Rame e sue leghe.

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Rame e sue leghe.

Messaggioda Aldebaran » 09/04/2010, 12:30

Rame e sue leghe

Caratteristiche fisico-chimiche del
RAME: Elemento metallico di simbolo Cu
Metallo rosso – malleabile e duttile
Elevata conducibilità elettrica e termica
Temperatura di fusione - inizio 1080° - ricotto 400°
Densità a 20° 8.9
Resistenza meccanica ricotto 20 Kg/mm2
incrudito 30 Kg/mm2



Il rame puro e le sue leghe sono molto usati nell’industria e quest’ampia utilizzazione è dovuta,
principalmente, alla sua alta conducibilità elettrica e termica, nonché alla sua ottima resistenza alla
corrosione.
Per una chiara e sintetica classificazione del rame e delle sue leghe, è bene attenersi alla suddivisione
stilata dalla RWMA. E’ una classificazione che ci permetterà di orientarci, con chiarezza, nella ricerca dei
parametri più affidabili da utilizzarsi durante le operazioni di saldatura a resistenza.
Con questa classificazione il rame e le sue leghe vengono suddivisi in 5 gruppi o categorie.
§ Gruppo 1: High Copper ( Rame raffinato)
§ Gruppo 2 Leghe Rame- Zinco (Ottoni)
§ Gruppo 3 Leghe Rame –Stagno (Bronzi)
§ Gruppo 4 Leghe Rame _ Nichel
§ Gruppo 5 Altre Leghe
Gruppo 1 – RAME

Il rame considerato in questo gruppo è un metallo raffinato e parzialmente disossidato fino ad ottenere
una purezza del 99, 2%.
In questa categoria si trova.
- Rame disossidato. E’ un rame trattato con agenti disossidanti quali il fosforo. E’ puro al 99,9%
La disossidazione rende il rame adatto per essere usato in particolari che operano ad alte temperature
e per renderne più agevole la fabbricazione.
Quest’intervento rende, anche, più facili le operazioni di saldatura, ma diminuisce la conducibilità del
metallo.
- Rame arsenicato Contiene circa uno 0,350% di arsenico che è un altro additivo per alte temperature
- Rame/argento – l’aggiunta di argento permette di ottenere del rame disossidato, senza ridurne la
conducibilità; ne aumenta contemporaneamente la temperatura di rammollimento.
- Rame –piombo E’ una lega binaria che tuttavia non viene inclusa nel gruppo delle leghe, in quanto il
contenuto di rame è del 99%. Quest’aggiunta di piombo aumenta le proprietà di lavorazione,
riducendone, però, la duttilità e la malleabilità.
Come indicato nelle pagine precedenti, l’alta conducibilità elettrica unita alla ridotta resistenza, rendono i
particolari in rame, praticamente, non saldabili a resistenza, se non utilizzando dei speciali accorgimenti
tecnici.
Possiamo quindi affermare che lamiere in rame di spessore superiore a 1 mm, potranno essere congiunti
in modo efficace sono utilizzando la tecnica della Saldobrasatura ossia, interponendo fra i pezzi uno
strato di pasta o lamina brasante.
In tutti quei casi dove la conformazione dei pezzi permetterà l’utilizzo della saldatura a resistenza, la
metodologia da seguire sarà la seguente:
Saldatura a punti
Il principale accorgimento è quello di ricorrere ad un trasferimento di resistenza di contatto, usando
elettrodi in materiale refrattario (Tungsteno o Molibdeno).
In questo modo la resistenza maggiore, dovuta al contatto di questi materiali refrattari ad alta resistenza,
viene trasferita dal contatto delle superfici interne dei pezzi da saldare al contatto fra le punte degli
elettrodi e le superfici esterne dei particolari.
Il trasferimento del calore avverrà, quindi, dall'esterno verso l’interno con la conseguenza che, il nocciolo
fuso, rispetto a quello dei metalli ferrosi, avrà un diametro inferiore ma uno spessore più importante con un
infossamento dell'elettrodo più marcato.
I tempi di realizzazione e la quantità di corrente da utilizzarsi, con quest'accorgimento, devono essere
tuttavia molto precisi e brevi poiché a saldatura avvenuta si nota che, il limite della zona fusa si confonde
quasi con la superficie di contatto degli elettrodi.
In effetti, in questo caso, le calorie utilizzate per la fusione del metallo, sono create partendo dalla zona
esterna del giunto. Poiché nel rame la temperatura di fusione (1800°C) è molto prossima alla temperatura
di ebollizione (1981°C) ci si ritrova di fronte al grosso rischio " di esplosioni" del nocciolo durante la fase
finale della saldatura, con la conseguenza di distruggere o rovinare in modo determinante il particolare
trattato.
L’utilizzo di elettrodi con punta in tungsteno (W) o Molibdeno (Mo), unitamente a delle precise regolazioni
di corrente e di tempo permetteranno quindi, di saldare lamierini fino a 0,8 -1 mm di spessore.
Superando questi spessori non si possono garantire risultati validi e costanti.
Risultati ottimi si ottengono, altrimenti, nella saldatura di fili, trecciole o lamine fra di loro, o su dei supporti
costituiti da altri metalli (escluso l’alluminio).
Sono queste le applicazioni che, negli ultimi anni, hanno portato la saldatura a punti del rame ad un
grande sviluppo ed a moltissime applicazioni nel campo dell'industria dei componenti elettrici ed
elettronici. In questo campo, l’utilizzazione sempre più vasta di macchine automatiche, ha spinto la ricerca
nel campo della saldatura a punti di fili e trecciole e questo allo scopo sia di ridurre di molto i tempi
d’assemblaggio degli elementi, sia di evitare la vecchia tecnologia della saldatura a stagno, lenta
nell’operabilità e dannosa alla salute degli operatori.
Abbiamo già riferito che l’uso di elettrodi in rame è impossibilitato dal fatto che, in ogni caso, la resistenza
intrinseca delle punte è sempre maggiore della resistenza delle parti da saldare e, di conseguenza, si è
ricorsi all’accorgimento di utilizzare punte di elettrodo in materiali ad alta resistività come tungsteno e
molibdeno La loro elevata resistenza crea il calore necessario per la fusione del rame senza il rischio di
incollarsi alle punte.
Fra i due materiali utilizzati, il tungsteno dà migliori risultati di riscaldamento e di durata, ma occorre tenere
presente che questo materiale non è attaccato dagli utensili per questo in molte occasioni si preferisce
utilizzare il molibdeno.
Occorre, tuttavia, tenere presente che, i due materiali predetti, reagiscono al calore di saldatura
modificando, dopo un certo numero di punti, la loro resistenza elettrica. E’ quindi noto il fenomeno per cui
utilizzando elettrodi nuovi, quindi con resistenza intrinseca più elevata, le regolazioni in precedenza
stabilite rischiano di produrre punti di saldatura di scarsa tenuta.
Per mantenere costante la qualità delle saldature occorrerà quindi:
§ Utilizzare elettrodi in rame con inglobato un inserto in materiale refrattario
Tenere le dimensioni dell’inserto al minimo indispensabile
§ Procedere ad un preriscaldamento delle punte nuove
§ Utilizzare, eventualmente, dei controlli di saldatura che permettano una riduzione progressiva della
corrente di saldatura, proporzionata alla riduzione della resistenza intrinseca della punta.
§ Utilizzare dei controlli di saldatura che possano lavorare in energia costante, con un feedback che
mantenga sotto esame i due valori di corrente e di voltaggio, modificandoli, quando necessario, al fine
di mantenere costante il valore delle calorie erogate.

Quale esempio di regolazioni da assegnare ad una puntatrice che deve saldare una trecciola in rame di
sezione da 2,4 mm2 su di un supporto sempre in rame di spessore da 0,8 mm, si possono dare i seguenti
parametri:
Þ Elettrodi: in rame con inserto in tungsteno
Þ Forza sulle punte: 30 daN
Þ Intensità di saldatura: 5 kA
Þ Tempi di saldatura: 2 periodi
Qualora la stessa trecciola dovesse essere saldata su un supporto in ottone, occorrerebbe variare alcuni
parametri:
Þ Elettrodo sulla trecciola: in rame con inserto in tungsteno
Þ Elettrodo sul supporto: In lega Cu-Cr-Zr
Þ Forza sulle punte: 40 daN
Þ Intensità di saldatura: 5 kA
Þ Tempi di saldatura: 3 periodi


Saldatura a proiezione
Saldare a proiezione il rame è sconsigliato, data la relativa resistenza meccanica di questo materiale.
Le bugne ottenute per stampaggio sprofonderebbero prima del passaggio di corrente sotto l’azione della
forza applicata.
La saldatura a proiezione non è quindi possibile.
Qualche volta si utilizzano bugne prestampate al fine di concentrare meglio la corrente, ma l’operazione di
saldatura dovrà essere gestita con la stessa procedura della saldatura a punti.
Saldatura a rulli
Decisamente la saldatura a rulli è impossibile sempre a causa dell’alta conducibilità termica ed elettrica del
materiale.
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