Estratto dalla RivistaLA MECCANICA ITALIANAn. 167 novembre 1982

ARNOLFO ORTOLANIIng. G. Malaguti S.p.A.

La saldaturaper resistenza a punti,a rilievi, a rulli.Criteri di scelta,applicabilità, confronti

CAPITOLO 1 - LEGGI FONDAMENTALI

La saldatura a resistenza, nella moderna tecnologia,rappresenta uno dei sistemi più economici di unioneper parti metalliche e perciò anche per gli acciai inos-sidabili, economici per due ragioni: la prima per lamancanza di materiali di apporto, la seconda per la ra-pidità del processo di unione.

Modalità e parametri sono sempre determinati dallalegge generale della saldatura a resistenza che è lalegge di Joule:

W = PRt

dove: W è il calore generato in Watts-secondo;/ è la corrente in Amperes;t è il tempo in secondi;R è la resistenza in ohm.

La resistenza R è in effetti costituita da una somma-toria di resistenze e cioè:a) le resistenze dei materiali da saldare;b) le resistenze dei materiali degli elettrodi;e) la resistenza di contatto (interfaccia) dei materialisotto saldatura;d) le resistenze di contatto materiale-elettrodo.

La R è quindi formata da 7 resistenze che possono an-che essere tutte differenti tra loro.

Le modalità ed i parametri per gli acciai inox differi-scono naturalmente da quelli per gli acciai al carbonioproprio per i diversi valori delle resistenze sia intrin-

Relazione presentata in occasione della Giornata di studio « Lasaldatura e gli acciai inossidabili » de1-24Tipvembre 1982, organiz-zata da Asmeccanica e MS, con il patrocinio del Centro INOX.

seche che di contatto come pure per i diversi valoridelle conducibilità termiche.

Tutte queste resistenze variano notevolmente al va-riare della pressione e della temperatura.

Quanto si è detto finora risulta valido sia per la salda-tura a punti, sia per quella a rulli, sia ancora per quelladi testa.

Nel caso della saldatura per punti, che è il procedimen-to più largamente diffuso, gli allegati diagrammi evi-denziano quanto sopra detto (fig. 1, 2, 3).

Può essere interessante esaminare la fig. 5 che mettebene in evidenza l'andamento delle temperature neivari punti e negli istanti successivi del ciclo fino alraggiungimento nella zona centrale di interfaccia del-la temperatura di fusione con un nucleo semiliquidocircondato da materiale solido che agisce da conte-nitore: ecco quindi la necessità di un buon contattotra elettrodo e superficie esterna (bassa resistenza),di un buon raffreddamento dell'elettrodo stesso, di unasufficiente zona laterale di contenimento e dispersionecalore.

CAPITOLO 2

Al passaggio della corrente, nel punto di saldatura,si avrà una generazione di calore ma anche una disper-sione di questo calore verso le zone limitrofe in fun-zione della conducibilità termica dei due pezzi.

Lo sviluppo di calore, a causa del valore iniziale relati-vamente elevato della resistenza del punto di contat-to, sarà inizialmente elevato per ridursi grandementeal salire della temperatura, come, indica il diagram-ma. A tal punto se la corrente è sufficientemente ele-vata il processo continua e giunge alla fusione delnucleo in un tempo finito; altrimenti il processo siarresta, si entra in uno stato di equilibrio termico cheimpedisce incrementi di temperatura anche con tempiinfiniti; il punto sarà incollato e non saldato dandogiunzioni difettose.

Nell'analisi del fenomeno, la corrente da prendersi inconsiderazione non è quella totale ma bensì quella

300 -

250

200

150

100

50

300-

200 400 600 800 1000 KgSFORZO DICOMPRESSIONE

(1) Resistenza di contato tra lamiera ed elettrodo.(2) Resistenza di contatto tra le due lamiere da 1 mm.

100 200 300 400 500 *CTEMPERATURA

LAMIERE

—•— Elettrodo tronco conico - acciaio dolce.— • - - - Elettrodo sferico R.75 - acciaio dolce.

• — Elettrodo sferico R.75 • acciaio Inox 304.

Fig. 1 - Resistenze di contatto a freddo. Flg. 2 • Resistenze di contatto in funzione della temperatura.

specifica per unità di superficie cioè Amp/mm2. Neviene di conseguenza che per una data corrente totaleesiste un diàmetro massimo del nocciolo di saldatu-ra, la curva rappresentativa in coordinate diametro-tempo è un ramo di iperbole, il diametro assume unvalore asintotico con tempo infinito.

Una famiglia di curve in fig. 4A-B-C evidenzia il feno-meno.. :

I parametri fondamentali per una saldatura sono quindi:— intensità della corrente;— tempo di passaggio della corrente;— dimensioni della punta dell'elettrodo;— sforzo esercitato dagli elettrodi.

RESISTENZA R totale

0 t iTEMPO

r-*r

Flg. 3

^ 5

c(2,5

0

diametro

y

"-ih"W

Hit 1t, t2t3

del punto

_̂ --~" T

LÌ i

1

1

1I

'111

«5

tempo

11ìi

'6"di saldatura

IR15

14

131211

corrente disaldatura Iw

per ìncx Iw = I t x —

\-—ÌBP-T6-

j . I

Fig. 4a

Esamineremo brevemente i vari parametri nel sensoinverso a quello enunciato.

La pressione esercitata dagli elettrodi deve esseresufficiente per localizzare la zona di saldatura, inol-tre deve garantire una buona ripetibilità dei valori dellaresistenza di contatto e di conseguenza della salda-tura stessa.

Con pressioni crescenti la resistenza diminuisce inmodo quasi inversamente proporzionale ma nel con-tempo le escursioni del valore tra massimo e minimosi riducono in misura quadratica.

Inoltre una pressione elevata favorisce la compene-trazione delle due zone già allo stato plastico e nelsuccessivo raffreddamento dopo la fine del passaggiodella corrente garantisce il naturale ritiro senza cric-che o soffiature.

E poiché la resistenza diminuisce a pressioni cre-scenti, diviene necessario aumentare la corrente perottenere sempre la quantità di calore necessaria allasaldatura fermo restando il tempo ed i parametri in-trinsechi del materiale.

Si deve notare che le pressioni segnalate sono quellerealmente da esercitarsi sulla interfaccia; quindi pez-zi variamente conformati possono richiedere o mag-giori pressioni od un ciclo tale da garantire all'attodella saldatura un buon accostamento delle parti: adesempio ciclo con preriscaldo seguito dalla saldatura0 da un tempo intermedio di raffreddamento (chili).

Molto spesso poi, per facilitare la saldatura, si usaun ciclo variabile della pressione con forgiatura a finesaldatura.

Le dimensioni della punta dell'elettrodo sono date per1 risultati della più alta qualità e sottintendono l'im-piego di una macchina di potenza elevata in relazioneagli spessori da saldare.

Esse infatti garantiscono sezioni del punto saldatoproporzionalmente ampie con l'impiego di elevateintensità di corrente, e richiedono contemporaneamen-

diametro del puntoSÀE 1010AISI 304

50 100 150tempo di saldatura

LAMIERA 1 mm

diametro del punto

100 150 2OO 250tempo di saldatura

in KOOLAMIERA 5 mm

Fig. 4b

20 V. del temposaldatura N

Fine tempo ̂saldatura \

Elettrodo

Acqua Temp. unione

Flg. 5

te più elevate pressioni specifiche ed anche quindielevate pressioni totali.

In dipendenza della qualità del materiale si possonoimpiegare punte a profilo troncoconico oppure sferico.

Il primo profilo viene di norma usato su materialeferroso, mentre il secondo viene sempre usato conaltri materiali quali acciai inox o leghe leggere.

Il materiale inoltre con cui vengono confezionati glielettrodi è legato alla natura del materiale da assie-mare.

La durezza dell'elettrodo deve, nei limiti del possibile,essere commisurata alla durezza del materiale da sal-dare; la sua conducibilità elettrica e termica commi-surata ai corrispondenti parametri del pezzo da assie-mare; tutto ciò se si vuole ottenere una accettabilequalità superficiale dei pezzi nel punto di saldatura.Sono state, per la saldatura a punti, standardizzate treclassi di materiale per elettrodi:— la Classe 1 lega di rame-Cadmio con conducibilitàICAS del 90%, durezza 90-M10 Brinell — per legheleggere o materiali ferrosi rivestiti (cadmiati, piom-bati, stagnati, ecc);— la Classe 2 lega di rame-Cromo con conducibilitàICAS dell'85% durezza 120-M40 Brinell — per ferro.Nella classe 2 un tipo particolare con aggiunta diZirconio viene usata per il ferro zincato ed in sostitu-zione alla classe 1;— la Classe 3 lega di rame-Berillio talora con aggiun-ta di Cobalto con conducibilità variabile a seconda deltenore dei leganti ma aggirantesi sul 404-45% ICASe durezza da 160-4-240 Brinell per acciai inossidabiliod acciai legati ad alta resistenza.— Classe 13 sinterizzato di rame-tungsteno (Elconi-te) per saldatura a proiezione di acciai inox.

CAPITOLO 3

II tempo di passaggio della corrente deve esserequello sufficiente per fornire la necessaria quantitàdi calore; è quindi strettamente dipendente dal valoredell'intensità usata.

Di norma quanto più breve è il tempo (quindi più altala corrente e la pressione) tanto migliore è la qualitàdella saldatura, tanto più limitata la zona riscaldata,tanto più elevato il rendimento del processo.

Vi sono tuttavia casi particolari che richiedono tempipiù lunghi con correnti minori.

L'intensità della corrente è legata a tutti i parametriprecedentemente esaminati, la sua influenza è tutta-via preponderante in quanto compare nella legge diJoule, al quadrato, quindi quadratico il rapporto tracalore e corrente.

Come si è precedentemente detto, esiste un valoreminimo sotto al quale non si ottiene la saldatura, edun valore massimo che provoca l'espulsione di parti-celle fuse direttamente dal corpo del materiale.

Come si è già detto, è desiderabile avere sempre altecorrenti, alte pressioni, tempi brevissimi e moltoprecisi.

Desideriamo completare questa breve introduzione,con una spiegazione sulle classi di saldatura.

Da tutto quanto detto prima, risulta evidente la possi-bilità di ottenere una saldatura con svariate quaternedei parametri fondamentali.

Non è tuttavia detto che i risultati siano equivalentianzi si è potuto constatare sperimentalmente come lasaldatura con tempi corti fornisca risultati di granlunga migliori di quelli ottenuti con tempi di salda-tura lunghi.

Ciò è tanto più vero quanto più ristretto è l'intervallodi plasticità dei materiali da unire.

Poiché, nella saldatura a resistenza, il materiale di granlunga più usato è il ferro dolce, tutte le tabelle deglialtri materiali ferrosi fanno riferimento e hanno comeguida base i parametri per il ferro SAE 10054-1010.

Abbiamo quindi sei classi per il ferro dolce, quattroclassi per l'alluminio puro, mentre il numero si riducemolto per le leghe sia di ferro che d'alluminio.

Per il ferro si può ad un dipresso dire che:— la Classe A mantiene inalterato il carico di rotturadel metallo base e la sua resilienza si riduce solo del20%;— la Classe 6 riduce il carico di rottura del 10% e laresilienza del 30%;

— la Classe C riduce il carico di rottura del 20% ela resilienza del 40%;

PRESSIONE

e...SPESS.

•piaSOTTILE

SOTTILE

30*.

'T.0,125

0,250

0,50. [30

550-

SWG

-40

DIAMETRO PRESS.ELETTRODO kg

SPESSO

-10

,- - 4

1,6.

3,2

6,3

7,5

10

12,7

16

19

22

26

32

40

22,7 0

45,3

- 90,6

. 1 8 1, 2

27 2,3

3 17,6363,04 0 8,345 3,950054559063 5670725770815860906l'SOO2000235 02'6.0 035004'72S5'2005'600720 08'800

DIAMETROELETTRODO

1,6

3.2

45

6,3

8,5

12,7

16

19

22

26

32

40

SPESS.PIÙ

FORTESWG

4 0 -

30 - -0,S0

- .0 ,752 0 : ..i,oo

• •1 ,25-1,S0

.2,25-2,50- 2 7 ?-3,00

10-

.0.125

0,250

3!503.75

- -4,00

500

- 7,00

8.00

9,00

40/0

- 15

- 2 0

TABELLA 1 - Grafico per il dimensionamento elettrodi e calcolopressioni di saldatura a puntiPressione ~7 kg/mm2 di area dell'elettrodoDiametro elettrodo: D = 5 ]/e oppure D = 2e + K

4 per e < 1,5 mmove K = 3 per 1,5 < e < 7,5 mm

2 per e > 7,5 mmDiametro del punto saldato: Fé. d = 2 e + 3

Ali. d = 3 e + 1Per acciai inox (AISI 304) Pressione tabulato x 3,20

0 elettrodo tabulato x 1,2 - classe 3

— le Classi D, E, F sono sconsigliate per assiemaggidi qualità non solo per la notevole diminuzione delcarico di rottura (del 25% del 30% e del 40%), perla resilienza non precisabile, ma per l'elevato valoredegli scostamenti del carico di rottura stesso da unpunto ad un altro.

Per gli acciai inox i parametri consigliati risultano inuna unica classe che vengono riportati integralmentedalle Norme Americane della RWMA ed AWS in quan-to risultano valide anche a livello legale in caso dicontestazioni.

Facendo un raffronto con i corrispondenti parametri,per il ferro (SAE 1010) di pari spessori, si può dire:

a) Corrente. Poiché la resistività elettrica è da quattroa dieci volte più alta di quella del ferro, ci si aspette-rebbe una corrente molto minore;b) Tempo. Poiché la conducibilità termica è da unametà ad un terzo di quella del ferro, è proporzional-mente ridotta la dispersione del calore — il tempodovrebbe essere proporzionalmente minore;e) Pressione. Poiché la durezza degli acciai inox ri-mane elevata anche a temperature elevate, ne derivache la pressione dovrà essere più elevata di quellausata per il ferro.

In pratica — benché tutte queste premesse sianoesatte — i rapporti tra i vari parametri non sono dieguai valore, infatti la corrente consigliata è del 50-^80% di quella per il ferro. Ciò accade perché si riduceil tempo e nel contempo si aumenta la pressione al150-r200% rispetto al ferro.

Un'ultima precisazione: tutte le tabelle allegate e tuttequelle altre regolazioni che un utilizzatore potessesperimentalmente definire, richiedono che il mate-riale sia perfettamente pulito, esente da ossidi, scorie,polveri, olii, grassi od altre impurità.

Per gli acciai inossidabili — che inossidabili non sono,per cui più corretto sarebbe definirli resistenti allacorrosione ed al calore — valgono analoghe conside-razioni:

— in primo luogo, prima della saldatura il materialedeve essere esènte da residui carboniosi, da olii egrassi di altre lavorazioni, quindi trattato con solventiadatti;

— in secondo luogo, deve essere trattato per l'elimi-nazione di scaglie od ossidi da una serie di bagni cosìdefiniti:1) acido solforico al 20% a 70 °C;2) lavaggio in acqua;3) acido nitrico al 15% + acido fluoridrico al 3% a60 °C;4) lavaggio in acqua.

Il materiale risulta così passivato e fornisce risultatimolto costanti nella saldatura ed incrementa la resi-stenza alla corrosione negli impieghi futuri.

DATI

Spess.lamiera

piùsottile

mm

0,25

-0,50

0,75

1,00

1,2 5

1.50

2,00

2,40

2,8 0

3,20

;OMUNI

*N¥=1*

D. min.

mm

9,5

9,5 '

9,5

13

13

13

16

;.16

16

22

DATI COMUNI

Spess.

lamiera' , P'U'

sottile

mm

ipo

.1,50

2,00

2,5 0

3,0 0

4,0 0

5,00

ALLE CLASSI

d.max.

mm

3,0

4,5

4.5

6,5,

6,5 ,

6,5

8,0

8,0

9.5

9,5

ALLE

tKTJ' T\T.ji'tiLLJLj

D.min.

mm

13

13

•13

1622

25

28

MI»»1, D .!d.max.

mm

5,0

6,0

7,07,S

8,0

9,0

11,0

FRADUE PUNTI

uu

mm

6

9.5

12,5

19,5

22,5

27

35

42

47

51

A. B.C.

^Lmm

9-5

11

11

12,5

15

16

18

19

21

23

CLASSI D.E.RSPA2O MIN.

TRADUE PUNTI

1 i .

Lumm

15

25

30

35

40

45

50

SOVRAPf? MIN

I * |

i—>—

mm

10

15

17

19

21

2 3

25

Tempodi

saldat.

Periodi

4

5

7

8

10

12

18

22

24

25

Tempodi

saldat.

sec

0,6

Q9

1,2

1,5

1,8

2.4

3.2

CLASSE A

Sforzo

sugliElettrodi

kg

90

136

181

226

294

362

498

590

725

820

Correntedi

saldatura

A

4000

7000

8000

9500

10500

120*0

140 00

1 5S 00

17500

19000

:LASSE DSforzo

suglielettrodi

kg

60

90

120

150

180

250

320

-Correntedi

saldatura

A

450 0

5200

65 00

780 0

9000

1200 0

14000

^OTTIMA)

Diametro

deipunto

mm

3,0

4,0

5,5

6,0

6,5

7,0

6.0

8.7

9,5

10,7

Caricodi

rottura

kg

100

210

450

610

850

1000

1500

19 00

2000

320 0

(S'UFFICIENTE)

Diametrodel

p unto

mm

4,5

5,5

6,5

7,5

9,0

10,0

12,0

Caricodi

rottura!25%

kg

3 5 0

650

1000

V200

2100

3100

450 0

Tempodi

saldai

Periodi

5

e13

16

20

24

30

37

42

SO

CLASSE B (MOLTO BUONA)

SforzoSiigli

elettrodi

kg -

60

90

120

160

200

240

3 24

3 7 0

4 7 0

5 5 0

CLASSETempo

di

saldat.

sec

0,9

1,2

1,6

1,8

2,0

3.2

4,5

Sforzosugli

elettrodi

kg

40

60

80

100

120

200

280

Correntedi

saldatura

A

3600

5000

6400

7500

8300

90 00

10500

11500

1250 0

13 500

Diametrodel

punto

mm

3,0

4,0

S.0

5,5

6,0

65

7,3

8,3

9,0

10,0

E (MEDIOCRE)

Correntedi

ss Idaturajq luwvyi u

A

300 0

400 0

SO 00

6S00

8000

1 O'OOO

12'000

Diametrodel

punto

mm

4,0

6,0

5,0

7,0

8,5

9.0

10,0

Caricodi

rottura± 1 7 %

kg

90

200

400

550

75 0

925

1350

17 00

2200

2'900

Caricodi

1 3 0 %

k g

225

45 0

700

900

TSOO

2200

3100

Tempodi

saldat.

Periodi

12

18

24

32

35

40

48

55

60

65

CLASSE CSfòrzo

sugli•lettr.

kg

30

4S

60

SO

95

120

160

160

230

280

CLASSETempo

disaldat

sec

1,21,6

2,2

2,6

3,0

4,25,4

Sforzosugli

elettrodi

kg

2S

45

6 0

75

90

160

240

Corrente

disaldatura

A

3000

3800

4800

5600

6200

6600

800 0

900 0

9700

10200

(BUONA)

Diametro

delpunto

mm

2,5

3,5

4.5

5.0

S.S

6.9

7,0

6,0

9,0

9.S

F ^ATTIVA)

Correntedi. , .

S diodi UT d

A

250013'500

450 0

5300

• 6000

800010000

Diametrodel

punto

mm

3oUJcca.

zoz

Carico

dirottura1 2 0 %

kg

70

170

350

500

700

87 5

1250

V600

2000

260 0

Caricodi.

rottura• 4 0 %

kg

Ul

BIL

RN

I

oU-zz

TABELLA 2 - Saldatura a punti per acciaio dolce SAE 1005 - SAE 1010 (Norme R.W.M.A.)

THIC^NESS« T ' - O F

THINSESTOUTSlDE

PIECE

INCHES

o. ooe0 009O.OIO0.0120.014O.OIO0.0180021002500310.03.40.0400.0*40.0500.0560.00200700076C 094O.lOS0 I2S

ELEODIAM

AND :

mD,IN.,MIN.

Vie3/>t^Vi»</*•/*'A

</lVA

V»VaV e •••

V.

v«</t1/2

s / »

Vo>/»'

RODEETERHAPE

OR

d,iN.,MAX.

V>2' V 3 2

'/e-'/a'/«'/eV»V j *

V J 2

Vie .>'<»

Vi»V i eV*<M' / 4

1/4

V'6V i »

Ve•>/*

NETELECTRODE

FORCE

LB.

1802 0 02 3 02 6 0

3 0 0

3 3 03 8 04 0 0

5 2 06 5 07 5 09 0 0

IOOO

I2OO

1350 'I5OOI70OI9OO?4OO2 eooJ300

WELOTIME

(SINGLEIMPULSE)

CYCLES(60 PER SEC.)

23334

444

55ee88

IOIO1214

16in

20

WELDINGCURRENT(APPROX.)

AMPS.

TENSILESTRENGTH

BELOWISOOOO PSI

20002000200021002500300035004000500060007000780087009500IO3OOII 0001230014000157001770018000

TENSILESTRENGTHI5OOOO PSIANDHIGHER

200020O020002000220025002800320041004800550063007000750083009000

IOOOOII 000127001400015500

MINIMUMCONTACTING

OVERLAP

h-L-j

I N .

VieVieVie'UV*>U</4VieVeVeVie'/.eVie' / 2•/ioV eVe"/.eV4

1 'VieVs

MINIMUMWELD

SPACING

tT°t

IN.

VieVieVie'/*>UV.eViiViiV,e' / 2»/,eVe"/ieV4».Ve

t

l'/e\</i

IV»l > > 2

2

DIAMETEROF

FUSEDZONE

IN..APPROX.

0.0450.0S50.0650.0760.0820.0880 0930.1000.1200.1300.1500.1600.1800.1900.2100.22002500.2750.28502900.300

MINIMUM SHEAftSTRENGTH

LB.

- ULTIMATE TENSILESTRENGTH OF METAL

70000UPTO90000

PSI

60100150185

2402803203705 0 0680eoo

IOOO12001450170019502400270035504200SOOO

90000UPTO150000

PSI

70130170210250300360470600

eoo920

1270145017002000240026003400420050006000

I5O0OOPSIANO

HIGHER

65145210250320380470500680930

11001400_J1700

200024502900355040005300A40O7600

TMICKNESST » OF

TH1NNE3TOUT3I0C

PIECE

INCHES

0.00600080 0100.0120.0140.0160 0160.02100250.0310.0340.0400.0440.0500.0560.06200700.0780.0940.1090.125

NOTES1. TYPES OF STEEL-3OI,302,303,304,308,309,310,318,317,321,347 AND 3492.MATER1AL SHOULD BE FREE FROM SCALE , OXIDES , PAINT, GREASE AND OIL3. WELCING CONDlTlONS DETERMINED ,8Y THICKNESS OF THINNEST OUTSlDE PIECE * T *4. DATA FOS TOTAL THICKNESS OF P I L E - U P NOT EXCEEDING 4"T". MAXIMUM RATIO BETWEEM TWO THICKNESSE3 3TO1J.ELECTBODE UATERIAL , CLASS 2 , CLASS 3 OR CLASS 11

MINIMUM COS'OUCTIVITY — Tb'Am 45"/» 30*/o OF COPPERMINIMUM HARDNESS - 75 95 98 ROCKWELL " B" . „ . „ . „ .

». MINIMUM WELD SPACING IS THAT SPACING FOR TWO PlfCES FOR WHICM NOSPECIAL PRECAUTIONS NEEO SE TAKEN TO COMPENSATE PC*SHUMTED CURRENT EFFECT OF ADJACENT WELDS. FOR THREE PIECES INCREASE SPACING 30 PER CENT

TABELLA 3 -. Valori raccomandati per la saldatura a punti degli acciai inossidabili

6

TMÌCKNESS"T"OF

TMINNESTOUTSIOEpiece

INCHES

ELF.CTRODEDIAMETERANO SHAPE

0, IN.,MIN

d, IN,MAX.

NETELECTROOE

FORCE

LB

WELO TIMEON OFF15 6

CYCLES CYCLESi6o PER s e o

NO. OFPULSAT10NS

WELOING CURRENT(APPROX.)

AMPS.BASE METAL

TENSILE STRENGTHBELOW

150000 PSII50000PSIAND HIGHER

MINIMUMCONTACTING

OVERLAP

IN.

MINIMUMWELO

SPACING

IN.

MINIMUMOIAMETER

OFFUSEOZONE

MINIMUM SHEARSTRENGTM

LB

ULTIMATE TENSILESTRENGTM OF ME.TAL

90000UP TO150000

PSI

150000PSIANO

HIGHER

THICKNESS•T'-ÓF

THNNESTOUTSIOE

PICCE

INCHES

0.156 1/2 4000 .20700 17500 •'/• 0.440 7600 10000 0.156

O.i87 1/2 5000 21500 18500 0.500 9750 12300 0.187

0.203 5/8 5500 22000 I&OO 2'/8 0.530 10600 13000 0.203

0.250 5/8 7000 2500 20000 23/8 0.600 13900 17000 0.250

NOTES:

1. TTPES OF STEEL - 3 0 1 . 3 0 2 , 3 0 3 , 3 0 4 , 308 . 309,310, 316, 317, 321, 347 ANO 349

2. MATERIAL SHOULO 8E FREE FROM SCALE, OXIDES, PAINT, GREASE ANO OIL

3. WELDlNG CONDiTIONS DETERMINEO 8Y TMlCKNESS OF THINNEST OUTSIOE PIECE * T *

4. DATA FOR TOTAL THICKNESS OF PILE-UP NOT EXCEEOING 4 " T " . MAXIMUM RATIO BCTWECN TWO THICKNeSSES 3 TO I

5. ELECTRCOE MATERIAL, CLASS 3 OR CLASS IIMINIMUM CONDUCTIVITY - 4 5 % 30 V. OF COPPER

MINIMUM HARONESS - 95 98 ROCKWELL " 6 "

6 MINIMUM WELO SPACING IS THAT SPACING FOR TWO PIECES WHICH NO SPECIAL PRECAUTIONS NEED BE TAKEN TO COMPENSATE FORSHUNTEO CURRENT EFFECT OF AOJACENT WELOS. FOR THREÉ PIECES INCREASE SPACING 30 PER CENT

TABELLA 4 - Valori raccomandati per saldature a pulsazione degli acciai inossidabili

Poiché la passivazione negli inox risulta molto rego-lare, la saldatura può venir effettuata anche senza unpreventivo trattamento come sopra indicato e senzaalterazione dei parametri base.

CAPITOLO 4

Si è finora parlato di saldatura a punti, ma analoghiragionamenti possono esser fatti per la saldatura aproiezione o per la saldatura a rulli; esse infatti altronon sono che saldature in punti predeterminati o sal-dature a punti tanto ravvicinati da coprirsi.

È evidente che in casi tanto particolari la scelta dellevariabili è assai più ridotta ed i parametri indicati nelletabelle più impegnativi.

Per la saldatura a proiezione due punti sono da os-servare:a) per un buon successo la forma delle bugne (diame-tro ed altezza) in funzione dello spessore, è da osser-vare abbastanza strettamente; eventuali scostamentisaranno da sperimentare accuratamente; questo perquanto riguarda il ferro.Per gli acciai inox le norme RWMA non riportano una

specifica tabella; i dati per il ferro dolce divengonosolo orientativi e potranno venir variati sperimental-mente in base al tipo di materiale usato.Per personale esperienza posso dire che mentre ildiametro di base della bugna non varia se non entromodestissimo limiti, l'altezza della stessa può veniranche raddoppiata specie sugli spessori più sottili dìlamiera.b) i dati di saldatura tabellari sono per una sola bu-gna; quando parecchie bugne si trovano abbastanzavicine perché si possano influenzare termicamente, sisviluppa un'azione di sinergismo per cui la correntetotale non è più data dalla somma delle correnti richie-ste dalla somma delle bugne, ma ha un valore moltopiù basso, talora un mezzo, sempre legato al disegnodella reciproca posizione delle bugne stesse. Analogoragionamento per la pressione totale.

Per la saldatura a rulli, sono state riunite quattro ta-belle valide per il ferro. Per gli spessori sottili, fino almillimetro, è possibile la scelta fra tutte e quattro.L'ultima, senza modulazione o per meglio dire conmodulazione alla frequenza di rete, è utilizzabile quan-do si abbia la possibilità di guidare con precisione idue lembi da unire sotto i rulli alla velocità indicatache è impegnativa.

Una velocità più ridotta permetterebbe al calore diavanzare più rapidamente dei rulli; in tal caso essi tro-verebbero non più una superficie pulita, ma una su-perficie ossidata che altera i parametri di lavoro.

Si avrebbero in tal caso bruciature ed incorporamentodegli ossidi con risultati pessimi.

Le altre tre tabelle, con diverse velocità e differentimodulazioni, possono essere impiegate per una vastagamma di spessori in quanto il tempo freddo fra duepunti caldi permette una corretta asportazione di ca-lore e la garanzia di giunti a tenuta di liquidi e digas; ciò naturalmente con velocità molto più ridottache nel primo caso.

Le tabelle per il ferro sono state riportate perché persimilitudine se ne possano derivare analoghe tabellee regolazioni per gli acciai inossidabili.

Per gli acciai inox le pressioni tabellari indicate devo-no essere praticamente raddoppiate, le correnti ridotte

del 25%, le velocità dimezzate, questo rispetto allacolonna della massima velocità per il ferro (SAE 1005H-1010).

È da notarsi inoltre come convenga sempre operaresotto getti di acqua per limitare al massimo la preci-pitazione dei carburi, questo per gli acciai austeniticiserie 300, o la cristallizzazione, che è irreversibile, pergli acciai al cromo serie 400 ferritici.

La regolazione della corrente dovrà essere tale dalimitare al massimo il riscaldamento in superficie chedeve assumere solo un colore leggermente ambratoe non marrone scuro.

Campionature di spezzoni con prove all'apertura edallo strappo vengono consigliate prima di iniziare laproduzione.

Finora si è parlato un poco genericamente di saldatu-ra a resistenza.

ThlCKNESS'T" OFTMINNEST CUTSIOCPI£CE INCMìNXL)

IKCH£S

0.014

0.C2I

0.031

0.044

0.062

0.078

0.094

0. 109

0. i25

ELECTRODE FACElAJI^ .

[è * 2 i PROJ. DIA.)

20*

IN.

1/8

3/32

3/16

1/4

5/16

3 / 6

7/16

1/2

9/16

NET ELECTRODEFORCE

LB.

300

500

700

700

1200

1900

1900

2800

2*00

WELO TIME

CYCLES(60 PER SEC.)

7

IO

15

20

25

30

30

30

30

MOLO TIME

CYCLES(60 PER SEC.)

15

15

15

15

15

30

30

45

45

WELCXNG CURRENTUT ELECTROOCS)

60 CYCl.eS AX.(APPROX.)

AMPS

4500

4750

57 5O

6000

7500

10000

10000

13000

14000

THICKNESS "T* OfTHMNCST OUTSIOCPIECE (NOMINAI)

INCHES

0.014

a osi0.0310.044

0.0620.076

0.094

0. 1090. Iti

1. TYPES OF STEEL - 309, 310, 316, 317, 321. 347 ANO 349 ( NON-HARDENABLE ; MAX. CARBON CONTEHT-0.19%)2. Wt«T£RI&L SHOULO D£ FREE FROM SCALE, OXIDES. PAINT, GREASE AND OIL3. OAT* BASCO ON THICKNESS Of THINNER SHEET, AND FOR TWO THICKNESSES ONLY. MAXIMUM RATIO BETWEEN

TWO THICKNESSES 3 TO 14. StE TA&LC 2.1 FOR 8TANDAR0 PROJECTIONS5- ELECTKODE HATERIAL. CLASS 2 OR CLASS 12

MINIMUM CONOUCTIVITY -MAXIMUM HARONESS

7575

2 » % OF COPPER100 ROCKWELL"fl"

TABELLA 5 - Dati di lavorazione per la saldatura a proiezione degli acciai inossidabili

THICKNESS

"T-orTHINNESTOUTSIOEPIECE

INCHES0 0060.0080 0(0

0.0120.0140.016

0.0180.0210.0250.0310 0400.050O.OèZ0 0 700.0780.0940. iO9

0. 125

NOTES1 .

2.

3.

4.

5.

6.

ELECTRODEW10TH

ANO SHAPE

i-w-l

W, IN., MIN.3/16

3/163/161 / 41 / 4

1 / 4

1 / 4

1 / 4

3 / 33 / 63 / 81 /2

i / 2

5/85 /85 / 83/4

3 / 4

NETELECTROOE

FORCE

L83 0 03 5 04 004 505 0 06 0 06 5 07008 5 0

10001300160018502150230025502950

33 0 0

ON TIME

CYCLES(60 PER SEC )

223333333334

4

4

455

6

OFF TIMEFOR MAXIMUM

SPEED(PRESSURE -

TIGHT)

CYCLES

11

2

zzzz2334

4

556676

4"T"1

22233

334

4

55>7779

e

MAXIMUMWELDSPEED

IN. PERMINUTE

2"T"6 0674 54 85151

555550504 7

454 0

4 4

403 6

3838

4 " T "6 75651554 6

505 0554 7

474 54 4

41

41

41

383737

WELDSPERINCH

2 018161514

14

(31312

12IIIOIO

99988

4"T"18161413131212

II

I I

» ,

IO

98

ee87.7

TYP£S OF STEEl.- 301, 3 0 2 , 303. 304 , 308 , 309,310, 116, 317, 321. 347 ANO 349MATERIAL SHOULO BE FREE FROM SCALE, OXIDES, PAINT, GREASE ANO OILWELDING CONDITIONS OETERMINEO 8Y THICKNESS OF THINNEST OUTSIDE PIECE "TOATA FOR TOTAL THICKNESS OF PILE-UP NOT EXCEEOING 4 "T "• MAXIMUM RATIOELECTRODE MATE«IAL. . CLASS 3

MINIMUMMINIMUM

FOR LARGE

CONOUCTIVITY - 4 5 % OF COPPERHARONESS - 9 5 ROCKWELL* B*

&SSEM8LIES MINIMUM CONTACTING OVERLAP

WELOINGCURRENT(APPROX.)

AMPS.400046005000560062006700

730079009200

10600130001420015100IS90016500166001660017000

MINIMUMCONTACTING

OVERLAP

IN.

1/4

1/4

1/45/165/165/165/163 / 87/167/161 / 25 /85/811/1611/163 / 413/167/8

li

BETWEEN THICKNE5SES 3

INOICATED SHOULD BE 1NCREASE0 30 PER CENT

THICKNESS"T-OFTHINNESTOUTStOE

PIECE

INCHES0.0060.0080.0100.0120.0140.0160.0180-0210.0250.0310.0400.0500.0620.0700 0780.0940.1090.125

TO 1

TABELLA 6 - Valori raccomandati per saldatura a rulli degli acciai inossidabili

In effetti il processo della saldatura a resistenza puòessere diviso in tre grandi classi e precisamente:a) la saldatura a punti;b) la saldatura a rulli;ci la saldatura di testa ed a scintillio.

Vediamo subito il perché di questa suddivisione.

La saldatura a punti richiede — per l'acciaio inox —alte pressioni, medie correnti, tempi corti. Finché ci silimita ad unire lamiere di spessore sottile, i tempirichiesti sono dell'ordine dei 5 cicli cioè 0,1 sec.

Il problema della precipitazione dei carburi di cromoper gli acciai austenitici, e dell'ingrossamento del gra-no per gli acciai ferritici risulta così limitato da noncreare noie in produzione.

Quando invece lo spessore delle lamiere è più elevato,a causa della maggior massa interessata, e quindi del

più lento raffreddamento, il problema può porsi inmodo drastico.

Per gli austenitici il problema può essere risolto dal-l'uso di tipi a basso carbonio, tipi L con C = 0,03%oppure da tipi con titanio o Niobio. La condotta delciclo di saldatura differisce però nei due casi. Conbasso carbonio conviene sempre avere la massimavelocità di raffreddamento nell'intervallo critico da870 °C a 425 °C e questo con elettrodi ben raffreddatio addirittura con getti d'acqua.

Per gli stabilizzati invece conviene permettere unacerta permanenza del punto saldato a temperature850^-900 °C per i tipi al titanio e 900-4-950 per i tipial niobio in modo da rendere completa la reazioneC-Ti oppure C-Nb. Il successivo raffreddamento puòavere andamento qualsiasi non essendo più critico.

SPESSORI

CELLA

Pili

SOTTILE

0,12 5

0,2

0,25

0,3

0,35

H«0,45

0,5.

0,6

qe

i,t

1.2

1.4

1,6

1,0

«

2,73

1.0

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1

ELE

3

2,5

2,5

2,5

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9

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0

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f

10

10

SfOBZO

tfl* tu

80

90

105

20

35

50

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SO

35

95

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450

545

e?oH O

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TEMPO

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3

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12

13

1»

1?

RESISI E MI A MINIMA

ALLO STRAPPO

i1

SOTTO

1 IO

Vi

27

45

65

65

100

125

145

16fl

225

310

360

450

545

660

770

•75

t320

1C00

f i 00*170

TINO A tuo

32

60

75

95

15

45

165

215

70

6

41

7

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7

0

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27*0

SOPRJk 100

Vi

38

66

9

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1

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1

22

31

2

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3

70

00

10

1 1 »

« 0 0

t»»0f*007900

3450

CORRETE

fl -

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200O

25 00

2*100

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3000

3500

4'000

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10300

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4T70O

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SOPRA 103

rzooo

2000

3300

ZOOO

2200

2500

2800

J20 0

4'100

4900

5500

6100

7 OOO

750 0

6300

«000

10000

UOOO

irreo14T»0

15"5OO

QIAMETKO

DEL

PUNTO

mm -

\.2

14

1.7

1,9

2.1

2,2

2,4

2.5

• 3

3,3

%6

4

*fi4,8

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^3

7

zaTAT.«

OISt*«A

a

ri

i

16

18

20

22

25

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3 *

11

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50

COVRA

I I I IO

MIN

c

1

1

t

1

TI

11

12

14

16

U

t t30

22

TABELLA 7 - Valori per la saldatura a punti di acciai inossidabili(Norme R.W.M.A.)

Tale andamento si ottiene riducendo — ma non an-nullando — il tempo di chiusura elettrodi (manteni-mento od hold) a pochi decimi di secondo.

Rientra nella saldatura a punti anche la saldatura aproiezione non essendo questa in realtà che una salda-tura a punti prestabiliti: vale quindi anche per questotipo di procedimento tutto quanto detto per la salda-tura a punti.

Le precauzioni sono da seguire con tanta maggior at-tenzione in quanto i tempi di saldatura per la proie-zione sono assai più lunghi che per la saldatura a pun-ti su lamiere di eguale spessore, e vengono raccoman-dati tempi di raffreddamento sotto pressione — daeseguirsi, se possibile, con alta pressione — di unacerta durata, per cui l'intervallo di sensibilizzazionepotrebbe non essere attraversato con sufficiente rapi-dità e dare luogo a precipitazione di carburi per gliaustenitici (870 °C > T > 425 °C) oppure ad ingrossa-mento del grano cristallino per i ferritici (1430 °C >T > 950 °C).

Per i martensitici la saldatura comporta sempre uninfragilimento per avvenuta tempra, che può essereperò distrutto da un opportuno trattamento termicoche può essere, anzi è opportuno che sia, effettuato— nella saldatura a punti — sulla saldatrice stessapunto per punto come già avviene per gli acciai alcarbonio con titolo di C > 0,15%.

La saldatura a rulli è bensì una successione di puntidistanziati o sovrapposti dati da due elettrodi rotondisempre in pressione ma non sfugge alle norme gene-rali anzi i problemi ne vengono esaltati.

Se i punti sono distanziati (roll-spot), il caso rientranella saldatura a punti, se invece sì tratta — come dinorma — di una saldatura a tenuta, l'accumulo di ca-lore ed il tempo di permanenza nelle zone critichepuò essere elevato.

Se è possibile effettuare un energico raffreddamento(getti d'acqua in pressione su entrambe le facce) ilproblema si riduce e si può effettuare la saldatura connormali austenitici; se però anche una sola delle duelamiere ha uno spessore > 1 mm è necessario usareacciai a basso tenore di carbonio (C = 0,03} oppureun tipo stabilizzato al Titanio senza usare un raffred-damento troppo spinto per quanto sopra detto.

Per gli inox ferritici invece, in cui il fenomeno di in-grossamento del grano è irreversibile, si deve proce-dere nel più breve tempo possibile a far scendere latemperatura sotto l'intervallo critico; quindi energicoraffreddamento od addirittura saldatura sotto acquain movimento, i parametri studiati per il minor tempoe la massima velocità, la corrente regolata in mododa evitare un eccesso.

Purtroppo la tendenza dell'operatore rimane quella diregolare tutto in eccesso. La buona saldatura devedare un cordone appena leggermente bruno ma nonmarrone, questo richiede però macchine con correntee soprattuto pressioni elevate e controlli elettronici diprecisione.

La terza classe della saldatura a resistenza è costi-tuita dalle saldatrici di testa a shock od a scintillio.

Si tratta di saldare non più sovrapposte ma frontal-mente non lamiere più o meno sottili ma sezione mas-sive sia sotto forme di lamieroni, sia di barre a sezionetonda o quadra piena, sia di tubi a forte spessore.

SPESSORE

•ELLA

LAM1CU

4

«.e

V

DELL' EL

0 min.

25,4

25,4

T IRODO

r,lT 'Wd-*>.

.12 ,7 •

12,7

TRA GU

ELETTRODI

IBIS

226B

01

SALDATURA

IN

20 CICLICALDO

+5 CCLlFREDDO

4

• s

Hi: HE

TAGLIO

3447

4423

4B0B

V123

JlSt DLL

4536

5379

5897

m i

SALDATURA

20700

.21*500

22000

22500

17-500

moo

19000

20TJQO

DEL

11,2

.12.7

13.5

1W

MINIMA

PUNTI

47,6 .

50,9

54

. 60,3

u32

38

*V>

TABELLA 8 - Saldatura per punti a pulsazione di acciai inossidabili(Norme R.W.M.A.)

10

SFESSORt

LAMIERA

PIÙ SOTTILE

e•un

0,26

0,30

0,36

0,40

0,50

0,60

0.80

030

l»

1,2 4

l i »

' , «

*°»2.»

J.0

3,S

4,0

4,»

4,t

5,0

6.0

DIAMETRO

DELLA

IMPRONTA

0

1,4

1.5

1 5

1.7

1,75

2,0

2.5

2.'5

>.o

>,0

4,0*

4.4

4 ,«

5,6

«,4

7,0

e.c

».'

S,5

10,5

t i

19.5

^ 1 ' [ ]

ALTEZZA

DELLA

IMPRONTA

H

0,4

0,4

0,45

0,50

0,50

0,55

0,60

0,65

0 , 7

0,75

0 , 9

0,9

' . 0

1,2

1.4

1 ,5

1,6

1,8

2

2,2

2,3

2 . *

RESISTENZA MINIMA AL *'

TAGLIO

URICO DI ROTTURA

DEL METALLO BASE. R . l , , ' . . 1

R < 4 9

59

77

91

109

145

2 0 4

2 88

358

4 1 7

S 1 2

0 6 4

fO43

!'225

1*565

1162

ari 77

2*72 2

3'4 25

» 5 6

4'540

5433 •

6«04

49 «RO05

«2

100

127

150

200

272

366

454

590

771

1*021

V270

1452

V6 14

j-26 a

2 586

-

-

-

-

-

-

R«105

113

150

172

20 4

2 7 2

3 7 2

4 9 9

5 9 0

9 0 7

roes

1"542

1-905

2'177

2'76 7

3-175

3-629

—

—

—

—

—

—

DIAMETRO

DEL

PUNTO

OTTENUTO

2 , 9

2,?

2,5

2,9

3,6

3,6

4 , 3

4 , 3

4,3

5 , 7

5,7

7,2

7,2

7,2

8,6

6,S

l V

12,7

•«,*>

14.3

16

H 5

SOVR

SIZON

MINI*

L

4appo.

i

3,0

V

3,2

4,0

4,0

5,0

5,5

5,5

7,0

7,0

9.5

9 5

11

1 3

1 6

17,5

19

20,5

22

24

2 5,5

32

TABELLA 9 - Dati per l'effettuazione delle impronte per saldaturee resistenza al taglio (Norme R.W.M.A.)

NOTA 1° tipo di acciaio SAE 10102° Le dimensioni dell'impronta sono determinate in base

al pezzo più sottile e l'impronta va praticata sul pezzopiù spesso

3° Tolleranza ammessa per D ± 0,1 mmH ± 0,05 mm

II procedimento si dice a shock quando le due partivengono prima compresse tra di loro poi riscaldatedal passaggio della corrente. Quando viene raggiuntauna conveniente temperatura, viene esercitata sullesuperfici una forte spinta che compenetra le superficiad alta temperatura delle due parti e da luogo all'u-nione.

Il procedimento a shock richiede: le due superfici per-fettamente piane, esenti da ossidi od impurità che ver-rebbero fatalmente incorporate; da luogo ad un rigon-fiamento locale delle due parti dopo saldatura; obbligaad unioni omogenee cioè dello stesso materiale; seaccuratamente condotto fornisce buoni risultati.

Il procedimento si dice a flash o scintillio quando ledue parti vengono prima accostate con bassa pres-sione, poi viene data corrente che, a causa della bas-sa pressione, forma archi multipli con espulsione di

particelle fuse; un avanzamento regolato permette diottenere un'opportuna distanza per mantenere la seriedi archi che si estende in breve tempo a tutta la su-perficie; segue poi il solito colpo di rifollatura cioè ledue parti vengono portate a contatto ad alta pressionee con elevata velocità seguito dal solito raffredda-mento più o meno controllato.

La serie di archi — che viene mantenuta, con corren-ti relativamente modeste — porta lo strato superficialedelle due parti affacciate a temperature di fusione conun letto fluido continuamente rinnovantesi.

Poiché le due superfici non sono a contatto —- comenella saldatura a shock — ogni superficie può raggiun-gere la sua propria temperatura di fusione. Di qui lapossibilità di saldatura di metalli dissimili, negata alprocedimento a shock.

Il procedimento a flash permette: due superfici affac-ciate comunque troncate anche con ossidi od impu-rezze — che vengono in ogni caso espulse; l'unione dimateriali dissimili; un limitato riscaldamento delleparti per la esigua corrente che le attraversa e che

s

-1

SPESSORI

LAMIERE

0,4

0,5

0,6

0,8

0,9

1,0

1,5

1,75

2,0

2.5

2,«

3.0

3,5

4,0

4,5

4,75

5 , "

6.0

1r*i>

\

A

. 9 ,5 •

9,5

9,S

9,5

9,5

9,5

9 .5

9,5

as

$ 5

12, S

12,5

12,5

12,5

16

16

16

17,5

2 0,5

L

\

B

14,5

14,S

14,5

14,5

14,S

14,5

14,5

14,5

14,5

14,5

17,5

17,S

17,5

17,5

' 20,5

20,5

2 0,5

22 .

25,5

r f i .

•Oìrnt niioì

10.05

C

1,7

1,8

2,0

25

• 2,75

3,0

3.0

1,0

4.5

4 . 1

5,6

6,4

7,0

.8,0

»,8

9.5

10,5

11

13.5

Ì1 Jn' mm

Dr

0 , 1

1,25

1,6

1,6

2,0

2,0

2,7

2,7

3,25

3.75

4,35

4,9

5.5

6,2

6,7

7.25

7,8

9,5

t<)025

E

0,4 .

0,45

0,5

0,55

0,55

0,7

0,7

0,9

0.9

1,05

1,2

1,4

1,5

',7

1,1

2,0

2,15

2,3

2-»

1

B3t-

10 025

F

0,4

0,5

0,65

0,7

0,75

0,9

0,9

',1

1,1

1.4

1,65

' .9

2.15

2.45

2,7

3

3,3

3,6

4,45

/Vuor»

i rn* im10,025

H

0.»

0,9

1,0

1.1

1,2»

1,6

1,8

2,0

2 , '

V»,»

','4P

«.«

4,«S

M

V

«.1

T.J5

—ir

Jr

0,12

0,12

W

0,12

0,12

0,12

qi2

0,12

Vi

«w*025

<&

0,4

<M

0,4

4«

45

0.6

TABELLA 10 - Valori per lamatrice (Norme R.W.M.A.)

realizzazione del punzone e della

11

SPESSORE:

LAMIERA

oiu' SOTTILE

mm

0,40

0,50

0,80

1,0

1,5

2

2,5

2,75

3

D

EL

AME

PUNT

ETTR

E, 0 .

nwn

rRO

^ .

000

2,4

3,2

4,B

6,4

• 8

9,5

I I

13

14 .

SFORZO

• SUGLI

ELETTRODI

x 1SS

> 195

V320

390

580

780

9 7 0

USO

1270

TEMPO

DI

SALDATURA

Periodi

E

S

13

17

21

25

2 5

25

25

TEMPO

DI

FORGIATURA

Periodi

13

13

13

13

13

25

25

38

3 9

CORRENTE

DI

SALOATURft

A

3500

4.000

5500

6500

8500

10000

12 500

13000

11500

TABELLA 11 - Dati per la saldatura a proiezione dell'acciaio inos-sidabile (Norme R.W.M.A.}

viene richiesta dal processo; un'elevata velocità ope-rativa dovendo portare ad alta temperatura solo unaesigua quantità di materiale — lo spessore dello stratofluido è di pochi millimetri.

Dal punto di vista degli acciai inox si può quindi direche:

1) la saldatura a shock può essere eseguita solo suaustenitici a basso carbonio o stabilizzati e di egualetipo;

2) la saldatura a shock non è conveniente su ferriticie comunque deve essere seguita da un trattamento didistensione;

3) la saldatura a flash può essere eseguita su austeni-tici normali se di non grandi dimensioni o per massemaggiori su austenitici stabilizzati;

4) la saldatura a flash è l'unica conveniente su ferri-tici e può non richiedere trattamenti successivi, chepossono essere eseguiti sulla macchina stessa.

Gli acciai inox — com'è di comune conoscenza —vengono divisi, in base alla loro composizione chimica,in tre classi:

Martensitici con 0,15 < C < 1,20%, 11,5 < Cr < 18%Ni = 0.

Temperabili, magnetici. Il cromo essendo, un elementoenergico di indurimento, determina la formazione di

una struttura martensitica anche con modesti gra-dienti di raffreddamento.

Ferritici con 0,08<C<0,35%, 11<Cr<27% Ni = 0.

Non temperabili, magnetici. Il cromo limita la forma-zione di austenite (fase y) nell'acciaio e quando èpresente in forti percentuali mantiene la strutturaferritica (fase a) a tutte le temperature da quella am-biente a quella di fusione.

B - DIAMETRO D E L

RULLO

LINEA PRESSIONE

mmmm SWG

0,25—33

0,5Q.-

0,75.

1,00.

1,25.

1,S0-

1,75-

2 ,00 .

2.25-

2,50-

2 . 7 S -

3,00-

3.25.

.30

128126

• 24

-22

.21

.20

.19

• 18

•\7

•16

.15

.14

.13

-12

.11

-10

—

—

—

DI FEDt Kg

2,4

, ^

4,0

4,8

5,6

6,4

7,2

8,0

8,8

0 -

50--

100.

150-

200-

\ < > 250-\ v v-

350-

400-

450-

-500-

550.

-600.

650-

700-

750.

250-

300-

350-

V 450.\

\

50 Ò̂ .

550.

600.

650-

4,0

4,8

5,6

6,4

7,2

8,0

8,8

SWG mm33 T 0,25

30-

2 8-

. 0,5024-

-0,7522.

21.

20-19. -1,00

18-

17-

16.

13-

12.

11.

10-

',25

.1,50

.1,75

14- -2.0°

.2,25

.275

.3,00

L3.25

Uso:

1) Unendo 1 valori corrispondenti ai due spessori si otterrannole larghezze delle piste relative .

2) Dall'incrocio della linea di fede, tracciando una retta alvalore della somma dei diametri,si avrà la pressioneraccomandata -

3) Per gli acciai inox pressione < «2 )Rulli profilo a raggio R:75mm

TABELLA 12 - Grafico per il dimensionamento dei rulli di saldatura

12

SPESSORE

DI

CIA5CUN

PEZZO

0 , 2 5

0 , 5 0

1,00

1,5 0

2,0 0

2 ,50

3, 0 0

Di

mm

min.

50

75

100

150

2 0 0

2 5 0

3 0 0

Di

mm

min.

45

7 0

95

145

19 5

240

2 8 0

Di

mm

300

300

2 7 5

25 0

22 5

2 00

2 5 0

mm

3,5

4,0

4 ,5

5 ,0

5,5

6,5

8 ;0

mm

6 , 0

6,0

6 ,0

10,0

10,0

10,0

12,0

TABELLA 13 - Saldatura a rulli circolare - Valori raccomandati(Norme R.W.M.A.)

Vale per acciaio SAE 1005-1010per acciaio inox AISI serie 300

inox AISI 430

Austenitici con 0,03 < C < 0,12%, 16 < Cr < 26%,« < Ni < 22%, Mo (event.) = 3,0%.Non trattabili, non magnetici. L'elevato tenore di nichelcon ridotto rapporto di cromo garantisce la fase y(struttura austenitica) anche a temperatura ambiente.

Nell'impiego pratico i più largamente usati sono:— per i ferritici l'AISI 430;— per gli austenitici l'AISI 304, 304 L, 309, 310, 316.

Tra gli inox ferritici sono da ricordare anche i tipi 409e 409 L ed 430 Ti e 430 Nb.

CAPITOLO 5

Nello studio dei fenomeni creati negli acciai inox dallaoperazione della saldatura, occorre innanzi tutto ri-cordare come la saldatura stessa si svolga sempre intempi molto brevi o ad alta velocità. (Alcuni decimi disecondo per la punti od ad 1 metro/1' per la rulli).

Si è già accennato a dei particolari fenomeni creati dalpassaggio della corrente elettrica durante la salda-tura.

Li esamineremo ora un poco più distesamente e sepa-ratamente per le tre classi fondamentali:

1) gli inox martensitici si comportano come i normaliacciai al carbonio. La saldatura portando il nucleo atemperatura di fusione seguito dall'energico raffredda-mento degli elettrodi a circolazione d'acqua, temprail punto.Nella fase di riscaldamento la struttura cristallina sitrasforma, iniziando al punto AC\ e completandosia\\'AC3, dando origine ad una soluzione solida di fer-ro y e carburi sia di ferro sia soprattutto di cromo.Nella fase di raffredamento il ferro y si trasforma inferro <x che non trattiene il carbonio, si forma quindiuna fase ferrite ed una fase carburo finemente disper-sa che ha modesta durezza.Se la velocità di raffreddamento è lenta la trasforma-zione è completa, se invece la velocità è elevata, a315 °C c'è una transizione rapida in martensite adelevata durezza e piuttosto fragile.Risulta quindi necessario un trattamento termico suc-cessivo per portare le giunzioni dei due metalli nellecaratteristiche meccaniche che vengono richieste.Tale trattamento può essere effettuato direttamentesulla macchina, punto per punto, con un controllo elet-tronico opportuno che porti i comandi (tempo e calore)delle fasi di tempera e rinvenimento.Il maggior tempo impiegato è nell'ordine di alcunisecondi, ed il fatto di non muovere il pezzo, garanti-sce l'impossibilità di formazione di cricche irrecupe-rabili.

2) gli inox ferritici, per l'elevato rapporto cromo/car-bonio, hanno un comportamento particolare.Ad alta temperatura — quella di saldatura — la fase aferritica si trasforma in fase y austenitica che tienein soluzione i carburi. Nella fase di raffreddamentol'austenite si trasforma dalla fase y alla fase oc. Maper effetto del basso tenore di carbonio ed alto tenoredi cromo la trasformazione avviene a temperatura aldi sotto della minima necessaria per la reazione delcarbonio con il cromo (871 °C a 427 °C) per potersiavere carburi di cromo.Un altro fenomeno desta invece molta maggior atten-zione. Alle alte temperature — da quella di fusione acirca 1000 °C — il grano cristallino tende rapidamen-te ad ingrossarsi generando così fragilità e diminu-zione di resistenza alla corrosione.La trasformazione è completa in tempi inferiore alminuto ma inizia appena viene superata la soglia dellatemperatura critica — inizio saldatura — e continuafinché non si passa sotto la detta soglia — fine salda-tura ed inizio raffreddamento. .Essendo la struttura ferritica stabile, nessun tratta-mento termico consente di riportare il materiale nellostato primitivo; si potrà al massimo effettuare un trat-tamento di distensione per ridurre le tensioni interne

13

SPCSS

.AMELRA

SOTTILE

mm

0,25

0,50.

0,75

1,00

1 , "

1,50

2,00

2,40

2,75

3,00

DATI COMUNI

V E L O C I T I ' D

JCt

MIN.

mm

3,1 S

3,95

3,95

4,75

5.SS

5.S5

6.35

6,35

7,10

7,90

tNORM.

mm

4,75

4,75

6 , "

635

7,90

7.90

9,50

11,00

12,50

12,50

.A TUTTE LE

SALDATURA

•

L

MIN.

mm

9,5

9 ,5

12,5

12,5

12,5

'2,5

16,0

16,0

19,0

19,0

SFORZO.

TRA' GLI

ELETTRODI

MIN.'

*S

180

2 0 0

240

270"

320

340

450

4 6 5

52 0

550

NORM.

i"'180

2 50

315

4 0 0

475

5 4 0

680

770

880

990

SOVRAPP

' MINIMA

USANDO .

tMIN'

mm

WS

7,95

7,95

9,50

11,00

1.1,00

13,00

13,00

14,00

15,00

cNORM.

mm

9,5

1,0

2.5

2.7

4,2

5*

7,5

9,0

.20,5

22,0

VELOCITÀ DI

TEMPO

CALOO

• PER5 0 H .

1

2

2

2

'2

3

3

3

3

3

TEMPO

FREDDO

IODI -SOM»

1

1 . .

1

2

• 2

'

1

2 '

2

2

SALDATURA

SALDATURA MASSIMA .

VELOC

SALD.

01 / ./mm

2,95

2,72

2,62

2,48

1 4 2

2,30

2,18

2,05

1,90

1,75

SAID.

PERem

5,10

3,6»

3,82.

3

•3,10

3,25

3,45-

* ,»•

3,15

3,43

CORRENTE

SALD.

A

1 1 5 0 0

12500

15 000

18300

20000

21300

22 000

•23 000

2 5500

27" 500

MODULATA PER ,GI

VELOCITA' D

TEMPO

CALDO

PERSOHa

2

2

* 3

3

3

3

S .

6

7

9

TEMPO

FREDDO

ODISOH>

1

•2

2

3

3

«

4

5

5

,' SALDATURA

yELÓC.

SALD.

/min

2,05

1,90

1,80

1,70

1.60

150

1,4 0

1,25

1.20

1,10

SALD.

PERcm.

4 , 9 0

3,95

3,33

.2 ,95

•3,12

3,33

2,38

2,18 '

2,08

1,82

JNTI A

MEDIA

CORRENTE

SALD.

A:

' 8000

MODO.

13000

1SO00

16500

17500

19000

20000

21000

22O00

TENUTA

VELOCITA' DI

TEMPO

CALDO

PER50 Hr

2 "

2

2

3

1

5

' 5 , •

5

5

TEMPO

FREDDO

ODI .50Hz

.3

3

3

3

3

S

5

. 5

5

_ SALDATURA MINIMA

VEIOC.

SALD.

m/ .. /min

1,24

1,06 •

0,9 9

0,9 3

0,9 0

0.7 S

0,69

0,63

0,58

SALD.

PERcm

4,64

5,25

5,65

6,15

5,40

6

* 4

4,35

4,7 8

5,2 0

CORRENTE

SALD.

A .

7500

90 00

IZ00O

13500

140 00

15400

16000

17000

18500

21500

SALDATURA "PER GIUNTI

A VELOCITA' MINIMA

VELOC

SALD.

% i n

5 0 0

4,25

3,70

2,7 5

SALO.

PERcm

12

'14,15

1W5

21,8

TORRENTE

SALD.

a 50 H i

A.

10000

IO' 000

11000

12000-

NON MODULATAA TENUTA . :

A VELOCITA' MÀSSIMA

VELOC

SALD.

m / ./m 'n

10,0

8,8

' , 5

6,5

SALO.

PER em.

6,0

6,e

. 8,0

9,2 S

CORRENTE"

SALO.

aSOHi

A-

14 000

14000

15O00

18000

TABELLA 14 - Saldatura a rulli per acciaio dolce SAE 1010 (Norme R.W.M.A.)

NOTE: Acciaio SAE 1010 lucido pulito

RULLO: Materiale: Cu • Cr

che si fossero generate ma ad una temperatura sottola soglia critica e nel tempo più breve possibile.Avevamo segnalato prima i tipi 409 e 409L e 430 Ti e430 Nb, che sono disponibili in Italia, anche se solosu specifici ordini, e che vengono a modificare le àreedi applicabilità della saldatura a resistenza. Il Titanioed il Niobio riducendo la fase y permettono un granomolto più fino e rallentano l'ingrossamento del granostesso alle alte temperature. Si ottengono così sal-dature meno fragili e di maggior tenuta.Prove pratiche sono in corso per poter quantizzaretale miglioramento ed i massimi spessori di applica-bilità.

3) gli inox austenitici infine presentano il fenomenodella precipitazione dei carburi che avviene al contor-no del grano austenitico quando il metallo rimane perun certo tempo nell'intervallo di temperatura da 427 °Cagli 871 °C.La precipitazione di questi carburi (Cr4C carburo dicromo essenzialmente) al contorno del grano deter-mina una via di corrosione detta appunto intergra-nulare.Quando la percentuale di C è compresa tra i valori di0,08 a 0,20%, durante la saldatura l'austenite a tempe-rature oltre i 1050°C porta in soluzione il carbonio inquantità maggiore di quella possibile a temperaturaambiente (0,02%). Diminuendo la temperatura l'auste-nite diviene sovrasatura precipitando l'eccesso dicarbonio che nell'intervallo sopradetto reagisce con ilcromo all'intorno del grano sottraendolo così alla suaspecifica funzione di inibitore di corrosione.Fortunatamente la reazione — come tutte le reazionichimiche — si-svolge in un tempo finito. Se quindi

l'intervallo critico viene superato con sufficiente rapi-dità, la quantità di cromo sottratto non porta la per-centuale sotto il livello minimo — 12% — e l'acciaiomantiene inalterata la sua resistenza alla corrosione.Purtroppo questo tempo è corto, pochi decimi di se-condo per iniziare il processo che diviene totale inpochi secondi (circa 30").Se quindi la saldatura è abbastanza breve ed il suc-cessivo raffreddamento energico, il fenomeno non poneproblemi.Se invece la saldatura è necessariamente lunga per iforti spessori > 1 mm la zona circostante il puntopuò entrare nella zona critica per un tempo abba-stanza lungo perché la reazione si completi.Poiché fabbricare acciai con tenori di C eguali al-lo 0,02% è estremamente oneroso — e non si vamai sotto allo 0,03% — si preferisce aggiungere allalega un elemento di maggior affinità chimica con il Cche reagisca già a temperatura più elevata e risultiinsolubile a tutte le temperature neli'austenite.Questo elemento può essere il titanio — elementodiffusissimo in natura — oppure il niobio.Quindi dovendosi saldare spessori oltre il millimetrodi spessore, è opportuno l'impiego di lamiere con det-to elemento che vengono dette stabilizzate.L'evoluzione della tecnologia della produzione vienetuttavia a variare vieppiù quanto sopra detto. È possi-bile ora ottenere in modo economico degli acciai contenore massimo di C = 0,03%, in realtà inferiore atale valore, riservando gli additivi Ti o meglio Nb perottenere una struttura cristallina più fine e più stabile.È doveroso notare come anche negli inox austeniticisi presenta il fenomeno dell'ingrossamento del granosebbene in misura molto minore che nei ferritici.

14

A differenza di quest'ultimi tuttavia un opportuno trat-tamento termico ricupera completamente le caratte-ristiche iniziali.

CAPITOLO 6

Passando ora da una fase teorica ad una fase pratica,ritengo utile per tutti gli utilizzato™ accludere alcunetavole dei valori consigliati.

Esse sono le Norme Americane RWMA che rappre-sentano il testo sacro per la saldatura a resistenza,essendo il risultato di una infinita serie di dati pra-tici raccolti in anni di produzione.

Per questo ho voluto riportarle anche nel testo origi-nale anche se poi per comodità ho provveduto alla lorotrascrizione nelle unità di misura europee.

Come si può notare tutte queste tabelle sono dateper gli inox serie 300 cioè gli austenitici al cromo-nickel.

Per inox serie 400 ferritici (AISI 430) sarà opportunousare le tabelle solo come base di partenza stante lanecessità di ridurre quanto più possibile i tempi disaldatura per ridurre l'infragilimento della giunzione.

Ritengo opportuno far notare che tutti i parametri ri-portati devono servire per la scelta della macchina piùidonea per dimensionamento elettrico e meccanico eper una prima impostazione dei dati di lavoro. Non èescluso però che in relazione al particolare disegnodei pezzi da assiemare, non possano esservi altreregolazioni egualmente e forse anche più opportune.

SPESS.

LAMIERA

PIÙ

SOTTILI

0.16

0,25

0,30

0,35

0.40

Q50

. 0.80

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1,™3

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LAR

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6,5

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9,5

13

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19

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SALDATURA

- 136

101

204

227

272

318

3B6

« 4 3

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TEMPO

PASSAGGIO

CORRENTE

3

4

5

TEMPO MORTO

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MASSIMA

PER

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2

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2

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2

2

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3

7

9

VELOCITA

MASSIMA

DI

SAI.DATURA

m/

1,*

1,12

120

1.27

127

1.37

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1,00

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1,67

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0*2

CORRENTE

DI

SALWT.

4000

5000

5600

6200

6"700

71900

10600

14200

15100

iftoo

16SO0

16500

17000

NUMERO DI

SALDATURE

PER 10cm

100

67

62.5

474?

43,»

34,2

10

25

22,7

27

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59,5M|5

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46

36,5

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21R

TABELLA 15 - Saldatura a rulli dell'acciaio inossidabile (NormeR.W.M.A.)

CAPITOLO 7

Riassumendo tutto quanto è stato detto e rimanendoin campo pratico si può dire:

1) per la saldatura a punti:— lamiere sottili < 1 mm utilizzabili tutti i tipi serie300 e 400 specie se con idoneo trattamento termico;— lamiere spesse 1 < e < 5 mm• serie 400 martensitici si se con trattamento ter-mico, ' - • -;• serie 400 ferritici no,• serie 400 austenici si per i tipi a bassissimo car-bonio oppure stabilizzati al Titanio o Niòbio, questovale se la saldatura sarà sottoposta ad aggressionechimica.Se invece il metallo non sarà esposto ad ambienticorrosivi lo spessore minimo potrà essere raddoppia-to: e < 2 mm.

2) per la saldatura a proiezione:— lamiere sottili < 1 mm• martensitici si ma solo con trattamento termico,• ferritici si ma con processo di distensione,• austenitici si;

— lamiere spesse 1 < e < 5 mm - •••'';• serie. 400 martensitici no, • .• serie 400 ferritici no,• serie 300 austenitici si ma solo per tipi stabilizzati,

od L

3) per la saldatura a rulli:— lamiere sottili < 1 mm• serie 400 martensitici no,• serie 400 ferritici si con riserva,• serie 300 austenitici si solo per tipi stabilizzatiod L4) per la saldatura di testa (lamieroni o. pezzi mas-sicci) ., . '

— a shock solo serie 300 stabilizzati od L si;— a flash (scintillio)• serie 400 ferritici si,• serie 300 austenitici si a basso tenore di carbonioe stabilizzati.

5) Nella saldatura di qualsiasi tipo deve venir fattaattenzione quando si dovesse assiemare materiali ditipi e serie diverse, ai coefficienti di dilatazione ter-mica ed alla conducibilità termica: nei ferritici rispet-tivamente 10-M1 x°Cx10-6 e 0,06 Cal/cm3/°C/sec,negli austenitici rispettivamente 17H-18X°CX 106 e0,038 Cal/cm3/°C/sec.Un accurato studio del disegno dei pezzi condizionail successo dell'operazione di saldatura.

15

TABELLA 16 -Saldatura

Piatti« e » in mm

0,5

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

Tondi oquadri

0 in mm

2,5

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

40,0

50,0

) di testa

Distanzainiziale

5,5

11,0

20,0

30,0

37,0

45,0

68,0

80,0

90,0

96,5

IDistanzainiziale

4,6

8,9

17,5

26,0

34,0

42,0

50,3

66,5

83

a shock (Norme

Corsa dirifollatura

0,89

1,65

3,0

4,3

5,4

6,35

9,0

10,7

12,0

12,8

Corsa dirifollatura

0,5

1,0

2,0

3,0

3,5

4,0

4,6

5,6

6,6

R.W.M.A:-A.W.S.)

Distanzafinale

4,6

9,35

17,0

25,7

32,1

38,65

59,0

69,3

78,0

83,7

Distanzafinale

4,1

7,9

15,5

23,0

30,5

38,0

45,9

61,1

76,4

NOTEPARAMETRI

Pressione (in kg/mm2)

IN ACCOSTAGGIO

ACCIAIO

1,0 • + 1,2

RAME

0,4 + 0,5

ALLUMINIO

0,5 + 0,7

IN RIFOLLATURA

ACCIAIO

6 + 8

RAME

10 + 15

ALLUMINIO

18 + 36

Corrente (in A/mm2)

ACCIAIO

70 + 80

RAME

250 + 300

ALLUMINIO

150 + 200

VELOCITA DI RIFOLLAMENTO (in mm/sec)

ACCIAIO

100

RAME

400

ALLUMINIO

300

Per alluminio e leghe la corsa di rifollatura è x1,5 quin-di > distanza iniziale.

Per gli acciai inoxpressione )velocità di rifollatura j c o m e P e r a l l u m i n i o

corrente 40 + 50 A/mm2 .

TABELLA 17 - Saldatura di testa a scintillio (Norme R.W.M.A. -A.W.S. 2720)

Piatti«e »

in mm

0,6

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

Tondi equadri0 mm

2,5

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

40,0

50,0

Distanzainiziale

5,5

11,0

20,0

29,0

37,0

45,0

68,0

80,0

90,0

97,0(143)

Distanzainiziale

4,6

8,9

17,5

26,0

34,0

42,0

50,0

67,0

84

Corsa discintillio

2,0

4,0

8,0

11,2

14,2

16,5

23,5

27,5

30,7

33,0(66)

Corsa discintillio

1,5

2,8

5,0

7,5

10,0

12,5

15,0

20,0

25,0

Corsa dirifolla-tura

1,0

2,0

3,0

4,3

5,4

6,35

9,00

10,7

12,0

13,0(26)

Corsa dirifolla-tura

0,5

1,0

2,0

3,0

3,5

4,0

4,6

5,6

6,6

NOTEPARAMETRI

Distanzafinale

2,5

5,0

9,0

13,5

17,4

22,15

35,5

41,8

47,3

51,0

Distanzafinale

2,6

5,1

10,5

15,5

20,5

25,5

30,4

41,4

52,4

Perditadi

materiale

3,0

6,0

11,0

15,5

20,4

22,85

32,50

38,2

42,7

46,0(92)

Perditadi

materiale

2,0

3,8

7,0

10,5

13,5

16,5

19,6

25,6

31,6

Pressione (in kg/mm2)

IN PRERISCALDO

ACCIAIO

1,0 + 1,2

INOX

2,0 + 2,5

ALLUMINIO

0,5 + 1,0

IN RIFOLLATURA

3,0 + 7,0 14,0 + 20,0 16 + 30

Corrente (A/mm2)

IN PRERISCALDO

ACCIAIO

20 + 30

INOX

10 + 20

ALLUMINIO

100 -r 120

IN SCINTILLIO

5 + 10 3 + 7 15 -T•30

IN RIFOLLATURA

18 + 30 10 + 20 150-f-300

VELOCITA IN RIFOLLATURA (in mm/sec)

circa 100 circa 150

Per alluminio e leghe le corse di scintilliox 2 quindi > distanza iniziale.

circa 400 + 600

e rifollatura sono

16