Risposte alle domande d'esame

ALIMENTAZIONE IN CORRENTE ALTERNATA

o Annullamento della tensione due volte ad ogni ciclo provocando lo spegnimento

dell’arco => necessità di nuovo innesco

o Sovrapposizione alla corrente di saldatura di una corrente in alta frequenza (500

kHz) che ha la funzione di mantenere ionizzata la zona dell’arco

o Circuito impiegato anche nelle macchine che operano in corrente continua per

l’accensione dell’arco all’inizio del processo

33. Generatori per saldatura TIG

• Curva caratteristica del generatore con modeste variazioni di I del punto di

funzionamento al variare della caratteristica dell’arco (ad esempio a causa della

variazione di L) rendendo il processo pressoché insensibile alle variazioni della

caratteristica dell’arco

• Corrente massima di saldatura fino a 600 A con tensioni comprese tra 10 e 30 V

34. Gas di protezione nella saldatura TIG

• Argon:

o facilmente reperibile

o più pesante dell’aria => azione di protezione efficace

• Elio:

o più leggero dell’aria => azione di protezione meno efficace

o richiede tensioni d’innesco dell’arco maggiori => saldatura con velocità più

elevate

• utilizzo fino al 25% di idrogeno per innalzare la tensione dell’arco => nocivo per alcuni

materiali (es: Al e Cu)

• utilizzo di azoto per incrementare la temperatura dell’arco nelle saldature delle leghe di

rame

35. Saldatura MIG/MAG

• elettrodo fusibile => deve essere alimentato con continuità

• più diffusa di quella con elettrodo rivestito e più veloce della TIG (2-8 kg/ora)

• MIG: per qualsiasi tipo di metallo

• MAG: per acciai

• Aspetti negativi:

o Ingombro pistola

o Limitazione distanza per presenza di cavo di alimentazione

o Difficoltà d’uso negli ambienti esterni per presenza di corrente

• Circuito di saldatura:

o Alimentatore usualmente a tensione costante (variazione modesta della

caratteristica dell’arco tradotta in una forte variazione di corrente e viceversa =>

facilità di controllo) e polarità inversa (elettrodo positivo)

o Pistola di saldatura (sistemi manuali) o torcia (sistemi automatici)

o Moto della torcia a spinta (se lascia il cordone dietro di sé, più lenta ma più

profonda) o a tirare (se lascia il cordone davanti a sé)

o Sistema di controllo del gas (attivo solo al passaggio di corrente)

o Eventuale circuito di raffreddamento della pistola (ad acqua nella MIG, ad aria

nella MAG)

36. Principali modalità di trasferimento del metallo nella saldatura MIG/MAG

• Modalità spray (arco spruzzato o spray arc)

o Condizioni operative: argon o argon + piccole quantità di O 2

o L’argon esercita un’azione di schiacciamento sull’estremità fusa dell’elettrodo,

che limita la dimensione delle gocce di fuso che si formano => gocce di diametro

inferiore a quello dell’elettrodo => bagno di fuso molto fluido

• Modalità globulare

o Condizioni operative: CO o CO + argon

2 2

o Gocce di dimensioni pari a 1.5 – 2 volte quello dell’elettrodo => possibile

contatto tra l’elettrodo e il pezzo per mezzo della goccia che non si stacca

(cortocircuito) => cordone piuttosto irregolare

• Modalità corto circuito

o Condizioni operative: CO o CO + argon (anche in atmosfera inerte); bagno di fuso

2 2

freddo => possibilità di saldare in qualunque posizione

o Avanzamento filo a una velocità tale per cui, prima del distacco della goccia,

questa viene in contatto con il bagno fuso del cordone che si sta generando =>

cortocircuito; il distacco del globulo fuso dall’elettrodo determina il ripristino

dell’arco

• Modalità arco pulsato

o Corrente di saldatura fatta variare continuamente tra due valori a una frequenza

pari o doppia a quella della rete; fasi:

▪ Corrente al valore massimo => trasferimento di metallo

▪ Corrente al valore minimo => interruzione del trasferimento del metallo

con arco acceso

o il trasferimento del metallo di apporto avviene sotto forma di goccioline

o gli elettrodi utilizzati possono avere diametro elevato

o particolarmente utile nelle saldature di Al e leghe termoresistenti

37. Saldatura elettrica per resistenza

• Utilizza l’effetto Joule come sorgente di calore per portare a fusione la zona di

contatto tra le lamiere da saldare, grazie al passaggio di corrente localizzato tra due

elettrodi che esercitano anche un’azione di compressione sulle parti da unire.

• Il riscaldamento deve essere intenso e di breve durata per limitare la quantità di

calore trasmessa per conduzione.

• La quantità di calore generata dal passaggio di corrente è proporzionale alla

resistenza esistente tra le superfici a contatto, che, essendo costituite da creste e

avvallamenti, rendono l’area di contatto effettiva minore di quella teorica, con

densità di corrente molto elevata in corrispondenza dei punti di contatto. La

resistenza di contatto tra elettrodo e lamiera è nettamente inferiore a quella tra

lamiera e lamiera a causa di:

o differenza di materiale (elettrodo in rame)

o maggiore pressione di contatto dovuta a una precisa localizzazione del

contatto

• Nella zona di interfaccia tra le lamiere deve essere raggiunta la temperatura di

fusione del metallo che le costituisce. La quantità di calore necessaria a questo scopo

è pari a: Q=V*d*[c*(T – T ) + Q ]

f amb f

Dove: V = volume del punto di saldatura

d = densità del materiale saldato

c = calore specifico del materiale allo stato solido

Q = calore latente di fusione

f

T = temperatura di fusione

f

Il calore sviluppato dal passaggio di corrente generato attraverso gli elettrodi sarà:

2

Q = r*R*I *t

Dove: r = rendimento

R = resistenza di contatto

I = intensità di corrente

t = tempo dell’operazione

Pertanto, la temperatura di fusione deve essere raggiunta grazie a un valore adeguato

di I e t, dove I dipende da:

o spessore del pezzo da saldare

o materiale

o diametro del punto di saldatura.

• Esiste in realtà un valore minimo di I, dipendente dal materiale in saldatura e dal

diametro del punto, al di sotto del quale la saldatura non avverrà (diagramma di

saldabilità):

o Zona d’incollaggio: zona al di sotto della curva inferiore in cui la saldatura è

impossibile

o Zona di spruzzatura: zona al di sopra della curva superiore in cui la zona fusa

del materiale giunge sino alla superficie di contatto elettrodo-lamiera,

provocando spruzzi di fuso

o Zona di saldatura: area di saldabilità tra le due curve

38. Elettrodi nella saldatura elettrica per resistenza

• Funzioni:

o Concentrare la corrente di saldatura nella zona desiderata

o Trasmettere lo sforzo di compressione necessario per l’operazione

o Dissipare il calore generato nel punto di contatto il più velocemente possibile

• Requisiti:

o Elevata conducibilità

o Bassa resistenza di contatto con le lamiere da saldare

o Elevata durezza e resistenza meccanica ad alta temperatura

• Caratteristiche fisiche che soddisfano i requisiti:

o Materiale: leghe di rame specifiche

o Diametro = 2*s + 2,5 (s: spessore delle lamiere da saldare), influenza il

diametro del punto di saldatura

o Raffreddati con circolazione d’acqua al loro interno

o Portati dalla pinza di saldatura che ha il compito di:

▪ Comandare la discesa dell’elettrodo

▪ Comandare l’accostamento al pezzo da saldare

▪ Applicare la forza di compressione

39. Scelta dei processi produttivi

Mira a stabilire la migliore corrispondenza tra requisiti di progetto e attributi di processo,

utilizzando opportuni modelli e dati storici in una procedura iterativa, in base a:

• Materiale: deve essere lavorabile dal processo scelto, in base alle sue caratteristiche

di formabilità/lavorabilità/colabilità/etc.

• Geometria/forma: deve essere ottenibile dal processo scelto, in base alla snellezza,

alla presenza di zone cave, sottosquadri, etc.

• Proprietà meccaniche: ciascun processo consente il raggiungimento di un livello

diverso di proprietà meccaniche (basse: fonderia in terra, elevate: lavorazioni

plastiche)

• Tolleranze e rugosità: ciascun processo consente il raggiungimento di un livello

diverso di finitura superficiale e di precisione (maggiori in lavorazioni plastiche a

freddo e per asportazione di truciolo, minori in fonderia e lavorazioni plastiche a

caldo)

• Dimensione del lotto e produttività (numero di pezzi da realizzare nell’unità di

tempo): si cerca il processo che dà maggior vantaggio economico (piccoli lotti:

asportazione di truciolo e fonderia, grandi lotti: stampaggio massimo e fonderia in

conchiglia)

• Costo e prezzo di vendita: determina la qualità della lavorazione

• Fattori umani: livello di formazione della manodopera (elevato: asportazione di

truciolo, etc; basso: fonderia, fucinatura, etc.)

• Fattori ambientali: basso impatto ambientale con asporotazione di truciolo senza

lubro-refrigerante, elevato per fonderia di leghe alto-fondenti

40. Classificazione dei processi produttivi

o Regno: insieme di tutti i processi

o Famiglia: processi con caratteristiche di produzione omogenee:

▪ Formatura

• primaria: permette di ottenere la forma fondamentale

• secondaria: modifica la forma e/o le proprietà

▪ Giunzione: permette di realizzare il collegamento tra due o più parti

▪ Finitura: conferisce al pezzo l’aspetto definitivo

o Classe: esplicita i singoli processi appartenenti a una specifica famiglia

o Membro: esplicita i processi che compongono ciascuna classe

o Attributi: esplicita le seguenti caratteristiche ottenibili da ciascun processo:

▪ Materiale

▪ Geometria/forma e dimensioni

▪ Proprietà meccaniche

▪ Tolleranze e rugosità

▪ Costo

▪ Dimensione ottimale del lotto

Esempio:

41. Strategie di selezione dei processi produttivi

1. Traduzione dei requisiti di progetto: identificazione di:

▪ Funzione del processo

▪ Vincoli imposti dal progetto riguardo a:

o Materiale

o Forma e dimensioni

o Tolleranze e rugosità

o Altri parametri relativi al processo

▪ Obiettivi da raggiungere

2. Screening: identificazione ed eliminazione dei processi che non permettono di

rispettare i requisiti definiti al punto 1 (vedi domanda 42), attraverso diagrammi di

selezione del processo e le incompatibilità con i vincoli imposti dal progetto

3. Classificazione dei processi rimasti dopo lo screening: in base alla l