Carpaneto & C

Carpaneto & C. S.p.A Divisione saldaturaALLUMINIO E SUE LEGHECaratteristiche fisico-chimiche delloALLUMINIOTemperatura di fusione - inizio658Densit a 202,7Resistenza meccanicaricotto 10 Kg/mm2incrudito 20 Kg/mm2Lalluminio uno dei materiali non ferrosi maggiormente utilizzato e le sue applicazioni sono dovute a treimportanti caratteristiche o qualit :1. Basso peso specifico,2. Alta resistenza alla corrosione3. Elevata conducibilit elettrica e termica,La resistenza dellalluminio agli attacchi di svariati agenti chimici dovuta alla sua propriet 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 2000.La maggiore resistenza agli agenti chimici la si riscontra nellalluminio puro, mentre le svariate leghe ottenute con ingredienti tipo manganese, magnesio, cromo o manganese e silicio, riducono leggermente questa resistenza, ma nel contempo ne aumentano la resistenza meccanica.Occorre dire subito che la saldatura a resistenza dell'alluminio e delle sue leghe, presenta delle notevoli difficolt e questo dovuto al fatto che questo materiale possiede:Una conducibilit elettrica eccellente. Infatti se diamo un valore alla conducibilit elettrica del rame elettrolitico puro uguale a 100, l'alluminio puro al 99,97% presenta un valore del 65% mentre il ferro non ha che una conducibilit elettrica appena superiore al 17,5%Una ridotta resistenza elettrica di contatto fra le superfici dei pezzi, se decapati.

Una grande conducibilit termica che rende difficile il riscaldamento localizzato necessarioalla

saldatura, anche se il suo punto di fusione( 500 / 750) e di rammollimento (200 400) nettamente inferiore quello del ferro ( 1450).Le calorie hanno una tendenza a diffondersi nella massa a mano a mano che si producono.Per ovviare a questinconveniente sar quindi necessario saldare con dei tempi molto brevi e quindi con delle potenze elevate ed, a questo punto, ricordiamo che la densit approssimativa vista al pag.1/55 :Per lalluminio puro: K = 4000/4500 A per mm2 per 1 periodoPer le sue leghe:K = 3000/4000 A per mm2 per 1 periodoAltre importanti considerazioni sono da farsi:Una superficie dalluminio lasciata all'aria si ricopre di una pellicola di allumina (Al2O2)Questa coltre dossido si forma molto rapidamente allinizio, poi in seguito la pellicola gi formata protegge la superficie contro lossidazione e quindi questa pellicola aumenta di spessore.127Carpaneto & C. S.p.A Divisione saldaturaQuesta patina isolante fonde a 2000 e si oppone al passaggio di corrente ed, essendo la sua.formazione estremamente rapida , obbliga una veloce esecuzione della saldatura immediatamente dopo l'operazione di decapaggio.La produzione della pellicola dAllumina, come detto in precedenza, un processo che inizia molto velocemente, per questo motivo, quasi impossibile saldare su dei particolari perfettamente puliti, in quanto, dopo poche ore dal decapaggio, si sta gi formando la coltre dallumina, che infinitamente sottilee sovente discontinua e che provoca delle variazioni della resistenza di contatto, che in certi casi - sullalluminio puro - possono variare con un rapporto da 1 a 20Occorre quindi scegliere con accuratezza il sistema di decapaggio ma, soprattutto, organizzarsi al finedi poter eseguire la saldatura sui particolari immediatamente dopo loperazione di pulizia o, almeno entro le 48 ore successive. Qualora queste tempistiche non siano possibili, occorre avere cura di proteggere le superfici decapate con pellicole grasse, e poi lavarle prima delloperazione di saldatura.La presenza di tracce d'ossido sulla superficie di contatto degli elettrodi presenta inoltre, linconveniente di permettere alle particelle dallumina di incollarsi ed accumularsi sulle punte deteriorandole e quindi rendendo necessario un rifacimento delle superfici dopo poche saldature (20 - 30 massimo). In presenzadi elettrodi fortemente ricoperti dal predetto deposito di metallo, durante il passaggio della corrente, si potranno notare delle vere e proprie esplosioni con proiezioni di materiale fuso con il grosso rischio di ritrovarsi con le lamiere perforate da parte a parte e con gli elettrodi completamente rovinatiLa saldatura dellalluminio e delle sue leghe pu avvenire solo utilizzando dei materiali puliti. In questo caso per la resistenza di contatto molto bassa, il che contribuisce ad aumentare notevolmente la potenza elettrica richiesta.Per rimediare a questinconveniente, si ha sovente labitudine di ridurre lo sforzo di compressione degli elettrodi. Questa riduzione aumenta la resistenza di contatto e permette di saldare con delle intensit pi deboliIl metodo, assai generalizzato, presenta tuttavia due gravi inconvenienti:a)Lincrostazione degli elettrodi aumenta rapidamente quando la pressione diminuisce. Diventa quindi necessario pulirli molto pi frequentemente.b)Le reazioni elastiche dei pezzi da saldare, rischiano di provocare delle differenze importanti sulla pressione effettiva e di conseguenza si possono riscontrare delle grosse irregolarit 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, sipu anche notare, una grossa recristallizzazione che denoter una certa fragilit del giunto.La resistenza meccanica di certe leghe leggere ottenuta per incrudimento. La fusione del nocciolo di saldatura altera le qualit del materiale e le caratteristiche di base dello stesso possono andare perdute.Si possono notare inoltre delle corrosioni intergranulari nella zona di passaggio corrente che avviluppa il nocciolo di saldatura.128Carpaneto & C. S.p.A Divisione saldaturaLe leghe leggere hanno tendenza a subire uno scorrimento plastico quando raggiungono la temperaturadi saldatura. Quando gli elettrodi non riescono a seguire velocemente la riduzione dello spessore che ne risulta, avverr un cattivo contatto degli elettrodi sul particolare, perci si noter unusura proibitiva delle estremit degli elettrodi. E quindi necessario per ridurre questinconveniente utilizzare solo organi di pressione a debole inerzia.SALDATURA A PUNTIQuando si vuole ottenere ottime saldature e, in special modo, saldature costanti ed affidabili indispensabile che le operazioni di saldatura a resistenza dellalluminio e delle sue leghe siano effettuatedopo un primo trattamento delle superfici. Ogni tipo di impurit , sia meccanica che chimica, presente sulla superficie dei materiali da saldare, verr incorporato nel nocciolo creando inclusioni o porosit di fusione e,di conseguenza, minando la resistenza del giunto, mentre sulle superfici esterne le impurit sincolleranno agli elettrodi, riducendone la durata e, nel contempo rovinando gli aspetti esteriori delle superfici contracce eccessive, profondi segni ed infossamenti, ed altre imperfezioni.I trattamenti superficiali che, in generale vengono consigliati sono:SgrassaturaE indispensabile affinch la successiva operazione di decapaggio avvenga regolarmente.DecapaggioQuestoperazione pu essere eseguita seguendo due procedure:1. Decapaggio meccanicoEffettuato con tela smeriglio. Obbligher una conseguente asportazione dei residui di polvere abrasiva poich, costituendo essi un isolante, possono impedire il regolare passaggio di corrente.2. Decapaggio chimicoE il metodo adottato su tutti i procedimenti di alta produzione.Esistono differenti formule per il decapaggio chimico, applicabili secondo i risultati che si vogliono ottenere.Essiccazione od AsciugaturaDopo il decapaggio chimico, indispensabile lavare il materiale con molta acqua ed, in seguito, essiccarlo rapidamente.MarcaturaDato che la saldatura deve essere effettuata entro un tempo che non deve essere superiore ai 3 giorni , preferibile marcare la data dellavvenuto decapaggio.IngrassaggioSe i materiali non possono essere saldati entro i tre giorni, diventa indispensabile proteggere le superfici decapate con una pellicola di grasso.In seguito, sar necessario eliminare detta pellicola immediatamente prima della saldatura.Se si pu affermare che loperazione di decapaggio delle superfici 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 oggetto delloperazione di saldaturaPARAMETRI DI SALDATURA ElettrodiLintensit di saldatura, si detto, veramente importante nella saldatura a punti delle leghe leggere e, diconseguenza, sono molto importanti gli elettrodi in quanto essi devono sopportare queste intensit che necessariamente sono molto elevate.Gli elettrodi ideali per la saldatura devono avere le seguenti propriet : Unelevata conducibilit elettrica e termica129Una buona resistenza alla deformazioneUna bassa tendenza a legarsi con il materiale che deve essere saldato

Carpaneto & C. S.p.A Divisione saldaturaa) Lega adattaPrendendo, 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 elettriche etermiche, dei due metalli citati, uguali fra di loro, largento non stato considerato, dato il suo elevato prezzo.Il rame, perci, considerato il metallo ideale se non si tiene conto che a causa della sua malleabilit eduttilit , obbliga a ricondizionare le punte, troppo frequentemente.Con prove pratiche si , quindi, determinato che la lega migliore che riunisce in concreto i tre attributi richiesti la lega Rame-Cadmio.b) Forma della puntaSi utilizzano, normalmente, due forme di punte:Punta troncoconica (fig50a)

Fig. 50aFig.50bNella saldatura degli acciai, la punta troncoconica, richiedeva un angolo di 120, mentre nel caso dellasaldatura di leghe leggere preferibile utilizzare un angolo pi ampio: da 140 a 150 e con un raccordo della faccia attiva al cono di circa 3. In modo che questo smusso eviti sensibilmente, lo schiacciamento dellestremit .La faccia attiva deve essere perfettamente lucida e questa pulizia pu essere effettuata sia con lime a taglio molto fine, sia con carta seppiaPunta semisferica (Fig. 50b)Questa forma di elettrodo viene generalmente utilizzata nel processo di saldatura che contempla un tempo di forgiatura. Durante questo tempo la punta arrotondata, che si ormai raffreddata, penetra nel materiale saldato e procura un incrudimento del nocciolo di saldatura. Inoltre laumento della superficie, dovuto alla forma semisferica, limita durante lapplicazione della forza di forgiatura, la penetrazione della stessa nella superficie della lamiera, rendendo laspetto della saldatura accettabile sotto al punto di vista estetico.Un raggio di curvatura troppo ampio rende inutile leffetto di incrudimento del punto durante la forgiatura, un raggio troppo ridotto rende lazione di penetrazione della punta eccessiva.130Carpaneto & C. S.p.A Divisione saldaturaLa tabella sottostante (fig.51)pu dare un valore corretto delle dimensioni da tenereSaldatura di due spessori uguali mmd Fig.50a mmR Fig. 50b mm

0,5 + 0,5380

0,8 + 0,84,1100

1 + 14,9112

1,5 + 1,56,9150

2 + 28,1250

2,5 + 2,59,2250

3 + 311300

Fig.51La forma ed il diametro della punta si determinano, quindi, in funzione degli spessori e del tipo di lega chesi dovr saldare.Abbiamo ritenuto interessante riportare qui di seguito 2 illustrazioni, tratte dal RESISTANCE WELDING MANUAL edito dalla RWMA, che chiariscono in modo molto interessante gli effetti della forma della punta durante la saldatura a resistenza delle leghe leggere.Fig.52Sulla Fig.52 possibile osservare, chiaramente, la formazione del nocciolo a seguito della differente conformazione dellelettrodoA. Due materiali simili duguale spessore: il profilo della punta ha la stessa geometria. Il nocciolo di saldatura ha una medesima penetrazione nel materiale.B. Due materiali dissimili duguale spessore: il profilo della punta ha la stessa geometria. Il nocciolo di saldatura ha una penetrazione disuguale nel materiale.C. Spessori differenti di materiali simili, con uguale profilo della punta. La penetrazione del nocciolo disuguale ed maggiore nella lamiera pi spessa. (Confrontare con 52D)D. Spessori differenti di materiali simili. La punta dellelettrodo di forma sferica sulla lamiera sottile e piatta su quella pi spessa. La penetrazione del nocciolo proporzionale sui due spessori.(Confrontare con 52E.)E. Spessori differenti di materiali simili. La punta dellelettrodo di forma sferica sulla lamiera spessa e piatta su quella pi sottile. La penetrazione del nocciolo disuguale in quanto si sono invertite le geometrie dellelettrodo basate sullo spessore della lamiera di contatto.131Carpaneto & C. S.p.A Divisione saldaturaFig.53Sulla fig. 53 osserviamo:A. La figura presenta una soddisfacente applicazione degli elettrodi ma, nel contempo, presenta anche uneccessiva penetrazione delle punte sulle lamiere e questo, pu essere dovuto ad una forza applicata troppo forte, ad una esagerata quantit di corrente, ad un tempo troppo lungo oppure a una combinazione dei 3 parametri. Questeccessiva penetrazione pu, anche, essere causa di espulsionidi materiale incandescente e di conseguenza ad una ridotta resistenza del punto.B. Un profilo di punta creato con un raggio troppo ridotto accentua ed aggrava i risultati del punto AC. I due elettrodi, mal allineati, creeranno profonde incisioni o segni irregolari sulla superficie delle lamiere.Da quanto sopra esposto, appaiono evidenti le grosse difficolt che sincontrano nella saldatura delle leghe leggere.I metodi di saldatura ed i tre parametri fondamentali Tempo, Intensit di corrente e Forza applicata variano, di conseguenza, sia in funzione del tipo di materiale trattato, sia in funzione del sistema di saldatura che sar adottato.Nelle pagine seguenti, cercheremo di dare alcuni esempi di regolazioni al fine di poter fornire una base di partenza per la ricerca dei parametri idonei al lavoro che si dovr eseguire.1. Saldatura su macchine alimentate in corrente alternata monofaseE possibile saldare lalluminio e le sue leghe con puntatrici alimentate in corrente alternata monofase.I tempi di saldatura dovranno essere molto brevi e, dato le alte correnti che saranno necessarie per loperazione, consigliabile utilizzare gli Slope Control, al fine di evitare lapplicazione di queste alte correnti quando la resistenza di contatto ancora troppo elevata.La tabella sottostante (fig.54) un chiaro esempio di operabilit su alcuni spessori per ottenere saldaturedi qualit commerciale,132 Fig.54

Carpaneto & C. S.p.A Divisione saldaturaSu determinati particolari, il punto cosiddetto commerciale non considerato idoneo ad una alta Qualit per cuioccorrer operare con saldatrici di maggior potenza, con sequenze di saldatura pi complesse simili a quelle indicate sulla Tabella in fig.55.133Carpaneto & C. S.p.A Divisione saldatura

La sequenza sar quindi:Fig.56

Fig.55

LEGGENDA* I tempi di SLOPE-UP (salita progressiva della corrente)dovranno rappresentare circa 1/3 del tempo disaldatura.** I tempi di SLOPE-DOWN (discesa progressiva della corrente) dovranno rappresentare circa 1/5 del tempo di post-riscaldamento.*** La corrente di post- riscaldamento corrisponder a circa la met della corrente di saldatura.Per la saldatura di leghe che non hanno la tendenza ad incrudirsi, il post-riscaldamento non necessario.Gli elettrodi Fig. 57 saranno di forma semisferica ed illoro raggio indicato sulla tabella di regolazione.La forza da applicare, come si potr notare, abbastanza alta,il che richiede lutilizzo di correnti relativamente alte.Fig.571342. Saldatura su macchine alimentate in corrente trifase.

Carpaneto & C. S.p.A Divisione saldaturaConfrontando le due tabelle di regolazione, evidente che, gli alti valori di intensit richiesti perlottenimento di punti di ottima qualit , hanno, praticamente, reso sempre meno utilizzabili le saldatrici ad alimentazione monofase, e questo per lalta richiesta di corrente sulle linee di alimentazione.Per ridurre questa alta richiesta di corrente sulla rete di alimentazione, nel passato si sono utilizzate macchina ad accumulazione di energia e macchine con una batteria di condensatori che alimentano il trasformatore di saldatura.I risultati ottenuti non sono stati particolarmente buoni 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 trasformata sul secondario in monofase, raddrizzata per mezzo di SCR, ed inviata direttamente sul circuito secondario per lutilizzo in saldatura.Teoricamente, lassorbimento della corrente su ognuna delle 3 fasi sempre molto importante, ma viene equilibrato sulle 3 fasi; inoltre , dato che il fattore di potenza di una macchina polifase molto pi alto di una monofase, i kVA richiesti sono inferiori.Altra prerogativa del sistema trifase di poter ottenere un parziale controllo sulla salita della corrente, cosa che su una macchina monofase pu essere effettuata solo con lo SLOPE CONTROL.3. Saldatura con macchine alimentate in corrente trifase a media frequenza.Le ultime innovazioni tecnologiche hanno introdotto, nel campo della saldatura a resistenza dellalluminio,la tecnologia della Media Frequenza (MFDC).Lutilizzazione di generatori ad Inverter e dei relativi trasformatori trifasi con elevazione della frequenza da50 a 1000 Hz, ha permesso di ottenere ulteriori vantaggi nella saldatura delle leghe leggere.Si infatti detto che, lottima conducibilit elettrica e termica delle leghe leggere richiede lutilizzazione di correnti alte, erogate per un tempo molto breve e, se si riesamina la curva di calore ottenibile con un sistema ad Inverter( pag.27), si pu facilmente comprendere i vantaggi di una tecnologia che pu erogare una corrente molto stabile con una rampa di calore ad andamento costante, calibrata in modo molto preciso (millisecondi)SALDATURA A PROIEZIONESaldare a proiezione le leghe leggere sconsigliato in quanto, vista la relativa resistenza meccanica delle stesse, le bugne ottenute per stampaggio su lamiere in alluminio, sprofonderebbero sotto la spinta della forza applicata prima del passaggio di corrente.In casi di assoluta necessit si possono utilizzare proiezioni piene ottenute per coniatura. Queste applicazioni sono, in effetti, molto rare e poco utilizzate.SALDATURA A RULLILa saldatura a rulli delle leghe leggere difficile, ma non impossibile.Valgono, praticamente, tutte le raccomandazioni fatte per la saldatura a punti.In via molto indicativa, riportiamo qui di seguito una tabella (fig.58) sulla quale sono riportati alcuni valori relativi alla saldatura a rulli delle Leghe leggere.Come per tutte le tabelle di regolazione i dati riportati dovranno essere integrati con quelli accertati in concreto in fase di programmazione macchina. La ricerca delle nuove regolazioni dovr 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.135SALDATURA A RULLI su MACCHINE MONOFASI Saldatura a tenta stagna su Leghe Leggere

Carpaneto & C. S.p.A Divisione saldaturaNOTACome ultima annotazione, vorremmo ricordare che esistono molti e svariati tipi di leghe leggere. Ancora una volta si rammenta che, i differenti componenti di dette leghe possono far variare di molto le regolazioni da adottare, perci si conferma la necessit di utilizzare i dati consigliati ed esposti nelle tabelle con accortezza, risettandoli in base ai risultati delle prove che dovranno essere obbligatoriamente eseguite prima di procedere alla lavorazione136Carpaneto & C. S.p.A Divisione saldaturaRAME E SUE LEGHECaratteristiche fisico-chimiche delRAME: Elemento metallico di simbolo CuMetallo rosso malleabile e duttileElevata conducibilit elettrica e termicaTemperatura di fusione - inizio1080 - ricotto 400 Densit a 208.9Resistenza meccanicaricotto 20 Kg/mm2incrudito 30 Kg/mm2Il rame puro e le sue leghe sono molto usati nellindustria e questampia utilizzazione dovuta,principalmente, alla sua alta conducibilit elettrica e termica, nonch alla sua ottima resistenza alla corrosione.Per una chiara e sintetica classificazione del rame e delle sue leghe, bene attenersi alla suddivisione stilata dalla RWMA. E una classificazione che ci permetter di orientarci, con chiarezza, nella ricerca dei parametri pi affidabili da utilizzarsi durante le operazioni di saldatura a resistenza.Con questa classificazione il rame e le sue leghe vengono suddivisi in 5 gruppi o categorie.Gruppo 1:High Copper ( Rame raffinato)Gruppo 2Leghe Rame- Zinco (Ottoni)

Gruppo 3Leghe Rame Stagno (Bronzi)

Gruppo 4Leghe Rame _ Nichel

Gruppo 5Altre Leghe

Gruppo 1 RAMEIl rame considerato in questo gruppo un metallo raffinato e parzialmente disossidato fino ad ottenere una purezza del 99, 2%.In questa categoria si trova.-Rame disossidato. E un rame trattato con agenti disossidanti quali il fosforo. E puro al 99,9%La disossidazione rende il rame adatto per essere usato in particolari che operano ad alte temperaturee per renderne pi agevole la fabbricazione.Questintervento rende, anche, pi facili le operazioni di saldatura, ma diminuisce la conducibilit del metallo.-Rame arsenicato Contiene circa uno 0,350% di arsenico che un altro additivo per alte temperature-Rame/argento laggiunta di argento permette di ottenere del rame disossidato, senza ridurne laconducibilit ; ne aumenta contemporaneamente la temperatura di rammollimento.-Rame piombo E una lega binaria che tuttavia non viene inclusa nel gruppo delle leghe, in quanto ilcontenuto di rame del 99%. Questaggiunta di piombo aumenta le propriet di lavorazione, riducendone, per, la duttilit e la malleabilit .Come indicato nelle pagine precedenti, lalta conducibilit elettrica unita alla ridotta resistenza, rendono i particolari in rame, praticamente, non saldabili a resistenza, se non utilizzando dei speciali accorgimenti tecnici.137Carpaneto & C. S.p.A Divisione saldaturaPossiamo quindi affermare che lamiere in rame di spessore superiore a 1 mm, potranno essere congiuntiin modo efficace sono utilizzando la tecnica della Saldobrasatura ossia, interponendo fra i pezzi unostrato di pasta o lamina brasante.In tutti quei casi dove la conformazione dei pezzi permetter lutilizzo della saldatura a resistenza, la metodologia da seguire sar la seguente:Saldatura a puntiIl principale accorgimento quello di ricorrere ad un trasferimento di resistenza di contatto, usando elettrodi in materiale refrattario (Tungsteno o Molibdeno).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 , quindi, dall'esterno verso linterno con la conseguenza che, il nocciolo fuso, rispetto a quello dei metalli ferrosi, avr un diametro inferiore ma uno spessore pi importante con un infossamento dell'elettrodo pi marcato.I tempi di realizzazione e la quantit di corrente da utilizzarsi, con quest'accorgimento, devono essere tuttavia molto precisi e brevi poich 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. Poich nel rame la temperatura di fusione (1800C) molto prossima alla temperaturadi ebollizione (1981C) ci si ritrova di fronte al grosso rischio " di esplosioni" del nocciolo durante la fase finale della saldatura, con la conseguenza di distruggere o rovinare in modo determinante il particolare trattato.Lutilizzo di elettrodi con punta in tungsteno (W) o Molibdeno (Mo), unitamente a delle precise regolazionidi corrente e di tempo permetteranno quindi, di saldare lamierini fino a 0,8 -1 mm di spessore. Superando questi spessori non si possono garantire risultati validi e costanti.Risultati ottimi si ottengono, altrimenti, nella saldatura di fili, trecciole o lamine fra di loro, o su dei supporti costituiti da altri metalli (escluso lalluminio).Sono queste le applicazioni che, negli ultimi anni, hanno portato la saldatura a punti del rame ad un grande sviluppo ed a moltissime applicazioni nel campo dell'industria dei componenti elettrici ed elettronici. In questo campo, lutilizzazione sempre pi vasta di macchine automatiche, ha spinto la ricerca nel campo della saldatura a punti di fili e trecciole e questo allo scopo sia di ridurre di molto i tempi dassemblaggio degli elementi, sia di evitare la vecchia tecnologia della saldatura a stagno, lenta nelloperabilit e dannosa alla salute degli operatori.Abbiamo gi riferito che luso di elettrodi in rame impossibilitato dal fatto che, in ogni caso, la resistenza intrinseca delle punte sempre maggiore della resistenza delle parti da saldare e, di conseguenza, si ricorsi allaccorgimento di utilizzare punte di elettrodo in materiali ad alta resistivit come tungsteno e molibdeno 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 d migliori risultati di riscaldamento e di durata, ma occorre tenere presente che questo materiale non attaccato dagli utensili per questo in molte occasioni si preferisce utilizzare il molibdeno.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. E quindi noto il fenomeno per cui utilizzando elettrodi nuovi, quindi con resistenza intrinseca pi elevata, le regolazioni in precedenza stabilite rischiano di produrre punti di saldatura di scarsa tenuta.138Per mantenere costante la qualit delle saldature occorrer quindi:Utilizzare elettrodi in rame con inglobato un inserto in materiale refrattarioTenere le dimensioni dellinserto al minimo indispensabileProcedere ad un preriscaldamento delle punte nuove

Carpaneto & C. S.p.A Divisione saldaturaUtilizzare, 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 feedback che mantenga sotto esame i due valori di corrente e di voltaggio, modificandoli, quando necessario, al finedi mantenere costante il valore delle calorie erogate.Quale esempio di regolazioni da assegnare ad una puntatrice che deve saldare una trecciola in rame di sezione da 2,4 mm2 su di un supporto sempre in rame di spessore da 0,8 mm, si possono dare i seguenti parametri: Elettrodi:in rame con inserto in tungsteno Forza sulle punte:30 daN Intensit di saldatura:5 kA Tempi di saldatura:2 periodiQualora la stessa trecciola dovesse essere saldata su un supporto in ottone, occorrerebbe variare alcuni parametri: Elettrodo sulla trecciola:in rame con inserto in tungsteno Elettrodo sul supporto:In lega Cu-Cr-Zr Forza sulle punte:40 daN Intensit di saldatura:5 kA Tempi di saldatura:3 periodiSaldatura a proiezioneSaldare a proiezione il rame sconsigliato, data la relativa resistenza meccanica di questo materiale.Le bugne ottenute per stampaggio sprofonderebbero prima del passaggio di corrente sotto lazione della forza applicata.La saldatura a proiezione non quindi possibile.Qualche volta si utilizzano bugne prestampate al fine di concentrare meglio la corrente, ma loperazione di saldatura dovr essere gestita con la stessa procedura della saldatura a punti.Saldatura a rulliDecisamente la saldatura a rulli impossibile sempre a causa dellalta conducibilit termica ed elettrica del materiale.139Carpaneto & C. S.p.A Divisione saldaturaNegli ultimi anni, le moltissime applicazioni nel campo dell'industria dei componenti elettrici hanno portatola saldatura a punti del rame ad un grande sviluppo ed a creare un specifico settore di applicazioni che viene genericamente denominatoMICROSALDATURAQuesta particolare e, soprattutto, interessante problematica di saldatura si sviluppata non solo nella saldatura di fili e trecciole, ma sta fornendo interessanti applicazioni nella saldatura a punti di fili isolati senza asportazione preventiva dellisolamento.Principi generaliLa saldatura di fili isolati fra di loro o con elementi di raccordo o supporto, molto utilizzata nella produzione di componenti per apparecchiature elettriche; effettuarla con laiuto della saldatura a resistenza, richiede, imperativamente, che lo strato isolante venga eliminato in qualche modo (meccanico, chimico, termico) onde permettere il passaggio della corrente di saldatura e quindi la fusione del filo sul supporto.Sia lasportazione meccanica del rivestimento (es. con mole o sabbiatura) sia lasportazione chimica (es. con solventi) comportano, tuttavia, un allungamento del tempo di lavorazione, creano difficolt per effettuare questasportazione, oltre ad un rischio di intaccare la superficie del filo riducendone la sezione.Si sono quindi cercate soluzioni che permettessero di eliminare lisolamento 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 tuttala coltre isolante sulla circonferenza del filo, ovviamente su una lunghezza limitata ed, in particolare modo,in un brevissimo tempo prima del passaggio della corrente di saldatura.Prima di procedere allo studio dei vari metodi bene esaminare brevemente i materiali che dovranno essere impiegati e trattati.Materiali trattati e loro dimensioniLa necessit di collegare conduttori isolati fra di loro o con elementi di raccordo, ottenendo una buona resistenza meccanica e mantenendo l'ottima conducibilit elettrica e resistenza termica, si ha soprattutto nella produzione di bobine di ogni tipo (bobine per rel, trasformatori, indotti motori, statori, ecc.) dove necessario fissare i capi del filo utilizzato per la bobinatura ,con i relativi terminali e connessioni.In genere, i materiali da congiungere fra di loro, sono buoni conduttori, come rame, ottone, bronzo o nickel.1) Fili

Di regola sono in rame (Cu), ed il loro diametro varia da 0,04 a 1,2 mm.Nella misura in cui i fili degli avvolgimenti devono essere saldati fra di loro o sugli elementi di raccordo, anchessi in rame, opportuno utilizzare rame disossidato (ECu). I fili isolati in leghe adatte per semiconduttori, tipo in nichelcromo (Ni/Cr), ferro-cromato (Fe/Cr) ed alluminio (Al), si possono saldare soloin casi eccezionaliPer la saldatura a resistenza si possono utilizzare dei fili con isolamenti ottenuti con smalti "saldabili"(poliuretano) od isolamenti che possono essere sciolti con il riscaldamento provocato dalla saldatura .140Carpaneto & C. S.p.A Divisione saldaturaE molto pi difficile la saldatura quando ci si trova di fronte ad isolamenti non saldabili, vernici a doppiaimmersione o vernici speciali, formate da materiali isolanti che sottoposti al calore di fusione creano scorie carbonizzate o incrostanti il punto di giunzione.Effettuare un primo test dinfiammabilit , pu essere molto interessante per scoprire immediatamente la reale fattibilit delloperazione.Sono sicuramente da scartare gli strati isolanti resistenti ad alte temperature (PTFE, Kaptom), gli avvolgimenti in fibre naturali (cotone), le ricoperture completamente isolanti in PVC o gomma.Ovviamente in questi casi necessario eliminare l'isolamento con mezzi meccanici o chimici ed in seguito operare con il metodo tradizionale.2) Elementi di raccordoPer elementi di raccordo, si intendono quelle parti che possono fornire ai fili sia un punto di appoggio, siaun punto di collegamento e contatto con altri componenti come: interruttori, faston, zoccolature ecc. L'elemento di raccordo deve quindi essere adattato al "partner" e al procedimento di giunzione dal puntodi vista del materiale, del trattamento superficiale, e delle dimensioni e forme.Per saldare fili in Ecu sono adatti componenti in bronzo e ottone, in certi casi possibile utilizzare elementidi raccordo anche di ECu o acciaio non legato.Lo spessore del raccordo pu quindi essere scelto, per fili sottili (es. 0,4 mm) da 0,3 a 0,5 mm, e per fili con diametro maggiore, fino a 0,8 a 1 mm di spessore.Una stagnatura della superficie del supporto , che pu andare da 5 - 20 m, in ogni caso vantaggiosa anche se, pu creare difficolt dal punto di vista pulizia della superficie di contatto elettrodi (deposito di stagno).Il luogo dove eseguire il punto di saldatura, deve essere facilmente agibile per semplificare il passaggio delle punte degli elettrodi.3) ElettrodiCome indicato nella prima parte di questo studio, gli elettrodi utilizzati a contatto con il rame, sono generalmente in materiale refrattario, ossia Tungsteno (W) o Molibdeno (Mo), od eventualmente, in leghe contenenti anche percentuali di Rame (Cu), mentre gli elettrodi utilizzati a contatto con supporti in Ottone, Bronzo, Nickel, Ferro ramato, ed altri sono, in generale, in lega di Rame con aggiunte di Cromo, Zirconio, Berillio, Cobalto, al fine di aumentarne la durezza all'usura, mantenendo la relativa conducibilit elettrica molto vicina, come valore, al Rame.Fra il Tungsteno ed il Molibdeno, la scelta basata unicamente sulle differenze di durezza che i due materiali presentano. In effetti, essendo simile la loro resistenza elettrica, la scelta dovuta al fatto che il Molibdeno lavorabile meccanicamente con utensili di normale, utilizzo (torni, fresatrici, trapani ecc.) mentre il Tungsteno pu essere solo lavorato con rettificatrici.4) ProcedimentiIn pratica si utilizzano 5 procedimenti:1. 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.2.L'elemento di raccordo o di supporto deve avere una forma che permette linglobamento a caldo (HotStacking) del filo isolato, racchiudendolo in una parte fusa dell'elemento di raccordo3.Il filo isolato viene messo a contatto con elettrodi preriscaldati per mezzo di impulsi di corrente (Termod)o con un sistema ad induzione, in modo da fondere lisolamento4.Con forme particolari delettrodi che superino lisolamento.

141Carpaneto & C. S.p.A Divisione saldatura5.Con asportazione meccanica della superficie isolata.Questo sistema viene qui citato in quando utilizzato nei casi di fili con superiori ad 1,2 mm. o con isolamento non asportabile con il calore.Con fili di diametro inferiore questo procedimento presenta tempi di realizzazione antieconomici.Dopo aver proceduto allasportazione dellisolamento, il filo messo a contatto con lelemento 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 e tempo preimpostati con un corretto e preciso settaggio della macchina.Qui di seguito, vengono riportati alcuni esempi di conformazioni particolari adatte alla risoluzione di problematiche relative alla saldatura di fili isolati.1.1 Puntatura con supporto provvisto di un gancioQuesto metodo molto adatto allautomazione del processo ma, la zona di saldatura deve essere agibile da due lati.Sullelemento di raccordo viene creato, in genere al momento della formatura dellelemento, un gancio chein seguito verr ripiegato a forma di U( fig. 59). Nellocchiello cos formato viene inserita lestremit del filo, che, qualora presentasse le caratteristiche di un filo terminale, dovr essere avvolto su se stesso per ottenerne il bloccaggio durante la movimentazione del particolare.Gli elettrodi sono ovviamente sistemati in modo da racchiudere il filo isolato fra le due parti del raccordo.La corrente di saldatura passer fra queste due parti (in pratica in corto circuito). Il calore creato servir , durante il primo impulso, a fondere ed eliminare l'isolamento del filo e, con il secondo impulso, a chiuderee compattare tutto il giunto.Fig. 59Puntatura di un filo isolatocon supporto dotato di gancioIl procedimento adatto per una vasta gamma d'utilizzazioni, come ad esempio: bobine per rel, piccoli trasformatori, ecc.La potenza della macchina da utilizzare sar 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 2 impulsi di potenza differenziata.In questo caso, gli elettrodi non toccano direttamente il filo, e la regolazione della macchina, deve essereproporzionale allo spessore ed al tipo di materiale con cui formato il supporto, passando in secondo ordine, il diametro del filo. Normalmente lelettrodo superiore costituito da un inserto di materiale refrattario, Tungsteno (W) al fine di ridurre al minimo le fermate di produzione per la ravvivatura della punta.Utilizzando macchine di saldatura ad azionamento pneumatico, possibile inserire la stazione di saldatura sul complessivo della macchina bobinatrice, in modo da poter effettuare le due operazioni automaticamente, risparmiando il tempo di gestione e spostamento dei particolari da bobinatrice a saldatrice.1421.2 Compattatura a caldo su collettore dotato di gancio.

Carpaneto & C. S.p.A Divisione saldaturaLa zona di saldatura agibile da un solo lato (fig.60).In questa configurazione si opera con una testina in "doppio punto" con discesa verticale e contemporanea dei 2 elettrodiIn questo caso corretto utilizzare un elettrodo in rame/cromo per ottenere il contatto dimassa, mentre per lelettrodo a contatto conil gancio, si usa un inserto in Tungsteno, sia per ottenere una lunga durata del profilo della punta, ma anche per aumentare la resistenzadi contatto e creare calorie in modo pi bilanciatoFig.601.3 Puntatura con supporto a fessuraLa zona di saldatura agibile da due lati.Lestremit del filo viene inserita in una fessura o tacca, ottenuta per fresatura o stampaggio, sul corpo del supporto. Sotto la pressione degli elettrodi e con il passaggio della corrente, i bordi della fessura saranno pressati insieme racchiudendo il filo (fig. 61).Il supporto, in genere ottone, deve avere uno spessore congruo (da 0,5 a 0,8 mm) e avere, preferibilmente, 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 filoFig. 61Come precedentemente accennato, lestremit del filo viene dapprima avvolta con alcuni giri intorno al raccordo (per evitarne lo svolgimento) e, quindi, inserita nella tacca.Al momento della saldatura, le pareti della fessura si fondono, lisolamento evapora ed il filo viene inglobato nel materiale di base.Secondo 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.Con tali metodi possibile ottenere cadenze fino a 1000 - 3000 giunzioni/h.1.4 Compattatura a caldo su collettore a fessuraLa zona di saldatura agibile da un solo lato (fig.62)Sulla testina a "doppio punto" lelettrodo di contatto o di massa in lega di rame-cromo ed situato vicino allelettrodo di saldatura, che normalmente ha un inserto in tungsteno (W).143Carpaneto & C. S.p.A Divisione saldaturaSul collettore stata creata una fessura in cui sono inserite le estremit del filo dell'avvolgimento.Qualora fosse necessario evitare la fuoriuscita dei fili durante le operazioni di manipolazioni, il bordo della fessura pu essere leggermente serrato meccanicamente.Le procedure 1.2 e 1.4 sono usate nella produzione in serie di piccoli motori su impianti di saldatura meccanizzati o automatici.Nella fabbricazione dei collettori sia di forma a gancio che a fessura, lutilizzo di elettrodi di compattatura in tungsteno ha consigliato luso di controlli di saldatura che possano lavorare con unfeedback in Energia Costante e con programmi di saldatura istantaneamente applicabili, se necessario,su ciascuna fase di compattatura dello stesso rotore.Fig. 62In effetti, lutilizzo delettrodi in materiale refrattario(W o Mo) produce una sensibile variazione della resistenza di contatto, mano a mano, che il Tungsteno o Molibdeno si scaldano.Ecco il motivo per cui, nellesempio in fig. 62 vengono indicati 2 valori di calore: CALORE 1 per i primi tre inglobamenti e CALORE 2 per i successivi, essendo ormai, entrato in temperatura lelettrodo in materiale refrattario.I sensori di voltaggio permettono al feedback del controllo di procedere al mantenimento costante dellenergia ( W = A x I) che si ritiene valida per il raggiungimento della migliore qualit .1.5 Puntatura con elemento aggiuntivo tubolareQuesto metodo utilizzato principalmente per la giunzione fra di loro di fili oppure quando non sia possibile utilizzare i metodi in cui si prevede il gancio o la fessura. La soluzione 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 agibile da due lati.I fili isolati da congiungere vengono inseriti in un elemento aggiuntivo a forma di manicotto metallico (ad es. sezioni di tubo) (figg.63 63 a).Per questa applicazione si possono anche utilizzare dei rivetti cavi o dei capocorda.144Carpaneto & C. S.p.A Divisione saldaturaFig.63La saldatura avviene come nella normale puntatura.Lelemento aggiuntivo viene inserito fra i due elettrodi ed il calore eliminer l'isolamento dei fili, permettendo il loro congiungimento allinterno del manicotto fuso.Fig.63aQuesto procedimento particolarmente usato per collegamenti su bobine magnetiche, testine di registrazione, avvolgimenti di statore, trasmettitori ecc.1.6 Puntatura con elemento aggiuntivo apertoNellimpossibilit di utilizzare manicotti di collegamento, causa limpossibilit davere terminali di filo liberi, lelemento aggiuntivo utilizzato aperto su di un lato. Pu essere realizzato come elemento da stampaggio oppure ci si pu servire di sezioni di nastro (fig. 64).In questo modo possibile eseguire la giunzione anche operando su bobinatrici automatiche, per collegare le estremit delle bobine di statore.La fascetta pu essere in Cu stagnato o acciaio ramato. Il procedimento del tutto simile a quello illustrato al punto 1.5Fig.643.7 Puntatura a doppio impulso- sistema "Termod"E il primo caso di saldatura di fili isolati su supporto, senza inglobamento del filoLa zona di saldatura agibile da due lati.145Carpaneto & C. S.p.A Divisione saldaturaSullelettrodo a contatto con il filo isolato, si trova un secondo elettrodo, anche esso collegatoelettricamente con la parte inferiore del supporto.(fig.65).Fig. 65In questo modo, si viene ad avere un elettrodo superiore alimentato da una delle due fasi deltrasformatore di saldatura, mentre l'altra fase verr portata al secondo elettrodo superiore e,contemporaneamente anche all'elettrodo inferiore. Con il primo impulso di corrente, che attraverser i due elettrodi superiori, si otterr il riscaldamento della punta superiore. Al raggiungimento di unadeguata temperatura, lisolamento sulla superficie del filo fonde e, a causa della trasmissione termica nel filo, anche nel lato inferiore si liberer dell'isolamento.Adesso la resistenza di contatto nel punto di saldatura molto inferiore di quella del circuito secondario e, pertanto, la corrente di saldatura sar portata a scorrere attraverso il circuito elettrodo superiore ed elettrodo inferiore e quindi attraverso i particolari per operare la saldatura.E molto importante poter effettuare con il controllo, due impulsi consecutivi, di diversa intensit di correntee di tempo; il primo impulso deve essere appena sufficiente per eliminare lisolamento dalla sezione di filo dove si vuole effettuare la saldatura, il secondo impulso di corrente, dovr fornire il calore necessario per saldare fra di loro i materiali di base.Il procedimento adatto per fili di vari diametri come ad es. bobine, rel, piccoli motori, interruttori, trasformatori ecc.Si possono saldare fili ECu da 0,2 a 1,2 mm di diametro1.8 Puntatura con elettrodo congiunto Fig.66E una variazione al punto 1.7 per utilizzare questa tecnologia sui punti accessibili da un solo lato, ad esempio saldatura di fili su piastre conduttrici.E comunque utilizzabile sui punti accessibili dai due lati.Lelettrodo che tocca il filo viene sezionato al centro, nel senso della lunghezza, e fra le due parti viene inserita una lamina di materiale isolante. Allestremit inferiore, in pratica quella che sar a contatto con ilfilo da saldare, sar inserita una pastiglia di materiale refrattario (W o Mo).Alle due sezioni dellelettrodo collegato il circuito di erogazione della corrente di saldatura. Se si agisce con la tecnica del doppio punto, accanto allelettrodo di saldatura verr applicato un secondo elettrodo di contatto, che tocca la superficie di saldatura.Se si agisce con la tecnica standard, il secondo elettrodo si trover nella parte inferiore del giunto.In entrambi i casi, il secondo elettrodo sar collegato ad una delle due fasi del circuito di corrente, tramite un teleruttore di potenza.146Carpaneto & C. S.p.A Divisione saldaturaFig.66Con questa applicazione, data la necessit di utilizzaretempi molto brevi, diventa indispensabile, lavorare in corrente continua con la tecnica dellInverterCon il primo impulso di corrente da 2 a 3 ms. la pastiglia di materiale sinterizzato viene riscaldata a1000C. Il suo calore si trasmette immediatamente al filo ottenendo la fusione dellisolamento. A quel momento il filo nudo, si trova a contatto con il supporto, in condizione da essere immediatamente saldato: Con lazionamento del teleruttore di potenza, si devia il circuito di corrente, portando la seconda fase sulla superficie del supporto.Con un secondo impulso da 3 a 4 ms. si ottiene la saldatura desiderata.Qualora non si volesse utilizzare il teleruttore di potenza, gli stessi risultati potrebbero essere raggiunti con lapplicazione di due trasformatori: uno per il riscaldamento della pastiglia e laltro per la saldatura.1.9 Puntatura con elettrodo scanalatoE uno dei metodi eseguibili con attrezzature molto semplici e, in genere per elementi di contatto agibili sui due lati.La sua semplicit , tuttavia, fonte di incostanza di risultati, in quanto necessita di un posizionamento accurato, nonch di un perfetto profilo dellelettrodo a contatto del filoLa superficie anteriore dellelettrodo di saldatura dispone di una scanalatura prismatica, in cui viene posizionata lestremit del filo.La profondit , di questa scanalatura, tale per cui le punte dellelettrodo toccano anche la parte superiore del supporto e questo per poter far passare la corrente allinizio delloperazione, quando lisolamento delfilo non permette ancora la fusione dello stessoFig.67Al momento del passaggio della corrente, comeaccennato pi sopra, il calore creato con il contatto delle punte dellelettrodo e la base delsupporto, scioglie lisolamento e con un secondo impulso di corrente, si pu effettuare la saldatura.147Carpaneto & C. S.p.A Divisione saldaturaSi usa nella produzione di rel 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 Puntatura con elettrodo a riscaldamento costanteCon questa tecnologia, si cercato di ovviare ai vari dispositivi precedentemente illustrati, che avevano lo scopo di riscaldare il filo isolato per eliminare lisolamento.In generale questa tecnologia viene applicata sulle saldature di particolari agibili sui due lati.Lelettrodo di saldatura , in pratica, avvolto in un sistema termico. Questo sistema permette di mantenere costantemente, lelettrodo, a una temperatura idonea alla fusione dellisolante, e di conseguenza con un valore opportunamente regolabile.In questo caso 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, lapplicazione dellelettrodo a temperatura, provoca la fusione dellisolamento, ed quindi possibile effettuare il normale ciclo di saldatura.A causa del tempo richiesto per eliminare lisolamento, (periodo che dipende dallo spessore e resistenza termica dei pezzi) preferibile mettere a contatto lelettrodo di riscaldamento qualche decimo di secondo, antecedentemente, allapplicazione delleffettiva pressione di saldatura.5 ) Saldatrici e Controlli relativiNella saldatura dei fili con isolamento, in genere si devono collegare materiali che per le loro caratteristiche fisiche (conducibilit elettrica e termica, temperatura di fusione, durezza), per la loro compatibilit metallurgica (unione di metalli diversi) e per le loro configurazioni dimensionali (breve distanza della saldatura dal bordo del pezzo da raccordare o di componenti termosensibili), rendono loperazione di saldatura molto complessa e di difficile gestione.Le possibilit di ottenimento di risultati validi e soprattutto affidabili e ripetitivi, richiedono attrezzature tecnologicamente perfette, capaci di fornire dati certi e costantemente controllati in tempo reale.148Carpaneto & C. S.p.A Divisione saldaturaLEGHE DI RAMEPer esaminare il comportamento delle Leghe di rame, si deve riprendere in esame la classificazione di cui alla pag.62.Gruppo 2Leghe Rame- Zinco OTTONEIl termine generale di OTTONE sta ad indicare leghe di rame e di zinco, e nelle quali il contenuto di rame di almeno il 59%, e lo zinco pu essere legato con altri componenti quali lo stagno od il piombo. Occorre dire anche che, in qualche caso, le leghe di rame /zinco passano sotto il nome di Bronzi.Gruppo 3Leghe Rame- Stagno BRONZIIl termine generale di BRONZO sta ad indicare leghe di rame e di stagno. Occorre tuttavia tenere presente che una lega di solo rame e stagno molto rara; in genere a questa unione binaria vengono aggiunti altri componenti quali fosforo, zinco, piombo ed altri ancora a seconda dellutilizzo che la lega deve avere.In questo gruppo vengono distinte 3 grandi famiglie:-Bronzi fosforosi: Il nome comunemente dato alla lega di rame-stagno, dove gli ossidi sono statieliminati con laggiunta di fosforo. Il contenuto di stagno varia dal 4 al 10%; pi alto il contenuto distagno, pi alta la resistenza e la tenacit della lega.-Bronzi fosforosi con piombo: in questa lega entrano in eguale misura il piombo, lo zinco ed ilfosforo. E una lega utilizzata principalmente per la fabbricazione di viterie e piste di cuscinetti.-Bronzi speciali: In questa lega sono inclusi i composti di Bronzo-alluminio e Bronzo-cadmio. Sono erroneamente chiamati bronzi in quanto non contengono stagno.Gruppo 4Leghe Rame NickelIn questo gruppo vengono distinte 2 grandi famiglie-Cupro-nickel: sono leghe in cui al rame viene aggiunto dal 15 al 30%di nickel.Sono altamente duttili e malleabili e molto resistenti alla corrosione, caratteristiche che le rendono idonee a numerose applicazioni, che vanno dalla costruzione di tubi e piastre per condensatori fino alla costruzione di scambiatori di calore.-Nickel-Argento: E una lega, la cui composizione varia con un contenuto di nickel dal 5 al 30% ezinco, sempre dal 5 al 30 %, con aggiunta, qualche volta, di piombo per migliorane la duttilit .Gruppo 5Altre LegheIn questo gruppo segnaliamo le leghe al Silicio ed al Berillio.Le leghe al silicio, utilizzato per disossidare il rame (Cu=96-98,25% - Si=3-1,5% - Mn =1-0,25%), hanno grandi caratteristiche di anticorrosione e sono assolutamente, quelle che si prestano meglio alla saldaturaa resistenza.Le leghe al Berillio , trovano grande applicazione nellindustria elettrica. Contengono in genere il 2-2,25%di berillio con un 0,25-0,5% di nickel. Possono essere stampate a freddo e subire anche trattamenti acaldo senza ridurre le loro propriet di durezza e conducibilit . Per queste caratteristiche, sono utilizzate anche per la costruzione di componenti portacorrente applicati sulle saldatrici a resistenza149Saldatura a punti

Carpaneto & C. S.p.A Divisione saldaturaNella saldatura a resistenza delle leghe di rame, ancora una volta entrano in gioco due dati significativiche sono: la resistenza elettrica e la conducibilit termica del materiale che si sta saldando e, soprattutto, occorrer tenere calcolo non solo della conducibilit elettrica intrinseca del materiale ma, anche, della resistenza di contatto del giunto.La resistenza elettrica e la conducibilit intrinseca del materiale sono le basi da cui partire per regolare i parametri di saldatura e, di conseguenza, sono i dati pi importanti da conoscere per ottenere buone saldature; la resistenza di contatto , per, quel dato che permetter di mantenere la costanza nella qualit .A prima vista , sembrerebbe che la non perfetta pulizia delle superfici di contatto sulle leghe di rame (chein generale possiedono una bassa resistenza elettrica ed una alta conducibilit termica), 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.Possiamo, quindi, brevemente riassumere:a) La saldabilit delle leghe di rame e, di conseguenza, la quantit di corrente di saldatura da utilizzare inversamente proporzionale alla loro resistenza elettrica e conducibilit termica.b) La forza applicata agli elettrodi dovr essere inferiore a quellutilizzata per le leghe ferrose mentre, nel caso degli ottoni, sar dello stesso valore di quella applicata per la saldatura dell'acciaio dolce cat. A.Si potranno evidenziare, con macrografie, delle interpenetrazioni a livello molecolare di natura differente, ma il risultato di prova allo strappo evidenzier un nocciolo di saldatura normale.La reazione dei cilindri di pressione dovr possedere delle caratteristiche dinamiche molto valide, il che significa un utilizzo di cilindri pneumatici a bassa inerzia (fast-follow).Il tempo di saldatura deve essere molto breve (inferiore a quello per le leghe ferrose).La corrente di saldatura, data la alta resistenza elettrica, sar proporzionalmente aumentata, fino a due o tre volte quella applicata per le leghe ferrose.Le punte degli elettrodi dovranno avere preferibilmente una forma semisferica al fine di ridurre, per quanto possibile, linfossamento della punta con conseguente riduzione della resistenza meccanica.In molti casi le leghe di rame sono saldabili con lacciaio a condizione che lo stesso sia perfettamente decapato.Saldatura a proiezioneLa saldatura a proiezione sconsigliabile in quanto, la relativa resistenza meccanica del materiale, permette un deterioramento della geometria della bugna stampata durante lapplicazione della forza agli elettrodi.Ci nonostante, lutilizzo di bugne consigliato quando la superficie su cui ottenere il punto si saldatura molto piccola e, di conseguenza, il diametro della punta necessiterebbe unarea di contatto molto limitata(con alto infossamento e veloce usura).In questo caso le proiezioni concentreranno la corrente necessaria pur utilizzando elettrodi con punta piana150

Spessore lamiera mm.N. punti per cm.Velocit saldatura m/min.Tempi caldi

ms.Forza applicata daNCorrente di saldatura

A.minimimax0,2591153019519.5000,580,9154524524.000160,84580350320001,250,7459039036.000240,69015050041.000330,416530061545.000