Il processo tecnologico per creare una connessione permanente di materiali omogenei a causa della formazione di legami atomici è chiamato saldatura. In questo caso, nel punto di contatto, si verifica una densa fusione di due materiali in uno solo. Nonostante tale connessione sia stata utilizzata per molto tempo, la moderna saldatura dei metalli, i tipi e la tecnologia della sua implementazione vengono costantemente migliorati, il che consente di unire vari prodotti con maggiore affidabilità e qualità.
Caratteristiche della saldatura superficiale
L'intero processo di saldatura dei metalli procede in due fasi. In primo luogo, le superfici dei materiali devono essere avvicinate l'una all' altra dalla distanza delle forze di coesione interatomica. A temperatura ambiente, i metalli standard non sono in grado di unirsi anche se compressi con una forza significativa. La ragione di ciò è la loro durezza fisica, quindi il contatto quando ci si avvicina a tali materiali avviene solo in alcuni punti, indipendentemente dalla qualità del trattamento superficiale. È la contaminazione superficiale che influisce in modo significativo sulla possibilità di adesione dei materiali, perché film, ossidi e strati di atomi di impurità sono sempre presenti in condizioni naturali.
Pertanto, creando un contatto tra i bordi delle partipuò essere ottenuto sia a causa di deformazioni plastiche che si verificano a seguito della pressione applicata, sia in caso di fusione del materiale.
Nella fase successiva della saldatura dei metalli, la diffusione degli elettroni viene effettuata tra gli atomi delle superfici unite. Pertanto, l'interfaccia tra i bordi scompare e si ottiene un legame atomico metallico o legami ionici e covalenti (nel caso di semiconduttori o dielettrici).
Classificazione dei tipi di saldatura
La tecnologia di saldatura migliora costantemente e diventa sempre più diversificata. Ad oggi esistono circa 20 tipi di saldatura dei metalli, che sono classificati in tre gruppi:
- La saldatura a pressione viene eseguita mediante l'applicazione di energia meccanica, quando i legami tra i cristalli sono ottenuti mediante il metodo della deformazione plastica del materiale. Di conseguenza, il metallo inizia a fluire, spostandosi lungo la linea di giunzione delle parti, portando con sé uno strato di impurità contaminate. Il processo di deformazione e connessione delle superfici senza preriscaldamento è chiamato saldatura a freddo per metallo. In questo caso, si formano legami interatomici, che portano a uno stretto aggancio delle parti.
- La saldatura per fusione viene eseguita collegando i prodotti senza applicare pressione. Le fonti di calore in tale saldatura di metalli sono fiamma di gas, arco elettrico, energia del tipo a fascio. Durante la saldatura, le superfici si riscaldano e fondono, formando legami interatomici tra i due metalli e l'elettrodo, unendosi in un comune bagno di saldatura. Dopo raffreddamento e solidificazione della composizione, una colata continuacucitura.
- La saldatura termomeccanica del metallo viene eseguita utilizzando calore e pressione. Il luogo di giunzione del materiale viene prima riscaldato e quindi pressato. Il riscaldamento della parte gli conferisce la necessaria plasticità e l'azione meccanica unisce le parti del prodotto in una connessione monolitica.
Saldatura a fusione
Questo tipo di saldatura è ampiamente utilizzato sia in condizioni industriali che nella vita di tutti i giorni. La fusione dei metalli include:
- Saldatura ad arco. Viene prodotto creando un arco elettrico ad alta temperatura tra il metallo e l'elettrodo.
- Nel plasma bonding, la fonte di calore è un gas ionizzato che passa ad alta velocità attraverso un arco elettrico.
- La saldatura delle scorie viene eseguita riscaldando il flusso fuso (scorie) con corrente elettrica.
- L'incollaggio laser avviene elaborando la superficie metallica con un raggio laser.
- Nella saldatura a fascio di elettroni, il giunto viene riscaldato dall'energia cinetica degli elettroni in movimento nel vuoto sotto l'influenza di un campo elettrico.
- La saldatura a gas dei metalli si basa sul riscaldamento del punto di connessione con un flusso di fuoco, che si forma durante la combustione di ossigeno e gas.
Giunto di saldatura ad arco
La saldatura ad arco prevede l'uso di una sorgente di corrente con un grande valore nominale, mentre la macchina ha una piccola tensione. Il trasformatore è collegato contemporaneamente al metallopezzo ed elettrodo di saldatura.
Come risultato della saldatura del metallo con un elettrodo, si forma un arco elettrico, a causa del quale i bordi dei pezzi da unire vengono fusi. Nella zona d'azione dell'arco viene creata una temperatura di circa cinquemila gradi. Tale riscaldamento è sufficiente per fondere qualsiasi metallo.
Durante la fusione del metallo delle parti da unire e dell'elettrodo si forma un bagno di saldatura, in cui avvengono tutti i processi di adesione. Le scorie salgono sulla superficie della composizione fusa e formano uno speciale film protettivo. Nel processo di saldatura ad arco di metalli vengono utilizzati due tipi di elettrodi:
- non fondente;
- sciogliere.
Quando si utilizza un elettrodo non consumabile, è necessario introdurre un filo speciale nell'area dell'arco elettrico. Gli elettrodi consumabili si saldano in modo indipendente. Alla composizione di tali elettrodi vengono aggiunti speciali additivi, che non consentono all'arco di spegnersi e ne aumentano la stabilità. Questi possono essere elementi con un alto grado di ionizzazione (potassio, sodio).
Metodi di connessione ad arco
La saldatura ad arco viene eseguita in tre modi:
- Metodo manuale. In questo caso, tutte le fasi di giunzione vengono eseguite manualmente, utilizzando una semplice saldatura ad arco elettrico.
- Più produttiva è la saldatura semiautomatica dei metalli. Con questo metodo, la saldatura viene eseguita manualmente e il filo di apporto viene alimentato automaticamente.
- La saldatura automatica è supervisionataoperatore e tutto il lavoro viene svolto dalla saldatrice.
Tecnologia di saldatura a gas
Questo tipo di saldatura consente di collegare varie strutture metalliche non solo nelle imprese industriali, ma anche a casa. La tecnologia di saldatura dei metalli non è molto complicata, la miscela di gas durante la combustione scioglie i bordi superficiali, che sono riempiti con filo d'apporto. Durante il raffreddamento, la giunzione si cristallizza e crea una connessione forte e affidabile dei materiali.
La saldatura a gas ha molti aspetti positivi:
- La possibilità di collegare varie parti offline. Inoltre, questo lavoro non richiede una potente fonte di energia.
- L'attrezzatura per la saldatura a gas semplice e affidabile è facile da trasportare.
- La possibilità di eseguire un processo di saldatura regolabile, poiché è facile modificare manualmente l'angolo del fuoco e la velocità di riscaldamento della superficie.
Ma ci sono anche degli svantaggi nell'utilizzo di tali apparecchiature:
- L'area riscaldata ha un'ampia superficie, che influisce negativamente sugli elementi vicini della parte.
- Impossibile automatizzare il processo di saldatura.
- La necessità di osservare rigorosamente le misure di sicurezza. Lavorare con una miscela di gas comporta un elevato rischio di esplosione.
- Lo spessore del metallo per una connessione di qualità non deve essere superiore a 5 mm.
Scoriesaldatura
Questo tipo di connessione è considerato un modo fondamentalmente nuovo per ottenere una saldatura. Le superfici delle parti da saldare sono ricoperte di scoria, che viene riscaldata a una temperatura superiore alla fusione del filo e del metallo base.
Nella fase iniziale, la saldatura è simile alla saldatura ad arco sommerso. Quindi, dopo la formazione di un bagno di saldatura di scorie liquide, l'arco smette di bruciare. L'ulteriore fusione dei bordi della parte viene effettuata a causa del calore che viene rilasciato durante il flusso di corrente. Una caratteristica di questo tipo di saldatura dei metalli è l'elevata produttività del processo e la qualità della saldatura.
Giunto di saldatura a pressione
L'unione di superfici metalliche mediante deformazione meccanica viene spesso eseguita nella produzione industriale, poiché questa tecnologia richiede apparecchiature costose.
Per la saldatura a pressione includere:
- Aggancio a ultrasuoni di parti metalliche. Eseguito da vibrazioni di frequenza ultrasonica.
- Saldatura a freddo. Si realizza sulla base della connessione interatomica di due parti creando una grande pressione.
- Metodo forgia-forgia. Conosciuto fin dall'antichità. Il materiale viene riscaldato in una fornace e quindi saldato mediante forgiatura meccanica o manuale.
- Saldatura a pressione di gas. Molto simile al metodo del fabbro, per il riscaldamento viene utilizzata solo l'attrezzatura a gas.
- Collegamento elettrico del contatto. È considerato uno dei tipi più popolari. Con tale saldatura, il riscaldamento del metallo viene effettuato facendo passare una corrente elettrica attraverso di esso.
- Nella saldatura a diffusione, la forza di pressione sul metallo è bassa, ma è richiesta un'elevata temperatura di riscaldamento del giunto.
Puntatura
Le superfici da unire in tale saldatura si trovano tra due elettrodi. Sotto l'azione della pressa, gli elettrodi comprimono le parti, dopodiché viene applicata la tensione. Il sito di saldatura è riscaldato dal passaggio di corrente. Il diametro del punto di saldatura dipende interamente dalle dimensioni della piazzola di contatto dell'elettrodo.
A seconda di come sono posizionati gli elettrodi rispetto alle parti da unire, la saldatura a contatto può essere unilaterale o bilaterale.
Ci sono molti tipi di saldatura a resistenza che funzionano secondo un principio simile. Questi includono: saldatura di testa, saldatura continua, saldatura del condensatore.
Sicurezza
Il lavoro con apparecchiature di saldatura è associato a molti fattori pericolosi per la salute dell'operatore. Temperature elevate, ambienti esplosivi e fumi chimici dannosi richiedono che una persona osservi rigorosamente le misure di sicurezza:
- Tutte le apparecchiature e i dispositivi elettrici devono essere adeguatamente collegati a terra e isolati.
- È necessario lavorare con tute e guanti asciutti. Per proteggere la pelle del viso e degli occhi, assicurati di utilizzare una maschera con vetro scuro.
- Un kit di pronto soccorso e un estintore devono essere presenti sul posto di lavoro del saldatore.
- Il locale in cui vengono eseguiti i lavori di saldatura deve essere ben ventilato.
- Il lavoro non deve essere eseguito in prossimità di oggetti infiammabili.
- Non lasciare le bombole del gas incustodite.
Esistono numerosi tipi di saldatura dei metalli, che il saldatore decide di scegliere, in base alla disponibilità delle attrezzature e alla capacità di ottenere il risultato di lavoro desiderato. Il saldatore deve conoscere il dispositivo e i principi di lavoro su determinate apparecchiature.
