Procedimenti plasma e TIG. Applicazioni di saldatura automatica

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2 Procedimenti plasma e TIG usati in applicazioni automatiche 4775-004 L’arco plasma: un fenomeno presente in natura che SAF ha imparato a controllare. Il termine PLASMA si applica ai gas la cui temperatura supera i 3000° C alla pressione atmosferica. Sulla scala delle temperature può essere considerato come il quarto stato della materia dopo il L’arco plasma è oggi largamente usato nell’industria chimica, meccanica e siderurgica. Come leader di mercato in questo settore, SAF ne ha fatto un potente utensile di taglio e saldatura. E’ universalmente riconosciuto che il procedimento di saldatura al plasma rappresenta la maggior evoluzione tecnologica a partire dal procedimento TIG ad arco libero, con elettrodo infusibile sotto gas di protezione. Arco Plasma: altissima temperatura + fascio concentrato = miglior produttività PLASMA Temps °K 4 000 à 10 000 10 000 à 16 000 16 000 à 24 000 ≥ 24 000 1 - gas plasma 2 - arco plasma ARC PLASMA - 150 A - 28 V • L’arco rimane ristretto quando fuoriesce dall’ugello che è raffreddato energicamente • La zona tra 10000° K e 16000° K è trasferita sul pezzo sotto forma di fascio concentrato TIG Temps °K 4 000 à 10 000 10 000 à 16 000 L’ARCO LIBERO (TIG) - 150 A - 14 V •l’arco ha forma conica e una porzione significativa della sua energia è dissipata attraverso le zone periferiche • inoltre la zona a più alta temperatura rimane troppo vicina all’elettrodo per poter essere utilizzata 1 2 3 4 3 - gas di protezione 4 - effeto “key hole” A - gas di protezione B - arco TIG B A 4775-002 4775-003 Nel disegno in basso a sinistra appare chiaramente dall’esame delle isoterme, come la distribuzione dell’energia nell’arco si modifica: In plasma, la zona di temperatura compresa fra 16000° K e 24000° K fuoriesce dalla punta. La zona con temperatura compresa fra 10000° K e 16000° K è interamente trasferita sul pezzo da saldare, il getto dell’arco plasma lo attraversa e genera l’effetto “key hole”. In arco libero (TIG), la zona a più alta temperatura è troppo vicina all’elettrodo per essere utilizzata. Considerando poi la zona con temperatura compresa tra 4000° K e 10000° K si nota che questa è stretta in Plasma e più estesa in TIG. L’arco in tale zona non è privo di effetti sul bagno di saldatura: provoca la fusione degli strati superficiali del materiale creando una transizione morbida e raccordata tra il metallo fuso e quello base. Questa zona però ha dimensioni eccessive nel procedimento TIG tali da limitarne le prestazioni.
solido, il liquido e lo stato gassoso. Il plasma consiste in gas ionizzato (atomi o molecole) ed elettroni; in natura si crea ad esempio per effetto dei lampi. A partire dal 1960, soprattutto ad opera della SAF, la parola “plasma” ha acquisito il significato di elevata concentrazione di energia provocata dalla contrazione di un arco attraverso un diaframma od un ugello. Spessori saldabili Spessore massimo saldabile in giunti testa a testa in piano con una sola passata e completa penetrazione. Questo spessore massimo saldabile in passata singola si riduce nei seguenti casi: • saldature in frontale e verticale ascendente • diametri piccoli e tubi spessi A seconda dello spessore da saldare si utilizzerà la procedura plasma key hole, plasma deconfinato, TIG o microplasma. 0,06 0,5 1,0 2,5 3,0 6,0 8,0 10 mm Microplasma Plasma deconfinato o TIG Microplasma Plasma deconfinato o TIG Plasma deconfinato Acciaio inossidabile tipo 304 : Ar, Ar + H2 (5%) Titanio : Ar, Ar + He Plasma key hole Plasma key hole Acciaio al carbonio : Ar, Ar + He Plasma key hole Gas per protezione inversa: il medesimo della protezione della torcia o azoto Spessore Elettrodo TIG manuale Plasma (M.M.A.W) (G.T.A.W.) (P.A.W.) 3mm 8mm > 8mm 1mm 1mm 70¡ 2mm 70¡ 2mm 1,5 mm 1,5 mm 80¡ 1mm 1,5 mm 1,5 mm 1,5 mm Saldatura in passata singola senza preparazione : Acciai al carbonio ed inossidabili austenitici fino a 8mm di spessore, titanio fino a 10mm Esempio di aumento della produttività con acciaio al carbonio spessore 5 mm - Saldatura ad elettrodo rivestito: preparazione giunto + 2 passate a 15 / 20 cm/min + molatura - Saldatura TIG manuale: preparazione giunto + 2 passate a 10 cm/min - Saldatura plasma con key hole: 1 passata a 40 cm/min 70¡ 75° 5mm Vantaggi del plasma • Rapidità di processo e deformazioni limitate: si riducono o si eliminano le lavorazioni per ripristinare la geometra iniziale. Viene rispettata la composizione chimica del materiale base, il che evita i problemi legati alla corrosione. Sovraspessore limitato, cosa che permette di evitare le operazioni di molatura. • Eccellente estetica del cordone, cosa tanto più importante quanto più le saldature sono visibili, con grande riproducibilità della qualità. Riduzione dei tempi di preparazione: per saldature testa a testa fino ad 8mm non è necessario il cianfrino. • Riduzione del tempo di saldatura fino a 4 o 5 volte rispetto alla saldatura manuale ad arco, garantendo una completa penetrazione grazie alla tecnica del getto plasma che attraversa lo spessore del materiale nei giunti testa a testa. • Risultati di qualità sempre al massimo livello rispetto ai controlli più severi, garanzia di una elevata riproducibilità. • Grazie ad una gestione perfetta dei parametri, la qualità della saldatura è sempre alta anche nella sovrapposizione dei cordoni per la chiusura del keyhole. 3
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