ITMI20100036A1 - WELDING METHOD WITH POINT RESISTANCE, PARTICULARLY FOR PIECES IN ALUMINUM AND MAGNESIUM ALLOYS. - Google Patents
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Description
Descrizione del Brevetto per Invenzione Industriale avente per titolo: Description of the Patent for Industrial Invention entitled:
"METODO DI SALDATURA A RESISTENZA A PUNTI, PARTICOLARMENTE PER PEZZI IN LEGHE DI ALLUMINIO E MAGNESIO" "POINT RESISTANCE WELDING METHOD, PARTICULARLY FOR PIECES IN ALUMINUM AND MAGNESIUM ALLOYS"
D E S C R I Z I O N E DESCRIPTION
Il presente trovato ha come oggetto un metodo di saldatura a resistenza a punti, particolarmente per pezzi in leghe di alluminio e di magnesio. The present invention relates to a spot resistance welding method, particularly for pieces made of aluminum and magnesium alloys.
Come è noto, la saldatura a resistenza a punti viene eseguita applicando, mediante due elettrodi conduttori di corrente, una certa pressione sui materiali da saldare. As is known, spot resistance welding is performed by applying a certain pressure on the materials to be welded by means of two current-conducting electrodes.
Chiudendo il circuito, le punte degli elettrodi agiscono a pressione sui pezzi ed, in seguito al passaggio di corrente, i due pezzi si saldano. By closing the circuit, the tips of the electrodes act under pressure on the pieces and, following the passage of current, the two pieces are welded.
La saldatura avviene subito dopo il passaggio di corrente; questo, per effetto Joule, determina il riscaldamento del materiale da saldare. The welding takes place immediately after the passage of current; this, due to the Joule effect, determines the heating of the material to be welded.
La saldatura di pezzi in lega di magnesio presenta delle difficoltà maggiori rispetto alla saldatura di leghe più comuni ed il compito del presente trovato è appunto quello di realizzare un metodo di saldatura a resistenza utilizzabile per pezzi in lega di magnesio. The welding of magnesium alloy pieces presents greater difficulties than the welding of more common alloys and the aim of the present invention is precisely to provide a resistance welding method that can be used for magnesium alloy pieces.
Questo ed altri scopi, che meglio appariranno evidenziati in seguito, sono raggiunti da un metodo di saldatura a resistenza a punti, particolarmente per pezzi in leghe di alluminio e di magnesio, caratterizzato dal fatto di comprendere l'applicazione di almeno due elettrodi, con una certa pressione sui materiali da saldare, costituiti da due lamiere sovrapposte; chiudere il circuito in maniera che le punte degli elettrodi agiscano a pressione sulle lamiere per effettuare la saldatura in un unico punto, per termofusione stilizzando una saldatrice provvista di elettrodi in grado di eseguire una saldatura con punto di fusione a 450°C per una durata della termofusione compresa tra 200 e 500 millisecondi. This and other purposes, which will appear more clearly later on, are achieved by a spot resistance welding method, particularly for pieces in aluminum and magnesium alloys, characterized in that it comprises the application of at least two electrodes, with a certain pressure on the materials to be welded, consisting of two overlapping sheets; close the circuit so that the tips of the electrodes act under pressure on the sheets to carry out the welding in a single point, by thermofusion stylizing a welding machine equipped with electrodes capable of performing a welding with a melting point at 450 ° C for a duration of thermofusion between 200 and 500 milliseconds.
Il metodo di saldatura costituente l'oggetto della presente invenzione comprende le seguenti fasi in sequenza: The welding method constituting the object of the present invention comprises the following steps in sequence:
- un primo accostaggio; - a first approach;
- un secondo accostaggio; - a second approach;
- un preriscaldo o prima saldatura; - a preheating or first welding;
- un primo intervallo o tempo freddo; - a first interval or cold weather;
- uno slope-up o rampa di salita - a slope-up or ramp up
- una seconda saldatura; - a second weld;
- uno slope-down o rampa di discesa; - a slope-down or descent ramp;
- un secondo intervallo; - a second interval;
- un rinvenimento o ricottura o terza saldatura; - a tempering or annealing or third welding;
- un terzo intervallo; - a third interval;
- un mantenimento o forgiatura; - a maintenance or forging;
- un intervallo di saldatura (automatico); - a welding interval (automatic);
- una fase di impulsi. - a pulse phase.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'oggetto del presente trovato risulteranno maggiormente evidenziati attraverso un esame della descrizione di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, del trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo nei disegni allegati, in cui: la figura 1 illustra, in una vista laterale, due lamiere sovrapposte unite da un punto di saldatura a resistenza; Further characteristics and advantages of the object of the present invention will become more evident through an examination of the description of a preferred but not exclusive embodiment of the invention, illustrated by way of non-limiting example in the attached drawings, in which: Figure 1 illustrates , in a side view, two superimposed sheets joined by a resistance welding point;
la figura 2 è una vista ingrandita del punto di saldatura della figura precedente. Figure 2 is an enlarged view of the welding point of the previous figure.
Con particolare riferimento ai simboli numerici delle suddette figure, il metodo di saldatura, secondo il trovato, costituisce una saldatura a resistenza autogena, per pressione, senza materiale d'apporto. With particular reference to the numerical symbols of the aforesaid figures, the welding method, according to the invention, constitutes an autogenous resistance welding, by pressure, without filler material.
La saldatura viene eseguita applicando, mediante due elettrodi, indicati con i numeri di riferimento 1 e 2, conduttori di corrente, una certa pressione sui materiali da saldare, in questo caso due lamiere sovrapposte indicate con i numeri di riferimento 3 e 4. Welding is performed by applying, by means of two electrodes, indicated with reference numbers 1 and 2, current conductors, a certain pressure on the materials to be welded, in this case two overlapping sheets indicated with reference numbers 3 and 4.
Chiudendo il circuito, le punte degli elettrodi 1 e 2 agi scono a pressione sulle lamiere 3 e 4, ed in seguito al passaggio di corrente le due lamiere si saldano in un unico punto 5. By closing the circuit, the tips of the electrodes 1 and 2 act under pressure on the plates 3 and 4, and following the passage of current, the two plates are welded in a single point 5.
Se si alimenta il circuito primario, la corrente che passa nel circuito secondario svilupperà un calore tanto più intenso i quanto più alta sarà la resistenza incontrata nelle varie sezioni. If the primary circuit is powered, the current passing through the secondary circuit will develop a more intense heat the higher the resistance encountered in the various sections.
La saldatura avviene subito dopo il passaggio di corrente; questo, per effetto Joule, determina il riscaldamento del materiale da saldare. The welding takes place immediately after the passage of current; this, due to the Joule effect, determines the heating of the material to be welded.
Secondo il presente trovato, la saldatura avviene sovrapponendo due lamiere in lega di magnesio, per termofusione utilizzando una saldatrice provvista di elettrodi in grado di eseguire una saldatura con punto di fusione a 450°C per una durata della termofusione compresa tra 200 e 500 millisecondi. According to the present invention, the welding takes place by superimposing two sheets of magnesium alloy, by thermofusion using a welding machine equipped with electrodes capable of performing a welding with a melting point at 450 ° C for a duration of the thermofusion of between 200 and 500 milliseconds.
Aumentando la pressione degli elettrodi, la resistenza sugli stessi diminuisce ed all'aumentare della pressione esercitata dagli elettrodi, aumenta anche la sezione reale di passaggio della corrente. By increasing the pressure of the electrodes, the resistance on them decreases and as the pressure exerted by the electrodes increases, the real section of current passage also increases.
Ciò è dovuto alla deformazione localizzata delle asperità superficiali che tendono pertanto ad avere una maggiore compenetrazione e di conseguenza una diminuzione della resistenza elettrica. This is due to the localized deformation of the surface asperities which therefore tend to have greater interpenetration and consequently a decrease in electrical resistance.
La saldatura ottenuta ha una forma a nocciolo fuso tra le due zone sottoposte a pressione; attorno al nocciolo, dove la temperatura non ha raggiunto la temperatura di fusione, si forma un sottile guscio di metallo allo stato plastico che la pressione salda lungo il piano di contatto. The weld obtained has a fused core shape between the two areas subjected to pressure; around the core, where the temperature has not reached the melting temperature, a thin metal shell is formed in the plastic state which the pressure welds along the contact plane.
Questa guaina, oltre ad impedire che il metallo fuso del nocciolo venga proiettato all'esterno sotto la pressione, lo protegge da qualsiasi ossidazione atmosferica. This sheath, in addition to preventing the molten metal of the core from being projected outside under pressure, protects it from any atmospheric oxidation.
La corrente elettrica è un parametro fondamentale nella generazione del calore necessario per effettuare la saldatura. The electric current is a fundamental parameter in the generation of the heat necessary to carry out the welding.
In particolare, sulla base della legge di Joule, si nota come, a parità di resistenza elettrica, quindi di pressione, e di tempo di saldatura, la corrente influenzi detto calore sulla base del quadrato del proprio valore. In particular, on the basis of Joule's law, it can be seen how, with the same electrical resistance, therefore pressure, and welding time, the current influences said heat on the basis of the square of its value.
Per tale motivo, le macchine per la saldatura a resistenza utilizzano trasformatori realizzati appositamente per innalzare la corrente di saldatura a valori anche superiori alle decine di migliaia d'Ampere. For this reason, resistance welding machines use transformers specially made to raise the welding current to values even higher than tens of thousands of amperes.
Tuttavia, oltre alla massima intensità della corrente, va considerato anche il suo andamento nel tempo, tenendo presente che la tipologia di alimentazione elettrica, comunemente disponibile nelle officine, è alternata monofase o trifase, However, in addition to the maximum intensity of the current, its trend over time must also be considered, bearing in mind that the type of power supply, commonly available in workshops, is single-phase or three-phase alternating,
Il tempo di saldatura è un parametro che risulta essere fortemente legato all'intensità di corrente ed alle caratteristiche del materiale saldato. The welding time is a parameter that is strongly linked to the intensity of the current and to the characteristics of the welded material.
La tendenza, nella saldatura a resistenza, è quella di incrementare le correnti di saldatura per potere conseguentemente ridurre i tempi di lavorazione, incrementando pertanto la produttività del processo. The tendency, in resistance welding, is to increase the welding currents in order to consequently be able to reduce the processing times, thus increasing the productivity of the process.
Agendo congiuntamente sulla corrente, sul tempo di saldatura e sulla pressione, è possibile realizzare la saldatura in più fasi o addirittura eseguire trattamenti termici direttamente sul punto saldato. By acting jointly on the current, on the welding time and on the pressure, it is possible to carry out the welding in several phases or even perform heat treatments directly on the welded point.
Sotto sono riportate, a titolo di esempio, alcune sequenze di saldatura, in cui, la corrente e la pressione possono essere modificate dall'operatore e variate, durante il ciclo stesso Below are reported, by way of example, some welding sequences, in which the current and pressure can be modified by the operator and varied during the cycle itself.
II metodo di saldatura secondo il presente trovato comprende le seguenti fasi in sequenza: The welding method according to the present invention comprises the following steps in sequence:
- un primo accostaggio; - a first approach;
- un secondo accostaggio; - a second approach;
- un preriscaldo o prima saldatura; - a preheating or first welding;
- un primo intervallo o tempo freddo; - a first interval or cold weather;
- uno slope-up o rampa di salita - a slope-up or ramp up
- una seconda saldatura; - a second weld;
- uno slope-down o rampa di discesa; - a slope-down or descent ramp;
- un secondo intervallo; - a second interval;
- un rinvenimento o ricottura o terza saldatura; - a tempering or annealing or third welding;
- un terzo intervallo; - a third interval;
- un mantenimento o forgiatura; - a maintenance or forging;
- un intervallo di saldatura (automatico); - a welding interval (automatic);
- una fase di impulsi. - a pulse phase.
Il primo accostaggio è il tempo che si imposta per permettere la chiusura degli elettrodi sul giunto. The first approach is the time that is set to allow the closing of the electrodes on the joint.
Il secondo accostaggio è il tempo utilizzato per permettere agli elettrodi di sviluppare costantemente la forza applicata. The second approach is the time used to allow the electrodes to constantly develop the applied force.
Il preriscaldo o prima saldatura è il primo tempo caldo che si ha a disposizione per iniziare il riscaldamento del giunto, Può essere utilizzato come tempo di saldatura ma, in generale, viene usato come "pre-riscaldo", quando le lamiere sono mal accostate anche dopo l'applicazione della forza agli elettrodi. The preheating or first welding is the first hot time that is available to start the joint heating. after applying force to the electrodes.
II primo intervallo viene utilizzato dopo il pre-riscaldo per riportare il giunto al calore iniziale. The first interval is used after pre-heating to bring the joint back to the initial heat.
Nella fase di slope-up o rampa di salita si imposta la fornitura della corrente di saldatura in modo graduale ed in un tempo predeterminato. In the slope-up or ramp-up phase, the welding current supply is set gradually and in a predetermined time.
La seconda saldatura è il tempo principale di passaggio corrente. Durante questa sequenza si effettua la reale formazione del nocciolo di saldatura. The second weld is the main current passing time. During this sequence, the actual formation of the welding core takes place.
Lo slope-down o rampa di discesa è una fase esattamente opposta allo slope-up in quanto, in questo caso si ottiene l'interruzione della corrente di saldatura, in modo graduale, nel tempo predeterminato. The slope-down or ramp-down is a phase exactly opposite to the slope-up since, in this case, the welding current is interrupted gradually over a predetermined time.
Il secondo intervallo è un altro tempo freddo utilizzabile nel caso si voglia effettuare anche un rinvenimento del giunto. The second interval is another cold time that can be used in the event that a tempering of the joint is also required.
Il rinvenimento o ricottura o terza saldatura è il terzo tempo caldo che si ha a disposizione per completare la fusione del giunto. Può essere utilizzato come tempo di saldatura, ma in generale viene usato come "rinvenimento" del punto quando si opera con rischio di effettuare punti estremamente fragili. Tempering or annealing or third welding is the third hot time available to complete the fusion of the joint. It can be used as welding time, but in general it is used as point "tempering" when working with the risk of making extremely fragile points.
Il terzo intervallo è il terzo tempo freddo, utilizzato in generale come intervallo fra gli impulsi. The third interval is the third cold time, generally used as an interval between impulses.
Il mantenimento o forgiatura è il tempo utilizzato per far raffreddare il punto di saldatura sotto l'azione della forza applicata agli elettrodi, in modo da far compenetrare le molecole del giunto fra di loro. The maintenance or forging is the time used to cool the welding point under the action of the force applied to the electrodes, so as to make the molecules of the joint penetrate each other.
L'intervallo per ripetizione è una fase utilizzata quando si vuole lavorare in automatico per avere dei punti consecutivi, tenendo premuto il pulsante o pedale di comando, questa funzione regola il tempo che l'operatore ha a disposizione per spostare il giunto sulla posizione successiva. The repetition interval is a phase used when you want to work automatically to have consecutive points, by holding down the button or control pedal, this function adjusts the time that the operator has available to move the joint to the next position.
La fase di impulsi permette di lavorare utilizzando degli impulsi di saldatura. The pulse phase allows you to work using welding pulses.
In questo caso il tempo da impostare viene fissato nella fase di terza saldatura, mentre l'intervallo fra gli impulsi viene regolato sulla fase del terzo intervallo. In this case, the time to be set is fixed in the third welding phase, while the interval between the pulses is adjusted to the third interval phase.
Normalmente si utilizzano gli impulsi per ridurre l'immissione troppo violenta della corrente, rendendola graduale e tale che il materiale da saldare, possa sopportarla senza creare processi di fusione del metallo incontenibili dagli elettrodi od inclusioni di ossidi nell'interno del nocciolo. Normally pulses are used to reduce the too violent introduction of the current, making it gradual and such that the material to be welded can withstand it without creating metal fusion processes that cannot be contained by the electrodes or inclusions of oxides inside the core.
La conformazione del circuito secondario è una variabile definibile e correggibile. The conformation of the secondary circuit is a definable and correctable variable.
La corrente che passa in tale circuito è a tutti gli effetti un campo magnetico, quindi più è esteso il circuito maggiore sarà l'estensione del campo magnetico e minore sarà il fattore di potenza, quindi bisognerà compensare questa diminuzione con un aumento dell'intensità di corrente. The current that passes in this circuit is in effect a magnetic field, therefore the more the circuit is extended, the greater the extension of the magnetic field and the lower the power factor, therefore it will be necessary to compensate for this decrease with an increase in the intensity of current.
L'entità della perdita di potenza nella saldatura al variare dell'ampiezza del circuito secondario si può osservare meglio tenendo in considerazione la curva di quest'ultimo. The extent of the power loss in welding as the secondary circuit amplitude varies can be better observed by taking into account the curve of the latter.
Si è in pratica constatato che il trovato raggiunge il compito e gli scopi prefissati. In practice it has been found that the invention achieves the intended aim and objects.
Naturalmente i materiali impiegati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi, secondo le esigenze. The materials used, as well as the dimensions, may of course be any according to requirements.
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