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Capitolo 2 - Il Processo P.T.A.
Sezione 10 - Fasi dell'apporto termico

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Bagno di fusione a forma ellittica allungata 10/4

Aumentando progressivamente la velocità di solidificazione del bagno del materiale fuso durante la transizione liquido-solido, si raggiunge un valore (Vcrit) caratterizzato dal fatto che la solidificazione non può essere mantenuta parallela alla direzione di saldatura (fronte di avanzamento della fase liquida).

 

Fig. 1
Fronti di fusione e di solidificazione di un bagno a goccia ellittica allungata.
La velocità di solidificazione R raggiunge un valore critico.


Fig. 2
Fronte di solidificazione di un bagno a goccia ellittica allungata
La velocità di solidificazione raggiunge un valore critico e non può essere mantenuta parallela alla direzione di saldatura. I grani sono orientati di preferenza secondo l'asse della saldatura (isotropia strutturale), con effetti negativi sulle caratteristiche meccaniche del riporto. E' possibile, anzi è un difetto tipico, l'insorgenza di una estesa cricca (quasi sempre longitudinale, secondo l'asse principale di movimento) sul cordone di riporto.


Fig. 3
Isoterme di solidificazione di un bagno a goccia ellittica
con velocità di saldatura NORMALE
La velocità di saldatura V, uguale a quella di raffreddamento R, ha un valore medio-alto, tipicamente:

  • V = 40 ÷ 60 cm/min

La trama delle isoterme di solidificazione si è diradata, le maglie si sono allontanate (distanza ~ 2 mm) incurvandosi leggermente verso il retro del fronte di solidificazione.
Velocità di saldatura CONSIGLIATA.


Fig. 4
Isoterme di solidificazione di un bagno a goccia ellittica allungata
con velocità di saldatura ELEVATA
La velocità di saldatura V, superiore a quella di raffreddamento R, ha un valore molto alto, tipicamente:

  • V = 70 ÷ 80 cm/min

La trama delle isoterme di solidificazione si è diradata troppo, le maglie si sono allontanate maggiormente (distanza » 2 mm) allungandosi notevolmente verso il retro del fronte di solidificazione.
Velocità di saldatura TROPPO ELEVATA.

Limite superiore della Velocità di Saldatura di un Riporto PTA CON adeguato preriscaldo:

  • V = 70 ÷ 80 cm/min


Fig. 5
Chiusura al centro di un cordone circolare oscillato.
Andamento delle isoterme di solidificazione (a sinistra) e dell'oscillogramma (a destra) tracciato in simulazione prima del processo.
Per effetto delle notevoli variazioni della velocità di saldatura (quasi nulla al centro, isoterme quasi coincidenti - pari alla velocità di rotazione alla periferia, con isoterme molto allungate ) il cordone di riporto attraversa tutte le fasi descritte in questo paragrafo (bagno di fusione a goccia ellittica verso il centro e a goccia ellittica allungata verso la periferia del cordone). Naturalmente si è usato un oscillatore elettronico con tempo di arresto a sinistra molto elevato (esterno cordone) e tempo di arresto a destra nullo (centro cordone).
Il riporto PTA è stato eseguito con una lega a base Cobalto, equivalente alla Stellite® #6, con medie caratteristiche di fluidità in fusione.



  Preriscaldo (Preheating) - Conferimento e mantenimento di energia termica al metallo base immediatamente prima dell'operazione di riporto. L'operazione è caratterizzata dalla temperatura media del pezzo, detta Temperatura di Preriscaldo (Preheating Temperature). Si veda: Diagramma Fe-C

chiusura al centro - La più bella tipologia di riporto, a parere dello scrivente, dopo quella su sedi di valvole automobilistiche. Semplice da realizzare (è sufficiente un tondino di materiale base), ma tecnicamente molto difficile sotto il profilo della scelta delle Variabili Operative del processo PTA. E' un test che suggerisco ai potenziali acquirenti di un impianto PTA per valutarne oggettivamente la versatilità e la qualità.


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