Ampere) T = Tempo (Periodi o millisecondi) Poiché 1 cal =4,186 Joule, la formula diventa:
Q = 0,24 x RI2 t
Nell'utilizzare questa formula dobbiamo specificare: Q = Calorie necessarie per ottenere la fusione dei due o più metalli che formeranno il giunto; R = Resistenza elettrica complessiva del giunto; I = Intensità di corrente che si ritiene utile utilizzare; t = tempo di passaggio della Intensità. Al fine di utilizzare al meglio la formula (1), è necessario prendere in considerazione i vari componenti della stessa. Primo fattore o parametro importante è : R = RESISTENZA
Per R si intende la sommatoria delle resistenze elettriche che presenta il giunto. Come si può, infatti, osservare in maniera molto schematica in Fig. 1 la “ R “ della nostra formula si compone di Re - Rt. - Rc - R't - R'e: che sono dei valori di resistenza elementari.
Fig. 1
Dalla Fig. 1 si può notare che il punto dove si misura una maggior resistenza si trova nella zona di contatto fra i 2 materiali e di conseguenza, sarà il punto che apporterà un maggior valore per la creazione delle calorie. Brevemente, vediamone il perché: Re - R'e sono valori di resistenza di contatto fra la punta in rame (buon
conduttore) ed il metallo da saldare (discreto conduttore) ed il loro valore si modifica in modo relativo con la pressione . Rt - R't sono valori della resistenza propria ed intrinseca del metallo da saldare ed il loro valore varia solo con il variare dello spessore dello stesso. Rc è il valore più alto in quanto si forma con la somma della resistenza del metallo più la resistenza delle superfici, che, se ingrandite (Fig. 2) presentano un
contatto molto limitato e quindi una sezione di passaggio corrente molto ridotta con la conseguenza di creare un'alta resistenza.
Fig. 2
I = INTENSITA’ (CORRENTE)
L’ intensità (I) verrà fornita da un trasformatore di saldatura e questo parametro interverrà nel calcolo al quadrato, motivo per cui più ampere il nostro trasformatore ci potrà dare e far passare nei punti con la resistenza più alta (Fig. 3) e più rapidamente formeremo le calorie delle quali abbiamo bisogno.
Fig. 3 t = TEMPO
Il tempo ( t ) è in pratica, la durata del passaggio della intensità di corrente e, questo tempo, è normalmente espresso in Cicli o periodi (Cy), che equivalgono nella corrente alternata a 50 Hz. ad 1/50 di secondo pari a 20 millisecondi (mS).
Esaminati brevemente i parametri di saldatura che intervengono nella formula (1), possiamo, considerare il nostro complessivo da saldare, formato dalle due lamiere, fra:
Un sistema di pressione ( Parametro R = resistenza) Un trasformatore (Parametro I = intensità) Un sistema di temporizzazione (Parametro t = tempo)
Simuleremo così una “ saldatrice elettrica a resistenza a punti” meglio nota come una puntatrice (Fig. 4).
Fig. 4 Puntatrice
Trasformando i parametri con valori numerici ed impostati per il nostro esperimento saranno esatti, avremo un punto denominato “nocciolo di saldatura teorico” (Fig. 5-6) che presenterà, all’esame visivo, tre zone ben distinte:
Zona d’inizio fusione (A); Zona di fusione completa con grani orientati e compatti (B) o nocciolo di saldatura; Zona di riscaldamento lamiera o meglio parete di contenzione della fusione.
Fig. 5 Nocciolo di saldatura teorico.
Fig. 6 Nocciolo di saldatura reale.
Concludendo, possiamo dare la definizione classica della saldatura elettrica per resistenza “saldatura autogena, eseguita sottopressione, senza apporto di materiali, che utilizza il calore creato da una corrente elettrica passante attraverso i materiali da congiungere. La classificazione dei vari processi legati alla saldatura elettrica a resistenza prende in considerazione : 1. CONFIGURAZIONE DEL GIUNTO 2. TIPOLOGIA DELLA SALDATURA 3. PROCESSO MECCANICO UTILIZZATO PER L’AVVICINAMENTO DEI PEZZI Dalle differenti combinazioni delle caratteristiche scelte, se ne è tratta una suddivisione di tecniche che riassumiamo nella tabella sottostante:
Nella saldatura a resistenza intervengono almeno 10 variabili che possono influenzare il risultato della saldatura del prodotto finale. Esse possono essere raggruppate in: 1. Corrente 2. Pressione 3. Tempo 4. Elemento umano 5. Tipologia della macchina utilizzata 6. Condizioni della macchina utilizzata 7. Condizioni delle attrezzature ed elettrodi 8. Condizioni del materiale da saldare 9. Lunghezza del circuito secondario 10. Ampiezza del circuito secondario. Descriviamo meglio le variabili. 1
– CORRENTE
Riprendendo in considerazione la formula di base: Q = 0,24 x RI2 t
si vede che la “corrente” che dovremmo utilizzare,anche se gioca al quadrato, deve essere senz’altro di intensità maggiore di quanto viene fornita, motivo per il quale, si deve assolutamente trasformarla a mezzo di un trasf ormatore “di saldatura” che ci fornisca una più sostanziosa quantità di A. con i V. strettamente necessari al trasporto sulla zona di utilizzo (Fig. 7)
Fig. 7
Voltaggio primario = spire primario = 380 V = Voltaggio secondario spire secondario 4,3 V
Corrente primario = Corrente secondario
1 88
88 1
= assorbimento primario = resa secondario
136 A 12000A
Il trasformatore di saldatura ci fornirà la corrente necessaria per le operazioni che vorremo eseguire ed, a sua volta, il controllo di saldatura ci permetterà il dosaggio della stessa. Il controllo effettuerà questa regolazione operando sul ritardo (sfasamento) fra le due sinusoidi, quella dei volt e quella degli ampere, modificando l’angolo di conduzione dei tiristori di potenza (Fig. 8)
Fig. 8
Una precisazione assolutamente da tenere, sempre, presente è che dal trasformatore si ottengono dei valori di corrente sempre proporzionali al valore
della corrente immessa, e che su questi valori è possibile tollerare soltanto delle piccolissime variazioni se si vuole mantenere costante il risultato della saldatura. Resta, quindi, ovvio che se durante la lavorazione intervengono della cadute di tensione, le stesse sono ritrovate amplificate sul circuito secondario poiché durante la formazione delle calorie l’intensità lavora al quadrato. Queste cadute provocheranno quindi delle saldature con poca fusione e quindi poca resistenza. La stessa considerazione deve essere fatta nel caso si verificassero dei picchi di tensione, ed, in questo caso, si otterranno delle saldature troppo calde e bruciate.
2
– RESISTENZA = PRESSIONE
Ricordiamo che la resistenza è in pratica la difficoltà che la corrente trova nel passare attraverso un corpo. La resistenza varia quindi con il variare delle caratteristiche di conducibilità del materiale trattato, ad esempio sappiamo che il rame ha minor resistenza del ferro; riferendosi alle leggi sulla resistenza dobbiamo precisare che:
La resistenza di un corpo è inversamente proporzionale alla sezione attraversata ed alla temperatura del corpo in oggetto; La resistenza di un corpo è direttamente proporzionale alla sua lunghezza
Quindi: In un conduttore, maggiore sarà la sezione, minore sarà la resistenza In un conduttore, maggiore sarà la lunghezza, maggiore sarà la resistenza
Poiché la pressione applicata sul giunto da saldare può variare notevolmente la sezione di passaggio, si può affermare che al variare della forza applicata, la resistenza del giunto varierà.
Fig. 9.
Nella Fig. 9 viene evidenziato il fenomeno più in alto descritto.
Aumentando la pressione si mettono in contatto più punti e , di conseguenza, viene aumentata la sezione riducendo la resistenza. Più pressione verrà applicata, minore sarà la resistenza. La superficie stessa delle punte che mettono in aderenza le lamiere può variare la resistenza di contatto. Una punta a profilo sferico ha maggior superficie di contatto di una punta a profilo troncoconico, e quindi più forza applicata e di conseguenza minor resistenza di contatto fra le lamiere, che è in pratica la resistenza che interviene nella formazione delle calorie (Fig.10)
Fig. 10.
Legenda: 1 = Resistenza di contatto fra lamiere ed elettrodi 2 = Resistenza di contatto fra le lamiere I valori sono espressi in microhms
L’aumento di temperatura riduce la resistenza. L’influenza della temperatura sulla resistenza di contatto dei due metalli , dipende essenzialmente dalla natura dei metalli ma, in generale, e nel caso dell’acciaio dolce, un aumento anche se moderato della temperatura provoca una diminuzione molto sensibile del valore della resistenza di contatto (Fig. 11).
Fig. 11
Questa diminuzione della resistenza è dovuta al miglioramento della superficie di contatto provocato dal rammollimento delle asperità di superficie sotto l’effetto della temperatura. Nella saldatura a punti questa riduzione della resistenza è di scarsa influenza nella riuscita del punto. Nel caso della saldatura a rulli questa diminuzione potrà, invece, avere ripercussioni importanti sul risultato finale. Se la pressione ha una notevole influenza sulla resistenza, è bene rilevare un’altra funzione, sempre legata alla pressione applicata sugli elettrodi, che assolutamente non deve essere trascurata. Si è sostenuto che il punto al centro del giunto (fra le due lamiere) è il punto da dove parte la formazione del calore e quindi, dopo un certo tempo, sarà il punto dove la temperatura raggiunge il massimo valore. E, di conseguenza, il punto in cui il metallo passa dallo stato “solido“ allo stato “solido/liquido”, con molecole tendenti a lanciarsi verso l’esterno. La pressione degli elettrodi, sul punto in fusione, funzionerà quindi da “crogiolo” di saldatura e tratterrà il materiale fuso impedendone la fuoriuscita. Una pressione scarsa od insufficiente produrrà, quindi, proiezioni di materiale incandescente o soffiature nell’interno del punto (cricche) che riducono la solidità del giunto. 3– TEMPO
Nella legge di Joule il tempo (t) sta ad indicare il periodo di passaggio della corrente di saldatura. Naturalmente, secondo la conformazione dei materiali da saldare, si utilizzano dei tempi di saldatura particolari che sono comunemente chiamati “sequenze” ; per il momento possiamo affermare che i tempi base da considerare (Fig. 12) sono:
Accostamento: Tempo necessario per la messa in pressione del giunto (A). Saldatura: Tempo di effettivo passaggio di corrente nel giunto, per ottenere la fusione (S).
Mantenimento:Tempo
di raffreddamento del nocciolo sotto pressione per la compattazione della fusione (F).
Fig. 12 4– ELEMENTO UMANO
L’elemento umano è una variabile consistente nell’ottenimento di risultati probanti e ripetitivi, in quanto ogni modus operandi dell’addetto macchina, può intervenire a variare il risultato finale. Sicuramente, le caratteristiche operative di un operatore che possono essere: Attitudine Velocità Accuratezza Capacità tecnica Competenza Manualità
ed altre non citate, possono arrivare a modificare, anche sensibilmente, il risultato finale. La cura con cui l’operatore agisce nel preparare e presentare i particolari sulla macchina, la manutenzione che verrà applicata agli utensili di centratura, la periodicità nella ravvivatura degli elettrodi, possono, senza dubbio, essere delle variabili che giocano molto sulla riuscita dell’operazione.
5 – TIPOLOGIA delle MACCHINE
Una macchina per la saldatura sarà quindi composta da:
Una
carpenteria che permetta l'utilizzo di un sistema di pressione sugli elettrodi. Un trasformatore che possa erogare la corrente Un circuito secondario che trasporti ed applichi la corrente Un sistema di temporizzazione che mi misuri il tempo
Nella scelta della macchina occorre tenere presente : a) Il Fattore di Potenza b) L’Impedenza del circuito secondario c) La posizione del trasformatore
d) Le sezioni e la forma del circuito del secondario e) Il tipo e la potenza del circuito di pressione f) Gli utensili da utilizzare g) La forma e le dimensioni degli elettrodi Stessa cura e calcolo devono essere usati per stabilire il circuito di allacciamento della macchina.
6 -7 - TIPO E CONDIZIONI della MACCHINA
La macchina, in funzione dell'uso, potrà essere concepita come: Pensile Stazionaria (Fig. 13) Da banco Complessivo di saldatura per macchine speciali monouso o da applicarsi su robot
Dopo aver scelto il tipo di macchina occorre configurarla esaminando le caratteristiche di alcuni componenti in modo tale da renderla idonea allo specifico lavoro cui si pensa di sottoporla.
Fig. 13 7a ELETTRODI E PORTAELETTRODI
Gli elettrodi sono supportati da porta-elettrodi o candele. I porta elettrodi sono generalmente in rame elettrolitico per ottenere una buona conducibilità od, in alternativa in ottone o bronzo, ed in generale, devono essere conformati per semplificare, al massimo, il raggiungimento del punto di saldatura.
Nella costruzione od acquisto degli elettrodi occorre esaminare attentamente il problema, tenendo sempre presente le funzioni che gli elettrodi devono espletare, funzioni che sovente sono in contrasto fra di loro (Fig. 14). In effetti, gli elettrodi: a) Devono condurre la corrente sul punto di fusione. Questa funzione è esclusivamente elettrica. Nel caso non si prenda in considerazione l'applicazione della forza, la giusta scelta del materiale dell'elettrodo dovrebbe essere fatta dal punto di vista della loro conducibilità di corrente, quindi si prenderebbe in considerazione solamente la loro resistenza elettrica paragonandola alla resistenza del giunto. b) Devono trasmettere la giusta pressione al giunto al fi ne di ottenere ottime saldature. Questa funzione è meccanica. Durante la saldatura, gli elettrodi sono soggetti ad uno stress molto violento, causato dall'applicazione della forza di serraggio. Devono sopportarlo anche ad alte temperature senza avere un’eccessiva deformazione perché non portano solo corrente ma devono concentrarla nel punto di fusione, mantenendo il più a lungo possibile la sezione ottimale data alla superficie di contatto. c) Devono dissipare il calore che raggiunge la superficie del giunto. Questa funzione è termica. Devono quindi avere una proprietà di dissipazione termica migliore di quella dei materiali da saldare. Hanno la funzione di sottrarre il calore dal giunto e questa funzione diventa indispensabile quando si saldano materiali fra loro dissimili e, quindi, si deve ottenere un bilanciamento termico. Nella maggioranza dei casi sugli elettrodi, al fine di facilitare questa funzione, è necessario predisporre un circuito di raffreddamento.
Possiamo quindi affermare e tenere sempre presente che il successo nelle facili o complicate, operazioni di saldatura, dipende molto dal funzionamento corretto degli elettrodi ( Fig. 15).
Fig. 14 Porta-elettrodo disassato
Fig. 15 Vari tipi di elettrodi. Gli ultimi sviluppi tecnologici, applicati al processo di saldatura a resistenza ,hanno permesso la realizzazione e l’inserimento di controlli elettronici sempre più sofisticati e precisi. Occorre quindi che la funzione degli elettrodi sia veramente corretta se vogliamo che l’utilizzazione dei controlli sia valorizzata al massimo.
E' ragionevole ritenere che il materiale che più si adatta alla costruzione degli elettrodi, sia stato e sia, ancora, il rame, anche se la relativa durezza di questo metallo crea problemi nel mantenimento del giusto diametro della punta di contatto, quando la stessa è sottoposta a forti pressioni . Lo sviluppo della tecnologia e della ricerca ha, tuttavia, permesso la preparazione di leghe di rame che consentissero di ottenere quei risultati che abbiamo citato in precedenza, e principalmente, una resistenza allo stress meccanico e termico. Si sono così ottenute particolari leghe di rame nelle quali si sono introdotti elementi che ne aumentassero la resistenza meccanica anche un po' a scapito della conducibilità.
Per meglio comprendere l’utilizzazione delle differenti leghe attualmente in commercio, è utile riferirci alla classificazione RWMA – RESISTANCE WELDER MANUFACTURERS’ ASSOCIATION, che suddivide le varie leghe in Classi e precisamente: LEGHE A BASE DI RAME
RWMA Classe 1
- Rame – Zirconio - Rame - Cadmio - Rame – Cromo Sono adatte per la saldatura di leghe di alluminio, magnesio, materiali ricoperti, ottoni e bronzi. Possono essere usate sia per la saldatura a punti che a rulli. RWMA Classe 2
- Rame – Cromo - Zirconio - Rame - Cromo
Sono adatte per la saldatura di acciaio laminato a caldo od a freddo, acciaio inossidabile, ottone e bronzo a bassa conducibilità. Possono essere usate anche per la costruzione delle morse utilizzate per la saldatura a scintillio. Hanno una durezza leggermente superiore alla Classe 1, ed una conducibilità elettrica leggermente inferiore. RWMA Classe 3
- Rame – Cobalto - Berillio - Rame – Nickel - Berillio - Rame – Berillio puro La loro durezza le rende adatte per la saldatura di materiali ad alta resistenza come gli acciai inossidabili, gli acciai al nichelcromo, agli acciai tipo Monel. Possono essere usate anche per costruzione dei contatti di sfregamento per saldatrici a rulli e stampi ed utensili da montare sulle saldatrici a proiezione. RWMA Classe 4
- Rame – Berillio Leghe per applicazioni speciali quali piastre per saldatura a proiezione. morse per saldatura a scintillio. Sono utilizzate dove sia necessario l’impiego di alte pressioni e intensi logorii meccanici, ma non ad alte temperature. LEGHE DI RAME CON MATERIALI REFRATTARI
Non sono vere leghe, ma sinterizzazioni di polveri metalliche. Resistono ad alte temperature pur mantenendo una discreta conducibilità e un buon valore di dissipazione termica. RWMA Classe 10
- Rame 45% - Tungsteno 55% Possono essere usate per elettrodi di saldatura a scintillio, ma danno discreti risultati anche se applicati alla puntatura di acciai a bassa conducibilità come gli inossidabili. RWMA Classe 11
- Rame 25% - Tungsteno 75% Come la Classe 10 è un materiale sinterizzato con le stesse caratteristiche elettriche e termiche, ma di durezza superiore. Utilizzato come inserti nelle piastre per saldatura a proiezione. E' leggermente fragile, da utilizzarsi quando sono in gioco basse pressioni o come inserto. RWMA Classe 12
- Rame 20% - Tungsteno 80%
Come la Classe 10 e 11 è un materiale sinterizzato con le stesse caratteristiche elettriche e termiche, ma di durezza ancora superiore. Utilizzato come superfici degli elettrodi per la saldatura di dadi e viti, o per la saldatura di grigliati RWMA Classe 13
- Tungsteno puro E un materiale estremamente duro con una bassissima duttilità. Non può essere lavorato a macchina (solo con rettifica), non si lega a metalli non ferrosi. Utilizzato per la saldatura di fili di rame nudi o rivestiti con vernici isolanti, e per saldobrasature RWMA Classe 14
- Molibdeno Ha una durezza inferiore alla Classe 13, ma è un materiale che può essere lavorato a macchina e di conseguenza viene usato per elettrodi di forma speciale. Possiede gli stessi usi della Classe 13 MATERIALI SPECIALI
RWMA Classe 20 - Rame con trattamento ad alta dispersione (DSC) E’ una composizione metallurgica di rame ed ossido di alluminio con resistenza ad alte temperature e proprietà fisiche completamente differenti alle normali leghe di rame. Particolarmente adatta per le saldature su lamiere zincate, aluzinc, e lamiere piombate o stagnate; ossia per tutti i materiali rivestiti. 7b.ATTREZZATURE O DIME DI POSIZIONE
La stessa cura utilizzata nella scelta degli elettrodi, deve essere utilizzata nella progettazione e costruzione dell’attrezzatura da applicarsi alla macchina per effettuare correttamente la saldatura. Se si suddividono le attrezzature secondo la loro utilizzazione, si trova. a) Attrezzature di Posizionamento e Bloccaggio pezzi. Devono permettere il rispetto delle tolleranze meccaniche richieste sul particolare e, nel contempo devono contenere e contrastare le forze della pressione applicata sul pezzo e le eventuali deformazioni dovute al riscaldamento. b) Attrezzature di Movimentazione pezzi. Devono permettere un facile carico e scarico del particolare, nonché un’alta velocità di azionamento al fine di ridurre al massimo i tempi di produzione. Ovviamente le attrezzature devono rispondere agli stessi tre requisiti richiesti agli elettrodi e precisamente: Meccanici. Devono possedere i requisiti di precisione, affidabilità, durata e quindi costruiti con materiali resistenti all’usura.
Elettrici. Devono possedere il requisito di bassa resistenza elettrica e quindi di alta conducibilità. Termici. Devono permettere la dispersione del calore addotto dalla saldatura, aiutate, in molti casi da un buon circuito di raffreddamento.
Viste le brevi considerazioni di cui sopra, i materiali consigliati per le attrezzature sono i seguenti: Parti che devono portare corrente: materiali buoni conduttori come: rame , ottone, bronzo Parti che rischiano di trovarsi nel campo magnetico della saldatrice e che, quindi, con la loro presenza ridurrebbero l'apporto della corrente: materiali dielettrici come: bronzo, ottone, alluminio e, qualora si voglia ritrovare anche la resistenza all'usura, l' acciaio inossidabile. Parti che si prevedono completamente fuori dal campo magnetico: materiali ferrosi con un eventuale ed appropriato isolamento per non rischiare di avere delle dispersioni di corrente. Parti soggette a forti abrasioni ed usura: materiali sintetici quali ceramica o polimeri.
8- STATO E CONDIZIONI DEL MATERIALE DA SALDARE
Sovente, a questa variabile non viene data l’importanza che la stessa si merita. Le superfici dei materiali da congiungere accumulano, spesso: ossidi, ruggine, scorie, sbavature ecc. che quasi mai vengono rimosse prima della saldatura. Trattando, in particolare modo, materiali ricoperti come acciai zincati, piombati e simili, non si tiene conto, nelle impostazioni della macchina, della loro caratteristica, e per questo si otterranno saldature bruciate, elettrodi precocemente rovinati od elettrodi incollati al particolare che presentano depositi di rame sul punto effettuato. Nella maggior parte di questi casi l’errore sta nella scelta della lega utilizzata per la costruzione delle punte. E’ possibile, saldando acciai speciali, di alta durezza, o saldando materiali dissimili, che si utilizzi una macchina con le caratteristiche non idonee al lavoro che ci si prefigge che, quindi, il risultato ottenuto sia deludente. Gli ottimi risultati, che ci si prefigge adottando la saldatura per resistenza, possono ottenersi solo vagliando attentamente le condizioni del materiale da saldare unitamente alle caratteristiche della macchina e del controllo che si ha a disposizione.
9 - CONFIGURAZIONE DEL CIRCUITO SECONDARIO
La conformazione del circuito secondario è una variabile definibile e correggibile. Occorre solo tenere presente che, più ampia è l’area considerata, maggiore sarà l'energia richiesta per compensare le perdite magnetiche che si riscontreranno nel circuito( Fig. 16). In effetti, a mano a mano che il materiale ferroso s’inserisce nel circuito secondario, sarà necessario aumentare la corrente di saldatura (ed in certi casi il voltaggio) per compensare le perdite dovute al campo magnetico; l’aumento di corrente deve prevedere anche un aumento di pressione.
Fig. 16
Compatibilmente al lavoro da eseguire, si consiglia di mantenere la dimensione dello sgolo della macchina al minimo indispensabile. 10 - AMPIEZZA DEL CIRCUITO SECONDARIO
Ricordiamo che il circuito secondario di una saldatrice, che lavora in C. A. è, in concreto un Campo Magnetico. La corrente che passa in questo circuito, ricordiamo, è una corrente ad alto amperaggio e basso voltaggio, per cui, se questo circuito è molto esteso, il campo magnetico si sviluppa in una ampia area, riducendo enormemente il fattore di potenza, il che sta a significare che occorrerà compensare questa riduzione con un aumento di corrente. Nella Fig. 17 si è cercato di fornire alcuni esempi indicativi delle variazioni da apportare sul circuito della saldatrice, al variare delle dimensioni dell’ampiezza del circuito secondario. Chiaramente i dati si riferiscono a potenze elettriche lette sul primario del trasformatore.
Fig. 17
I valori più significativi, sulla perdita di potenza di una saldatrice al variare dell’ampiezza del circuito secondario, si possono meglio osservare esaminando una curva rilevata sul secondario della macchina.
Nella Fig. 18 le curve sono state rilevate su due macchine aventi un rendimento diverso e quindi non sono fra loro paragonabili. Esse stanno soltanto evidenziando la forte caduta di corrente che si verifica quando l’area del circuito secondario viene ingrandita. Sul grafico, l’area viene espressa in dm2 e, ovviamente, si ottiene moltiplicando la lunghezza utile delle braccia per lo scartamento medio degli stessi.
