Immaginate di trovarvi in un'officina, circondati dallo sfrigolio e dalle scintille delle torce di saldatura. Vi siete mai chiesti cosa rende un metodo di saldatura diverso da un altro? Questo articolo vi accompagna in un viaggio attraverso dieci tecniche di saldatura essenziali, dalla saldatura ad arco con elettrodo alla saldatura per attrito. Scoprirete come funziona ogni metodo, le sue applicazioni uniche e i vantaggi che offre. Che siate saldatori esperti o curiosi alle prime armi, questa guida offre spunti preziosi per migliorare la vostra comprensione dei processi di saldatura. Immergetevi e ampliate le vostre conoscenze sulla saldatura!
L'arco è un fenomeno di scarica gassosa persistente e intensa che si verifica tra due conduttori carichi.
Formazione dell'arco
(1) Cortocircuito tra Fili per saldatura e pezzo da lavorare
In caso di cortocircuito, i singoli punti di contatto ad alta densità di corrente vengono riscaldati dal calore di resistenza, q = I^2Rt, dove I è la corrente e R è la resistenza. L'intensità del campo elettrico nel piccolo spazio d'aria è molto elevata, il che si traduce in:
① Un piccolo numero di elettroni in fuga
I singoli punti di contatto vengono riscaldati, fusi e persino evaporati e vaporizzati.
③ La presenza di molti vapori metallici a basso potenziale di ionizzazione.
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(2) Sollevare il filo di saldatura a una distanza adeguata
Sotto l'influenza dell'eccitazione termica e di un forte campo elettrico, l'elettrodo negativo emette elettroni e si muove ad alta velocità, scontrandosi con molecole e atomi neutri, eccitandoli o ionizzandoli. Ciò si traduce in:
Struttura dell'arco e distribuzione della temperatura
L'arco è costituito da tre parti: l'area catodica (di solito un punto bianco luminoso all'estremità dell'elettrodo), l'area anodica (una sottile area luminosa nel bagno corrispondente all'estremità dell'elettrodo sul pezzo) e l'area della colonna d'arco (l'intercapedine d'aria tra i due elettrodi).
Condizioni per una combustione ad arco stabile
(1) Alimentazione adeguata
Deve essere presente un'alimentazione che soddisfi i requisiti elettrici dell'arco di saldatura.
a) Se la corrente è troppo bassa, la ionizzazione del gas tra gli spazi d'aria è insufficiente, la resistenza dell'arco è elevata ed è necessaria una tensione d'arco più elevata per mantenere il livello di ionizzazione necessario.
b) Con l'aumento della corrente, il livello di ionizzazione del gas aumenta, la conducibilità migliora, la resistenza dell'arco diminuisce e la tensione dell'arco diminuisce. Tuttavia, la tensione non deve diminuire oltre un certo punto, per mantenere la necessaria intensità di campo elettrico e garantire l'emissione di elettroni e l'energia cinetica delle particelle cariche.
(2) Selezione e pulizia corretta degli elettrodi
È importante utilizzare elettrodi puliti con un rivestimento adeguato.
(3) Prevenzione del soffiaggio parziale
È necessario adottare misure per evitare l'insufflazione parziale.
(4) Polarità degli elettrodi
Nella saldatura, quando si utilizza una saldatrice a corrente continua, esistono due metodi: il collegamento positivo e il collegamento inverso.
AC Apparecchiature per la saldatura ad arco
Le apparecchiature per la saldatura ad arco in c.a. sono ampiamente utilizzate e la polarità dell'elettrodo cambia frequentemente, pertanto non vi è alcun problema di polarità.
Il pezzo da saldare è collegato al polo positivo dell'alimentazione e l'elettrodo è collegato al polo negativo. Questo è il normale metodo di collegamento utilizzato per le operazioni di saldatura in generale.
Il pezzo da saldare è collegato al polo negativo dell'alimentazione e l'elettrodo è collegato al polo positivo. Questo metodo è generalmente utilizzato per la saldatura di lamiere sottili per evitare la bruciatura.
1). Processo di saldatura
2). Caratteristiche di riscaldamento della saldatura ad arco con bacchetta di saldatura
Composizione del filo di saldatura per la saldatura ad arco manuale
La barra di saldatura per la saldatura manuale ad arco è composta da un nucleo di saldatura e da un rivestimento.
① Come elettrodo per la saldatura ad arco, conduce l'elettricità con il pezzo da saldare per formare un arco.
② Durante il processo di saldatura, fonde continuamente e viene trasferito al bagno di fusione in movimento, dove cristallizza con il metallo base fuso per formare una saldatura.
① Ruolo del rivestimento
Il rivestimento protegge efficacemente la piscina fusa e il giunto di scoria, disossida e desolfora il metallo fuso nella piscina e infiltra la lega nel metallo fuso della piscina per migliorare le proprietà meccaniche della saldatura. Inoltre, stabilizza l'arco per migliorare il processo di saldatura.
② Composizione del rivestimento
Tipi di filo per saldatura
Le bacchette per saldatura sono suddivise in dieci categorie:
Selezione Principio di saldatura Asta
Quando si sceglie una bacchetta di saldatura, si devono considerare i seguenti principi:
Variazione e distribuzione della temperatura nelle saldature
La temperatura del metallo nel zona di saldatura inizia ad aumentare e raggiunge uno stato stazionario, per poi diminuire gradualmente fino alla temperatura ambiente.
Cambiamenti nella microstruttura e nelle proprietà di Giunti saldati (Utilizzando come esempio l'acciaio a basso tenore di carbonio)
Principali difetti dei giunti saldati
I Blowholes sono fori che si formano quando le bolle presenti nel bagno fuso non riescono a fuoriuscire durante la solidificazione.
Misure di prevenzione:
a) Asciugare la bacchetta di saldatura e pulire a fondo il superficie di saldatura e l'area circostante del pezzo.
b) Utilizzare una corrente di saldatura adeguata e operare correttamente.
L'inclusione di scoria è la scoria che rimane nella saldatura dopo la saldatura.
Precauzioni:
a) Pulire accuratamente la superficie di saldatura.
b) Rimuovere accuratamente la scoria tra gli strati durante la saldatura multistrato.
c) rallentare la velocità di cristallizzazione del pool fuso.
a) Crack caldo
La cricca a caldo è una cricca nel giunto saldato che si forma quando il metallo si raffredda in prossimità del solidus durante la saldatura.
Misure preventive:
Ridurre la rigidità strutturale, preriscaldare prima della saldaturaridurre le leghe, scegliere elettrodi a basso contenuto di idrogeno con una buona resistenza alle cricche, ecc.
b) Crepa fredda
La cricca a freddo è una cricca nel giunto saldato che si verifica quando si raffredda a una temperatura inferiore.
Precauzioni:
a) Utilizzare un elettrodo a basso contenuto di idrogeno, asciugare e rimuovere olio e ruggine dalla superficie del pezzo.
b) Preriscaldare prima della saldatura e trattare termicamente dopo la saldatura.
La penetrazione incompleta è un fenomeno in cui la radice del giunto saldato non è completamente penetrata.
Cause:
Angolo o spazio della scanalatura troppo piccolo, bordo smussato troppo spesso, scanalatura non pulita, elettrodo troppo spesso, velocità eccessiva velocità di saldatura, una corrente di saldatura troppo bassa e un funzionamento non corretto.
La fusione incompleta è un fenomeno in cui la fusione tra la saldatura e il metallo base non è completa.
Cause:
Scanalatura non pulita, diametro eccessivo dell'elettrodo e funzionamento non corretto.
Il sottosquadro è una scanalatura o una depressione lungo la parte di metallo di base del cordone di saldatura.
Cause:
Corrente di saldatura eccessiva, arco troppo lungo, angolo dell'elettrodo non corretto, ecc.
Cause di sollecitazione e deformazione da saldatura
Il riscaldamento locale durante la saldatura è la causa principale delle sollecitazioni e delle deformazioni di saldatura.
Forme di base della deformazione di saldatura
Misure di processo per prevenire e ridurre le deformazioni di saldatura
Misure di processo per ridurre le sollecitazioni di saldatura
Il processo di saldatura in cui l'arco brucia sotto uno strato di flusso, è nota come saldatura ad arco sommerso (SAW).
La SAW è caratterizzata da un assemblaggio automatico per l'innesco dell'arco e l'alimentazione dell'elettrodo, per cui viene anche definita saldatura automatica ad arco sommerso (SAAW).
La saldatura ad arco sommerso (SAW) offre numerosi vantaggi, tra cui:
Tuttavia, la SAW non è adatta a tutti i tipi di saldatura. È più adatta per la saldatura di cordoni piatti e lunghi e per saldature circonferenziali di grande diametro. Per saldature corte, a zig-zag, in posizioni strette e per saldature sottili. saldatura a piastraLa SAW potrebbe non fornire i risultati desiderati.
Saldatura a gas schermato che utilizza l'argon come gas di schermatura è nota come saldatura a gas inerte di tungsteno (TIG) o saldatura ad arco di argon.
L'argon, essendo un gas inerte, protegge l'elettrodo e il metallo fuso dagli effetti dannosi dell'aria.
In base al tipo di elettrodo utilizzato, Saldatura ad arco di argon possono essere ulteriormente classificati in due tipi:
Saldatura ad arco con elettrodo non fusibile ad argon
La saldatura ad arco ad argon con elettrodo non fuso è un tipo di saldatura ad arco ad argon in cui l'elettrodo viene utilizzato solo per generare un arco elettrico ed emettere elettroni. Il metallo d'apporto viene aggiunto separatamente.
Gli elettrodi comunemente utilizzati in questo processo sono elettrodi di tungsteno drogati con ossido di torio o ossido di cerio. Questi elettrodi hanno un'elevata capacità di emissione termica di elettroni, un elevato punto di fusione e un elevato punto di ebollizione (rispettivamente 3700K e 5800K).
Saldatura MIG
La saldatura a gas inerte di tungsteno (TIG) è nota per la bassa corrente e la scarsa penetrazione. Ciononostante, viene spesso utilizzata per la saldatura di leghe di spessore medio-alto, come ad esempio titanioalluminio, rame e altri. Ciò è dovuto alla sua capacità di raggiungere elevati livelli di produttività.
Di seguito sono riportate le caratteristiche principali della saldatura ad arco di argon (Saldatura TIG):
Saldatura a gas schermata che utilizza l'anidride carbonica (CO2) come gas di protezione è definita saldatura ad arco a gas metallico (GMAW) o saldatura a gas inerte metallico (MIG).
Lo scopo principale dell'utilizzo di CO2 come gas di protezione è quello di isolare l'area di saldatura dall'aria e prevenire gli effetti nocivi dell'azoto sul metallo fuso. Ciò contribuisce a mantenere l'integrità della saldatura e a produrre risultati di alta qualità.
Durante la saldatura:
2CO2=2CO+O2 CO2=C+O2
Pertanto, la saldatura viene effettuata in atmosfera di CO2, CO e O2 atmosfera di ossidazione.
Caratteristiche della saldatura schermata con gas ad anidride carbonica:
La saldatura a scoria (ESW) è una tecnica di saldatura che utilizza il calore generato dalla resistenza di una corrente elettrica che passa attraverso una scoria liquida per produrre una saldatura.
In genere, l'arco di saldatura è un arco libero, cioè solo una parte del gas nell'area dell'arco viene ionizzata e la temperatura non è sufficientemente elevata.
Tuttavia, quando l'arco libero viene compresso in un arco ad alta densità di energia, il gas nella colonna dell'arco si ionizza completamente e si trasforma in plasma, un quarto stato della materia costituito da ioni positivi e negativi.
Gli archi di plasma hanno temperature elevate (da 15.000 a 30.000K), alte densità di energia (fino a 480 kW/cm) e un'alta densità di energia.2) e flussi di plasma in rapido movimento (diverse volte la velocità del suono).
Esistono tre effetti di compressione in Arco al plasma Saldatura:
Questi tre effetti di compressione producono un arco di plasma con un diametro di soli 3 mm circa, ma con una densità di energia, una temperatura e una velocità dell'aria notevolmente migliorate.
Di seguito sono riportate le caratteristiche principali di Saldatura al plasma ad arco:
La saldatura a vuoto a fascio di elettroni (VEBW) è un processo di saldatura in cui un fascio di elettroni direzionale e ad alta velocità viene diretto verso il pezzo da saldare, convertendo la sua energia cinetica in energia termica e fondendo il pezzo da saldare.
Le caratteristiche principali della saldatura a fascio elettronico sottovuoto (VEBW) sono le seguenti:
Saldatura laser è un processo di saldatura che utilizza un raggio laser focalizzato per fornire calore alla saldatura.
Le caratteristiche principali della saldatura laser sono le seguenti:
Saldatura a resistenza è un processo di saldatura in cui la pressione viene applicata attraverso gli elettrodi dopo l'unione dei pezzi. Il calore di resistenza generato dalla corrente che attraversa la superficie di contatto del giunto e l'area circostante viene utilizzato per saldare i pezzi.
Esistono vari tipi di saldatura a resistenza, tra cui saldatura a punti, la saldatura a cordone e la saldatura di testa. Ognuno di questi metodi ha caratteristiche uniche e viene utilizzato per specifici scopi. applicazioni di saldatura.
La saldatura a punti è una tecnica di saldatura a resistenza in cui i pezzi da saldare sono uniti in un giunto circolare e posti tra due elettrodi. Il calore di resistenza generato dalla corrente che attraversa la superficie di contatto del giunto e l'area circostante fonde il metallo di base formando un punto di saldatura.
Questo metodo è utilizzato principalmente per fogli di saldatura e prevede tre fasi: il precarico per assicurare un buon contatto dei pezzi, l'accensione per formare una pepita e un anello di plastica in corrispondenza della saldatura, e la rottura del punto di forgiatura che consente alla pepita di raffreddarsi e cristallizzarsi sotto l'azione continua della pressione, dando luogo a un giunto saldato con una struttura densa e senza cavità di ritiro o crepe.
La saldatura a cordone è un tipo di saldatura a resistenza in cui il pezzo da saldare è disposto in una giunzione di testa o di testa e posizionato tra due elettrodi a rulli. I rulli esercitano una pressione sul pezzo in lavorazione mentre ruotano e la potenza viene applicata in modo continuo o intermittente per formare una saldatura continua. Questo metodo di saldatura è comunemente utilizzato per le strutture che richiedono saldature regolari e requisiti di tenuta, con spessori delle lamiere tipicamente inferiori a 3 mm.
Saldatura di testa è un processo di saldatura a resistenza che unisce due pezzi lungo l'intera superficie di contatto.
Saldatura di testa a resistenza
La saldatura di testa a resistenza è un processo in cui due pezzi sono uniti da un capo all'altro in un giunto di testa e vengono riscaldati allo stato plastico mediante calore di resistenza. La pressione viene quindi applicata per completare il processo di saldatura. Questo metodo è tipicamente utilizzato per la saldatura di pezzi di forma semplice, di piccolo diametro o lunghezza inferiore a 20 mm e con requisiti di resistenza ridotti.
Saldatura flash di testa
La saldatura di testa a caldo è un processo in cui due pezzi vengono assemblati in un giunto di testa e collegati a un'alimentazione elettrica. Le facce finali dei pezzi vengono gradualmente messe a contatto e riscaldate con una resistenza fino a raggiungere una temperatura prestabilita entro un certo intervallo di profondità. In questo modo si genera un flash che fonde il metallo terminale. L'alimentazione viene quindi interrotta e viene applicata rapidamente una forza di sollevamento per completare la saldatura.
La qualità del giunto della saldatura di testa è superiore a quella della saldatura a resistenza e le proprietà meccaniche della saldatura sono uguali a quelle del metallo base. Non è necessario pulire la superficie pre-saldata del giunto prima della saldatura.
La saldatura di testa è comunemente utilizzata per la saldatura di pezzi importanti e può essere impiegata per saldare sia metalli simili che dissimili, nonché fili metallici con uno spessore di soli 0,01 mm e barre e profili metallici con uno spessore di 20000 mm.
La saldatura per attrito è una saldatura a pressione processo che utilizza il calore generato dall'attrito tra le superfici dei pezzi da saldare per portare la faccia terminale allo stato termoplastico, quindi si esalta rapidamente per completare la saldatura.
Caratteristiche principali di Saldatura a frizione:
Superfici pulite: L'attrito generato durante il processo di saldatura elimina la pellicola di ossido e le impurità sulla superficie di contatto dei pezzi, dando luogo a una struttura densa e priva di difetti nel giunto saldato.
Compatibilità con Metalli diversi: La saldatura per attrito può essere utilizzata per saldare sia lo stesso metallo che metalli diversi, il che la rende adatta a un'ampia gamma di applicazioni di saldatura.
Alta produttività: La saldatura per attrito è nota per la sua elevata produttività, che la rende un metodo efficiente per la saldatura dei pezzi.
La brasatura può essere classificata in due categorie in base al punto di fusione del metallo d'apporto: brasatura dura e brasatura dolce.
Brasatura
La brasatura con un punto di fusione della saldatura superiore a 450°C è nota come brasatura dura. I metalli d'apporto utilizzati per la brasatura dura comprendono leghe a base di rame, argento, alluminio e altre leghe. I flussanti comunemente utilizzati sono borace, acido borico, fluoruro, cloruro, tra gli altri. I metodi di riscaldamento per la brasatura dura includono il riscaldamento a fiamma, il riscaldamento a bagno di sale, il riscaldamento a resistenza e il riscaldamento a induzione ad alta frequenza. La resistenza del giunto brasato può raggiungere i 490MPa, il che lo rende adatto a pezzi sottoposti a forti sollecitazioni ed esposti a temperature di lavoro elevate.
Saldatura
La brasatura con un punto di fusione della saldatura inferiore a 450℃ è nota come brasatura dolce. Le leghe stagno-piombo sono comunemente utilizzate come saldature morbide. Le soluzioni di colofonia e di cloruro di ammonio sono comunemente utilizzate come fondenti, mentre per il riscaldamento si ricorre al saldatore e ad altri metodi di riscaldamento a fiamma.
Le caratteristiche principali della brasatura sono le seguenti:
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