La Variabile Operativa di
processo (OV) più importante
che caratterizza il riporto saldato è la velocità
di saldatura, cioè la velocità con cui
si muove la sorgente di energia che genera il
campo termico, con associato il bagno di fusione
che progressivamente si raffredda secondo il
termogramma (FIG. 1):
Fig. 1 -
Sorgente di energia termica in movimento
- Linee isoterme
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Il bagno del materiale
fuso durante la transizione
liquido-solido è paragonabile,
nel suo insieme, a un sistema che
spostandosi da una condizione di
equilibrio per la variazione di uno o
più parametri, tenda ad assumere una
nuova condizione di stabilità.
Il sistema è libero di
seguire una qualunque via per raggiungere
questa nuova condizione di equilibrio,
soddisfacendo soltanto la condizione
naturale, fondamentale, della minima
energia libera del sistema
finale.
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Trascurando i
complessi fenomeni che hanno luogo nell'interno
del sistema che si accinge a trovare un nuovo
equilibrio, il sistema solido-liquido può essere
paragonato a una massa liquida o solida posta ad
un certo livello, rispetto ad una quota di
riferimento, quindi in possesso di una certa
quantità di energia potenziale, alla quale si è
data la possibilità di dissipare l'energia che
possiede.
In presenza di
numerosi elementi perturbatori, la transazione
energetica si verificherà secondo uno dei modi
possibili, secondo la legge del caso,
senza scegliere determinatamente il modo
migliore.
Così il bagno che solidifca, sotto l'incalzare
della dissipazione termica, ricerca una
condizione di equilibrio e la raggiungerà, ma
tale nuova condizione sarà quella che a noi
interessa agli effetti dell'impiego del
materiale?
E' molto
improbabile che sia così, se non abbiamo posto
nessun parametro che esprima questa esigenza
nella equazione da rispettare dal sistema nella
ricerca della nuova configurazione.
Se la
solidificazione si verifica in un bagno
costituito da una miscela di metalli fusi aventi
un diverso punto di fusione come nel riporto PTA,
il processo si complica per la insorgenza della
segregazione che da luogo a una stratificazione
di composizione eterogenea degli aggregati di
solidificazione.
Man mano che il processo prosegue, verso le
regioni del bagno più lente a raffredarsi, si ha
la formazione di nuclei a concentrazione più
alta del componente a più basso punto di fusione
e i grani che si producono presentano sempre il
gradiente di concentrazione centrifugo.
Se nel bagno sono presenti componenti non
intenzionali, allo stato di impurezze, che
generalmente hanno un più basso punto di
fusione, gli ultimi strati che si depositano
sulla superficie esterna dei grani sono
costituiti da atomi disposti in una struttura
amorfa che non risponde a nessuna esigenza
d'ordine.
Queste regioni
costituiscono una sorta di cemento che lega i
grani tra di loro dando al bagno la macroscopica
continuità.
Il risultato finale del processo è costituito da
un aggregato di grani eterogenei saldati tra di
loro da un cemento amorfo, soggetto a una
anisotropia macroscopica diffusa in tutta la sua
estensione.
Ciò premesso,
la Variabile Operativa Velocità di Saldatura
permette di definire due modi tipici di
formazione del riporto PTA :
- bagno
di fusione a goccia ellittica;
- bagno
di fusione a goccia ellitttica
allungata;
entrambi
caratterizzati dalla velocità di solidificazione
durante il successivo raffreddamento.
| Velocità
di solidificazione durante il
raffreddamento La FIG. 2
illustra come varia la Temperatura in
funzione della distanza dalla interfaccia
solido-liquido durante il raffreddamento
di un cordone di riporto.
La curva
di colore rosso è caratterizzata da un
elevato gradiente di temperatura (G2)
caratteristico di un riporto che si
raffredda molto velocemente (velocità di
solidificazione R2).
Analogamente
la curva in colore blu è caratterizzata
da basso gradiente di temperatura (G1)
e quindi da bassa velocità di
solidificazione (R1).
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 Fig. 2
Velocità di solidificazione nel
raffreddamento -
Gradiente di temperatura (G)
e Velocità di solidificazione (R) nel
raffreddamento del cordone PTA.
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