IT8147694A1 - Struttura a risalti per la saldatura elettrica a resistenza di lamiere. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

? corredo di una domanda di Brevetto per Invenzione. avente per titolo:

"Struttura a risalti per la saldatura elettrica a resistenza di lamiere

RIASSUNT

Risalto formato da un avvallamento su un lato e da una sporgenza sull'altro lato per la saldatura elettrica a resistenza di lamiere,di alluminio,

in cui con una forza di applicazione degli elettrodi riducente le resistenze di transizione o di passaggio agli elettrodi la sporgenza del risalto non viene sostanzialmente deformata (o ridotta) prima, dell'inserzione della corrente di saldatura.

La presente invenzione si riferisce ad un risalto per la saldatura a resistenza elettrica di lamiere metalliche, ad un procedimento per la produzione delrisalto come pure al sistema di utilizzazione del risalto.

Nel caso, della produzione di parti in grandi serie attraverso una saldatura a resistenza elettrica la saldatura a risalti nei metalli ferrosi.

rappresenta uno dei procedimenti di saldatura pi? frequentemente usato per ottenere collegamenti di qualit? superiore. In contrasto alla saldatura a punti nel caso della saldatura a risalti l?estensione del collegamento di saldatura non viene determinata notoriamente dalla superficie o area in sezione trasversale degli elettrodi, ma dall'area in sezione trasversale dei risalti. Da un lato in conseguenza di ci? l'area di saldatura e pertanto il percorso della corrente elettrica, la densit? della correntee la pressione unitaria per unit? d? superficie sono definite in maniera esatta e costante e d'altra parte sussiste anche la possibilit? di saldare un gran numero di risalti simultaneamente e in condizioni esattamente identiche e di impedire dispersioni.

In caso di metalli non ferrosi, in particolare alluminio e leghe di alluminio il noto pr?cedimento di saldatura a risalti non pu? essere eseguito in maniera sicura in caso di lamiere metalliche sottili. Ci? proviene dal fatto che l'alluminioio in contrasto con il ferro ppone alla corrente elettrica di saldatura una resistenza elettrica di granlunga inferiore e contemporaneamente conduce il calore generato dalla corrente elettrica in una maniera note volmente migliore e per conseguenza porta via il c?lore dalla zona che dev'essere saldata.

A ci? si aggiunge ancora la difficolt? supplementare che al momento dell'applicazione della forza esercitata dagli elettrodi necessaria per la saldatura sul pezzo in lavorazione rispettivamente sul risalto, tale forza dev'essere per conseguenza maggiore di quella esercitata in caso del ferro e che questa subisce un collasso prima che possa venire inserita la corrente elettrica. Se si lavora con una miore forza da parte degli elettrodi, allora i risalti possono andare incontro ad una combustione prima che sia realizzata la saldatura, per la ragione che nella zona di contatto fra il risalto e l lamiera metallica si genera una resistenza troppo elevata.

Per questa ragione ? gi? stata avanzata la proposta di prendere provvedimenti nel senso di applicare l'elettrodo in una maniera estremamente morbida sul pezzo in lavorazione e applicare per via di un meccanismo di commutazione a tempo regolabile l'intera forza degli elettrodi soltanto immediatamente prima dell'inserzione della corrente di saldatura.

Anche su macchine con sistemi di comando a programmi prestabiliti per la regolazione reciproca nel tempo dell'andamento della corrente elettrica e di quello della pressione non si potevano realizzare, secondo i noti pr?cedimenti, finora saldature a risalti soddisfacenti riproducibili a volont? per la produzione i parti, in grandi serie.

Ugualmente nella letteratura pi? recente in questo ramo (ad.esempio "Resistance Welding anual" Vol. 1, Pag. 44 Aluminium-Taschenbuch.13, Edizione;

1974, pagina 581) si sottolinea ripetutamente il fatto che la saldatura a risalti di alluminio non ? realizzabile in maniera sicura. Esiste bens? un'altra opera, Pfeider: 'Fachkunde des Widerstandsschweissens" sulla pagina 44 della quale ? riportato che la saldatura a risalti di metalli leggeri ? possibile con macchine appropriate . Un insegnamento in riguardo, alla realizzazione pratica di un tale sistema di saldatura non ? per contro dato.

Dalla letteratura come pure dalla prassi ? nota la saldatura di alluminio con risalti ottenuti per stampaggio e tale sistema si ? anche affermato. Risalti stampati possono essere previsti soltanto su parti massicce, ad esempio ai manici di padelle; alle lamiere metalliche o altre parti a pareti

sottili non ? possibile affatto di produrre risalti massicci in maniera vantaggiosa dal punto di vista

dei costi di produzione.

Il problema sul quale ? basata la presente invenzione consiste nel fatto di creare un risalto,con il quale possono essere saldate a risalto lamiere metalliche di alluminio, leghe di alluminio e simili in maniera sicura in particolare risulta possibile la saldatura a risalti multipli.

Un ulteriore problema della pr?sente invenzione sta nel fatto di creare un procedimento per la produzione del risalto che ? appropriato per la produzione di parti in grandi serie.

E' inoltre il compito della presente invenzione di real zzare la saldatura di alluminio e di leghe di alluminio con un minimo di energia, rispettivamente con un consumo per quanto possibile basso dellacorrente elettrica di rete.

Un ulteriore problema che sta alla base della presente invenzione consiste nel fatto di assicurare la produzione di collegamenti per saldatura a risalti di alluminio e di leghe di alluminio con una conformazione e riproducibilit? ineccepibili dal punto di vista metallurgico.

Secondo la presente invenzione questi prolemi vengono risolti secondo le rivendicazioni da 1 a 3.

presente invenzione verr? illustrata e descritta pi? dettagliatamente con riferimento a forme di realizzazione rappresentate a titolo di esempio.

Nei disegni:

la figura 1 rappresenta una vista in sezione effettuata attraverso un risalto stampato , la figura 2 rappresenta una vista in sezione effettuata attraverso un risalto convenzionale di forma rotonda.

la figura 3 rappresenta una vista in sazione trasversale effettuata attraverso un risalto longitudinale,

figura 4 rappresenta una vista in sezione effettuata attraverso un risalto del tipo a nervature anulari,

le figure 5/6 rappresentano un diagramma dell'andamento della corrente elettrica forza,

la figura 7 rappresenta una vista in sezione effettuata attraverso un utensile performa re risalti del tipo classico,

la figura 8 rappresenta una vista in se-

ziose eff?ttuata attravarso un utensile per formare risalti destinato a produrre un risalto secondo la figura 3 o 4,

la figura 9 rappresenta una vista in seione di una lente di saldatura appartenente ad un sistema di saldatura a risalti del tipo a nervature anulari di Al.

La figura 1 illustra un risalto stampato massiccio o pieno come esso pu? essere generato su pezzi in lavorazione in metalli leggeri massicci o pieni indicati con 2 attraverso una deformazione, ad esempio mediante stampaggio o per apporto di teriale. Tali risalti 1 resistono alla forza esercitata dagli elettrodi necessaria per mantenere una resistenza di passaggio elettrica uniforme da un l?to fra le superfici elettrodiche 3 e il pezzo in lavorazione 2 da saldare e quello 4 e dall'altro lato fra i pezzi in lavorazione 2 e 4.

La figura 2 illustra un altro risalto di forma rotonda stampato a forma cava, del tipo classico, indicato con 5, cos? come esso viene utilizzato generalmente nel caso di lamiere di ferro. In aso di metalli leggeri il risalto 5 subisce un collasso prima che possa venire inserita la corrente elettrica di saldatura e non si ottiene pertanto nessun collegamento per saldatura utile.

la figura 3 illustra la vista in sezione trasversale effettuata attraverso un risalto longitudinale 16 per alluminio e leghe di alluminio, che trova un campo di applicazione per la saldatura di flange strette, nelle quali non si ha a disposizione uno spazio sufficiente per realizzare un risalto anulare.

Entrambi i fianchi 18,19 hanno ottenuto, attraverso la grande deformazione plastica del materiale di base indicato con 17 negli utensili una resistenza meccanica superiore di approssimativamente il 50 % rispetto al materiale di base 17. I fianchi 18, 19 del risalto 16 cuneiforme, pressato informa apartire dal materiale di base (lamiera metallica) 17 racchiudono internamente un angolo ? di appr?ssimativamente 60? ed esternamente un angolo ? all'in circa di 90?.

Nella figura 4 ? rappresentata una forma di realizzazione di un risalto ad anello o a nervar tura anulare indicato con 7, come esso si ? dimostrato particolarmente vantaggioso per la saldatura di leghe di alluminio e di alluminio metallico. Il risalto 7 differisce dairisalti anulari comunemente usati nel caso dell'acciaio eternamente soprattutto per il fatto che presenta un numero di rapporto inferiore ossia circa da 1,5 a 3), che in questo caso, qualora desiderato, d? luogo ad una lente completamerute realizzata per saldatura secondo la figura 9.

Nelle zone 11 e 12 dei fianchi anche in questa forma del risalto viene ottenuto attraverso la deformazione un aumento della resistenza meccanica del materiale di base nella proporzione di approssimativamente il 50 %. Non soltanto l'aumento della resistenza,meccanica nei fianchi 11, 12 del risalto ma in questa forma di realizzazione in particolare anche la superficie circolare centrale 13 rimasta localmente invariata rispetto al materiale circostante 10 pu? trasmettere una aliquota sostanziale della forza esercitata dagli elettrodi al fianco interno 12 del risalto.

la forza complessiva degli elettrodi, si ripartisce, nel risalto 7 in conseguenza di ci? in maniera uniforme sopra entrambi i fianchi 11, 12, le linee di forza nel risalto (7, -16) presentano un andamento approssimativamente parallelo e sono indicate soltanto in maniera trascurabile rispetto alla verticale passante per il piano di saldatura. Con lo schiacciamento incipiente del risalto (7, 16) sotto l'azione della forza l? esercitata dagli elettrodi e in conseguenza al riscaldamento dovuto alla corrente elettrica di saldatura I si riduce visibilmente l'inclinazione delle linee di forza, l'entit? della pressione specifica per unit? di superficie fra i pezzi in lavorazione rimane sostanzialmente conservata.

Naturalmente il diametro d delrisalto non pu? essere previsto in una dimensione qualsivoglia grande, dato che il fabbisogno in corrente di saldatura aumenta approssimativamente con il quadrato rispetto al diametro d. Per uno spessore della lamier metallica uguale a 1,05 mm si ha un diametro d= 3 mm e un'altezza del risalto h = 0,7 mm ad esempio nel caso di un materiale composto di AlMg0,4 Si 1, 2come ci? si ? dirmostrato vantaggioso.

Un confronto con un risalto di forma rotonda avente una altezza h di mm e il medesimo diametro d dimostrava che nel caso di un caricamento con la forza F = 200 daN con un risalto secondo la figura 4 subentra una deformazione permanente corrispondente soltanto all'8% di h; nel caso di un risalto di forma rotonda per contro si ha una deformazione permanente corrispondente al 54 % di h.

In contrasto al noto sistema di produzione dei risalti in caso di materiali ferrosi, nei quali questi vengono sagomati con deformazione plastica libera (figura 7 i risalti secondo l'invenzione vengono stampati alla pressa (figura 8). La forma, geometrica dei risalti, in particolare dei fianchi 11, 12, 18, 19 ? pertanto identica in tutti i risalti previsti su un pezzo in lavorazione la deformazione plastica del materiale di base aviene con un punzone formatore e con una matrice di formatura 20, 21.

In particolare con gli utensili di formatura 20, 21 secondo la figura 8 da un lato possono essere mantenuti non soltanto gli angoli ? ma essi possono essere in genere soltanto in questo modo realizzati e dall'altro lato pu? essere realizzata la desiderata deformazione e per conseguenza il consolidamente del materiale nei fianchi 11, 12, 18,

E? di importanza il fatto che nel caso di un risalto di forma anulare l'area o superficie circolare centrale 13 presenta per lo meno il livell della superficie rimasta invariata della lamiera matallica accanto al risalto.

Per l'esperto del ramo ? evidente che una saldatura qualitativamente vantaggiosa non dipende unicamente dalla forma del risalto, ma anche che il materiale che dev'essere saldato e l?andamento nel tempo della forza esercitata dagli elettrodi e inarticolare quello della corrente elettrica di saldatura hanno una importanza essenziale.

L'elevata conduttivit? termica dell'alluminio e delle sue leghe richiede che l'energia di saldatura, vale a dire la corrente elettrica di sal datura, venga introdotta in un tempo brevissimo. Addizionalmente a cibasi aggiunge il fatto che i materiali a base di alluminio per le ragioni sopra menzionate (elevata conduttivit? elettrica, bassa resistenza elettrica interna),richiedono notoriamente correnti elettriche di maggiore intensit? che non i materiali ferrosi.

Con la conformazione, sopra,descritta dei isalti nella forma illustrata nelle figure 3, 4, insieme con un andamento di corrente di saldatura/forza degli elettrodi secondo,le figure 5/6 si possono ottenere in maniera sorprendente collegamenti di saldatura di qualit? estremamente elevate, riproducibili a volont? secondo la sezione rappresentata nella figura 9.

Nelle figure 5/6 con 14 ? indicato l'an -damento della corrente elettrica nel tempo t1 rispettivamente t1 t con-1-5 ? indicato l'andamento della forza degli elettrodi nel tempo da t0 a t4 la curva della corrente elettrica indicata con 14 nella figura 14 presenta difronte aquella rappresentata nella figura 5 una cosiddetta fase di rinvenimento di Una tale fase di rinvenimento pu? risultare utile o necessaria in caso di determinati materiali per prolungare il tempo di raffreddamento (migliore ricristallizzazione). Un aumento supplementare della pressione di saldatura (andamento indicato con linee a tratti e punti della forza degli elett rodi 15 nelle figure5 e 6) alla fina della fase di saldatura contriduisce ad impedireuna formazione di avit? di ritiro e di screpolature nella lente di saldatura.

La figura 9 illustra una vista in sezione trasversale di una lante di saldatura indicata con 22 appartenente ad una saldatura a risalti anulare fra due lamiere metalliche 23, 24 presentanti leghe di alluminio fraloro differenti. In nessuna delle due lamiere 23, 24 le superflci 25 vennero completamente liberate dallo strato d? ossido. Cionondimeno la macchina di saldatura ? completamante omogenea, simmetrica,e senza inclusioni.

Un ulteriore fattore da prendere in considerazione sta nella conformazione dell'ele ttrodo, rispettivamente della massa mossa del medesimo, dalla quale dipende il cosiddetto comportamento di assestamento. L'elettrodo deve poter seguire senza nessun ritardo il risalto in fase di fusione durante il brevissimo periodo di saldatura , per impedire che il materiale liquido possa spruzzare via tal medesimo.

Gli elettrodi sono referibilmente realizzati a superfici ampie, in modo tale che fra il pezzo in lavorazione e l'elettrodo si verifichi una bassa densit? di corrente elettrica e in conseguenza di ci? l'elettrodo sia esposto ad una usura estremamente bassa. Risulta perticolarmente vantaggiosa l'utilizzazione di una macchina di saldatura del tipo a convertitore di frequenza per la realizzazione della operazione di saldatura or ora descritta. Attraverso l'applicazione diuna saldatura ad unico impulso del tipo a corrente continua l'energia di saldatura pu? venire introdotta nel pezzo in lavorazione nel pi? breve tempo possibile.

In caso di simultanea saldatura di una pluralit? di risalti gli elettrodi vengono vantaggiosamente, supportati in maniera mobile ed elasticamente molleggiata, affinch? ciascun singolo risalto, venga investito dalla forza degli elettrodi, rispettivamente dalla corrente di saldatura esattamente nelle medesime condizioni.

Di fronte al tipo di collegamento per saldatura fino a questo momento realizzato in una maniera pi? o meno sicura di leghe a base di alluminio e di leghe di alluminio e simili,alla saldatura a punti, il sistema di collegamento per saldatura secondo la presente invenzione presenta un gran numero d vantaggi: aumento della produzione nella misura di un multiplo, per la ragione che simultaneamente possono essere saldati pi? risalti senza che si verifichino dispersioni e derivazione e senza che siano necessarie correnti di saldatura elevate in misura antieconomica, per conseguenza resistenza meccanica uniforme dei collegamenti piccola variazione della resistenza meccanica in presenza di oscillazioni delllintensit?. di corrente

aumento supplementare della produzione, dato che risulta un insudiciamento e consumo basso trascurabile degli elettrodi grazie alla minore densit? di corrente ai punti di contatto

qualit? costantemente uguale della saldatura a causa dell'assenza di leghe di apporto agli elettrodi

posizione corretta del collegamento per saldatura

Claims (10)

RIVENDICAZIONI

1. Risalto per la saldatura elettrica a resistenza di lamiere metalliche caratterizzato dal fatto che i fianchi (11, 12, 18, 19) del risalto (7, 16) presentano internamente un angolo ? compreso fra 45? e 75? ed esternamente un angolo ? compreso fra 60? e 100? e dal fatto che la resistenza meccanica del materiale nell'ambito dei fianchi ? superiore nella misura di approssimativamente il 50% al di sopra della resistenza meccanica del materiale di base situato in vicinanza (17).

2. Risalto secondo la rivendicazione 1, caratt?rizzato dal fatto che il risalto (7) ? rea? lizzato a forma di anello e l'area circolare centrale (13) ? situata nel medesimo piano in cui si trova il materiale di base attiguo.

3. Risalto secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il risalto (16) ? realizzato a striscia.

4. Risalto secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la superficie circolare centrale (13) supera di poco il piano dei materiale di base attiguo.

5. Risalto secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'angolo ? presenta un valore di 60? e l'angolo ? presenta un valore di 90?

6. Risalto secondo la ivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che nel caso del risalto anulare (7) il rapporto del diametro medio (d) dell'anello rispetto alla larghezza (b) della flangia? superiore a 3 (tre

7. Risalto secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la resistenza media dei fianchi (11, 12; 18, 19) presenta un valore superiore a quello della resistenza del materiale, di base nella proporzione di approssimativamente il 50%.

8. Procedimento per la produzione di un risalto del tipo ad anello o longitudinale, in particolare un risalto su lamiere metalliche e su arti a pareti sottili, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il risalto (7, 16) viene prodotto attraverso la deformazione plastica del materiale di base (10, 17) e ottiene la conformazione nelle giuste dimensioni attraverso la pressatura in forma del metallo allo stato fluido fra il punzone (20) e la matrice (21) dell'utensile.

9. Sistema di util?zzazione del risalto in particolare secondo la rivendicazione 1 per la saldatura di lamiere metalliche composte di alluminio e di leghe di alluminio.

10. Sistema di utilizzazione del risalto secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che le superfici delle lamiere metalliche ottenute di alluminio e di leghe di alluminio non debbono essere sottoposte prima della saldatura a nessun trattamento di spazzolatura o di molatura.