Metallurgia delle Polveri e Saldatura: Processi, Vantaggi e Svantaggi

Metallurgia delle Polveri

Vantaggi

• Riduce al minimo la perdita di materie prime e utilizza solo la quantità di polvere necessaria per realizzare il prodotto finale.
• Fornisce un controllo preciso dei limiti della composizione.
• È possibile eliminare o ridurre al minimo le operazioni di lavorazione.
• Tutte le operazioni sono suscettibili di automazione.
• Buone finiture superficiali sono realizzate senza i segni propri allo stampaggio.
• È l'unica tecnica che permette una porosità controllata e una distribuzione interna di ossidazione molto adatta per la tempra.
• Evita la segregazione.
• Consente di ottenere un numero molto grande di parti che non può essere fatto con metodi convenzionali.

Svantaggi

• Le opere dovranno avere una forma che facilmente estratta dallo stampo, limitando così le possibilità del design.
• La superficie della camera è limitata dalla forza della stampa, che spesso supera le 500 tonnellate.
• Le parti fatte con metallurgia delle polveri non possono avere le stesse proprietà meccaniche di quelle ottenute con metodi convenzionali.
• Il fattore economico è molto importante in questo processo a causa del costo elevato degli acciai legati o del carburo di tungsteno per lo stampo.

Compattazione

Tale operazione mira a formare la polvere di metallo nelle dimensioni e nella forma desiderata, dando loro la forza e la coerenza necessaria per essere manipolati con attenzione per la sinterizzazione. La coesione del prodotto compresso può essere considerata come un raffreddamento dei punti di saldatura delle polveri in contatto ed è fatta introducendo la polvere in uno stampo che dovrebbe essere facile da produrre con alta resistenza all'usura e quindi di solito sono fatti di acciaio solido e carburo di tungsteno. La polvere è sottoposta a pressione che può variare tra 800 e 20.000 kg / cm². La maggior parte delle norme in genere 40.000 kg / cm².

Sinterizzazione

Nella metallurgia delle polveri, la sinterizzazione è l'operazione principale ed è progettata per dare coesione e forza al prodotto. Il riscaldamento serve a portare la massa di polvere ad una temperatura inferiore al punto di fusione (la temperatura di frittura). È circa 2/3 a 4/5 della temperatura di fusione, abbastanza a lungo perché le particelle si saldino insieme e il componente, spesso poroso, acquisisca una resistenza meccanica sufficiente. Tutto questo avviene in atmosfera protettiva.

Saldatura

Il processo di saldatura può essere definito come un legame fisso o permanente tra metalli, in cui l'adesione avviene con apporto di calore a una temperatura adeguata con l'applicazione di pressione, con o senza aggiunta di metallo fuso o leghe.

Metallurgicamente, è considerato un processo complesso che si verifica quando la distanza tra gli atomi nelle superfici che si incontrano è tale che ciascuno può sviluppare le forze interatomiche che causano l'adesione. I tipi più comuni sono:

• Saldature eterogenee: quelle che avvengono tra metalli di diversa natura, con o senza apporto di metallo quando il metallo o l'insieme sono diversi dal metallo d'apporto ma uguali. I più comuni sono la saldatura dolce e la brasatura (o saldatura forte), che a sua volta può essere gialla o d'argento.
• Saldature omogenee: sia i metalli che il metallo d'apporto sono della stessa natura. I più comuni sono la forgiatura, la fusione, l'alluminotermia, gli ultrasuoni, l'attrito e, all'interno di questi, l'arco elettrico e la resistenza.

Saldatura Dolce

Viene eseguita unendo pezzi che possono essere dello stesso metallo o di metalli diversi, utilizzando una lega metallica a basso punto di fusione, sempre inferiore a 500°C. È molto facile da fare, ma ha i seguenti svantaggi:

• La sua forza è leggermente inferiore a quella dei metalli saldati.
• La presenza di metalli dissimili con potenziale galvanico, in presenza di umidità, può causare corrosione delle celle, producendo un colore scuro nella zona di saldatura e, infine, distruggendola.
• La resistenza meccanica è dell'ordine di 10-15 kg/mm².

È consigliata solo per l'uso in alcune parti, quando devono rimanere perfettamente asciutte. Sono utilizzate anche per garantire una buona tenuta in contenitori che devono contenere liquidi non aggressivi o gas sotto pressione e per stabilire contatti regolari nei collegamenti elettrici. È principalmente usata per saldare pezzi di zinco, stagno, latta, rame e sue leghe e, a volte, alluminio. La lega più ampiamente usata è composta da stagno e piombo.

Brasatura (Saldatura Forte)

Vengono utilizzate leghe metalliche di riempimento con fusione oltre i 500°C, ma comunque inferiore a quella dei metalli da unire. In nessun caso si verifica la fusione di uno di essi durante la saldatura. A seconda del metallo saldato, si distinguono:

• Brasatura gialla: avviene a temperature comprese tra 650 e 950°C, utilizzando come metallo di riempimento ottone a forma di filo. Viene utilizzata per la saldatura di ferro, rame e sue leghe e, in generale, per metalli e leghe con temperatura di fusione oltre i 900°C. Si raggiunge di solito una resistenza alla trazione dell'ordine di 25-35 kg/mm².
• Brasatura d'argento: si differenzia dalla brasatura gialla per il metallo d'apporto e per la tecnica di funzionamento, che è completamente diversa. Nella brasatura gialla potrebbe esserci spazio libero tra le superfici da unire, ma in quella d'argento questo spazio dovrebbe corrispondere il più possibile, poiché la massima resistenza si ottiene quando il divario varia tra 0,03 e 0,05 mm, in quanto la lega d'argento deve penetrare per capillarità. Questa lega è a base di argento con rame, zinco e cadmio. L'applicazione più diffusa è la saldatura di inserti in metallo duro come Vidia (prodotto sinterizzato ad alta resistenza) per i manici degli utensili.

Saldatura a Forgia

È il metodo tradizionale usato dai fabbri. Prevede il riscaldamento del legante in un forno ad una temperatura vicina a quella di fusione, ottenendo così una plasticità corretta e quindi forgiando insieme. È necessario che le superfici di contatto siano completamente pulite e che il contatto tra i due sia il più perfetto possibile. Di solito è applicato all'acciaio a basso contenuto di carbonio e la temperatura di riscaldamento è di circa 1300°C.

Saldatura Alluminotermica

Chiamata anche termite. Richiede come riempitivo per la saldatura dei metalli e il calore per il legante di ferro liquido surriscaldato, ottenuto dalla reazione esotermica altamente tra alluminio e ossido di ferro finemente suddiviso.

Come fonte di energia viene usata la termite, una miscela di alluminio e ossido di ferro nel rapporto di 1 a 3, a cui possono essere aggiunte ferroleaghe. La reazione avviene ad una temperatura di circa 3000°C, sufficiente a fondere il ferro che funge da metallo d'apporto.

Le sue applicazioni principali includono la saldatura di sezioni molto spesse senza rimuoverle, come rotaie della ferrovia, alberi di grandi dimensioni, cremagliere di locomotive, banchi motori di grandi dimensioni. È anche ampiamente usata nella saldatura di conduttori elettrici a terra.

Il principale vantaggio rispetto ad altre procedure è che si ottiene la saldatura su tutta la sezione, piuttosto che in strati successivi.

Saldatura a Punti a Ultrasuoni

Viene realizzata presentando due piastre messe in pressione di contatto tra due sonotrodi a vibrazioni ultrasoniche che trasmettono queste cause e l'attrito, scorticando l'energia del cristallo delle piastre poste a contatto e, infine, saldando perfettamente.

Saldatura a Gas o Fusione a Gas

In questo processo, il calore necessario per fondere i bordi dei pezzi da unire e il metallo d'apporto proviene dalla combinazione di un gas (acetilene, idrogeno, metano, etano, propano, butano, ecc.) con l'ossigeno nella punta di una torcia chiamata accenditore, il cui diametro sarà maggiore con l'aumentare dello spessore e della conducibilità termica del legante. La combustione di acetilene con ossigeno porta ad una fiamma che fornisce la temperatura massima che può essere realizzata con questa procedura, nell'ordine di 3500°C. È la più adatta per la saldatura di pezzi sottili e le sue applicazioni sono limitate dalla temperatura più bassa che fornisce la fiamma rispetto all'arco. Come per la saldatura di pezzi di spessore, è necessario preriscaldare le superfici da saldare.

Ossitaglio

Si tratta di un procedimento giurisdizionale da parte di metallo ardente, localizzato con un flusso di ossigeno. Si tratta di una torcia axiacetilénico domanda per fondere il metallo e un flusso di aria o ossigeno sotto pressione per abbandonare il metallo fuso. La fiamma della torcia di taglio procedura è basata su preriscaldare il metallo rosso con la fiamma e bruciarlo con un flusso di ossigeno a pressione. Il team è composto dagli stessi elementi che la saldatura a gas e la torcia è diversa nel senso che ha aggiunto un condotto o lancia per il taglio di ossigeno. È ampiamente usato in demolizione e di lavoro sotto l'acqua e in questo caso la pressione di uscita del gas deve essere maggiore con l'aumentare della profondità a cui lavorano.

Saldatura ad Arco

È la procedura più diffusa per unire pezzi di metallo. Il calore concentrato viene utilizzato per la saldatura ad arco fusione con o senza metallo di apporto. I termini e le condizioni di funzionamento dell'arco dipendono dalla natura degli elettrodi e del gas interposto nell'arco. L'energia prodotta viene distribuita anodo 43%, 36% al catodo e il resto alla colonna di gas. Pertanto, il calore viene usato per riscaldare e fondere il metallo è del 60%, il resto viene dissipato nell'ambiente. Per avviare l'innesco o stabilire un contatto tra l'elettrodo e il pezzo da lavorare. Ciò causa un corto circuito che crea una corrente elevata. Joule bagliore rosso che, come la punta dell'elettrodo come la zona di contatto del pezzo. In queste condizioni, gas ionizzato che si trova nelle vicinanze del contatto, se più millimetri separa l'elettrodo dal pezzo in lavorazione, il passaggio di corrente attraverso il gas ionizzato e provoca la saldatura ad arco luminoso o fiamma. Quando l'arco si verifica, l'energia termica sprigionata rende miscela sia la fine del elettrodo metallico e la zona della parte situata di fronte ed entrambi sono intimamente mescolate. La penetrazione dell'arco si misura con lo spessore del metallo a fondere sotto l'elettrodo e come tale viene consumato, deve essere rivolgersi a loro sul pezzo, per mantenere costante la lunghezza d'arco, perché se diventa troppo grande l'arco è spento. La stabilità di un arco sarà maggiore, ma questa distanza può essere variato senza uscire. In genere, l'arco di corrente è più stabile l'alternativa.

Saldatura ad Arco in Atmosfera Inerte

Questo processo si basa sull'isolare l'arco e il metallo fuso dall'aria ambiente con un gas inerte. A tal fine, impiegano gas nobili, idrogeno e anidride carbonica. Le procedure più comuni sono:

• Saldatura ad arco con elettrodi schermati e gas inerti refrattari (TIG). L'arco è fatto saltare in aria in un ambiente neutro di elio o argon tra la parte e l'elettrodo di tungsteno (tungsteno). Il metallo d'apporto è fornito da una bacchetta di saldatura e non rivestiti composizione simile a quella dei pezzi da unire.
• La saldatura ad arco di idrogeno atomico. Il riscaldamento è ottenuto facendo saltare in aria l'arco iscrisse due elettrodi di tungsteno in un'atmosfera di idrogeno.
• La saldatura ad arco e di consumo di gas inerte elettrodo (MIG). Questa procedura sostituisce l'elettrodo di tungsteno da un filo di metallo nudo apporto di composizione simile a parti da unire ottenere automaticamente titolare haciendosele con una velocità pari a quella consumata in un arco in atmosfera di elio o argon.
• Di saldatura ad arco-di anidride carbonica (MAG). Si tratta di una variante di quanto sopra, in cui viene sostituito l'elio da asciutto o argon CO2 con una purezza del 99%, perché è molto più economico.

Saldatura a Resistenza Elettrica di Riscaldamento

È basato su effetto Joule e porta le procedure in cui il riscaldamento è prodotto facendo passare una corrente elettrica attraverso le parti di piccolo spessore. I più tipici sono:

• Saldatura a punti. Nei suoi pezzi da unire sono posti tra due elettrodi si sovrappongono le compresse e passare una corrente elettrica di alta intensità e bassa tensione. Sotto gli elettrodi, tra le due parti, sviluppa la quantità massima di calore ottenuto per saldatura a resistenza in forma di lenticchie. La distanza tra i punti devono essere al di sopra di un certo valore deve essere tanto maggiore quanto maggiore la conducibilità dei metalli da saldare come altrimenti definire il circuito di corrente di saldatura in precedenza. E 'il tipo di saldatura a resistenza più comunemente utilizzati essenzialmente i settori automotive, aeronautica ed elettrodomestici.
• La giuntura della saldatura è una variante di quanto sopra ed i punti sono perfettamente conseguente a filo continuo e sigillata. Gli elettrodi sono ora trasformando rulli che portano corrente alle parti di esercitare pressioni su di loro. È usato per i serbatoi a tenuta stagna con pareti sottili della saldatura di petrolio, gas, acqua, ecc Anche per fare tubi, secchi, parafanghi auto, ecc

Metallurgia della Saldatura

Le saldature sono complessi processi metallurgici che interessano le caratteristiche delle parti saldate che richiedono riscaldamento e possono causare cambiamenti nelle microstrutture simili a quelli ottenuti con il trattamento termico e il metallo che si scioglie in saldatura è soggetto a gli stessi principi di fusione e solidificazione e quindi possono produrre difetti come l'assorbimento dei gas che causano soffiature, reazioni con gas atmosferici e la formazione di gas nocivi, separazione dei componenti, comprese le scorie e le tensioni interne che possono provocare crepe e deformazioni.

Saldabilità dei Metalli

Il concetto di saldabilità è normalmente usato per indicare la minore o maggiore capacità di un metallo da saldare con una particolare lega a determinate condizioni. Ma in realtà quello che vogliamo è conoscere le precauzioni da prendere per ottenere un libero saldatura di difetti e delle proprietà meccaniche richieste.