Velocità di un oscillatore lineare

L'andamento della velocità in funzione della corsa di un oscillatore lineare è rappresentato in Fig. 1.

La velocità si mantiene praticamente costante per quasi tutta l'ampiezza di oscillazione, con eccezione di piccole zone agli estremi destro (DX) e sinistro (SN) dove la velocità non si annulla istantaneamente, ma decresce in modo parabolico per effetto dell'inerzia del moto.

Si suppone che l'inversione del movimento agli estremi della corsa avvenga in un tempo così breve da ritenersi nullo.

Si sottolinea ancora che in un cordone oscillato la velocità media di oscillazione è la velocità di saldatura , ovvero la velocità della sorgente termica in movimento.

Fig. 1
Oscillatore lineare a velocità costante -
Velocità V_x in funzione della corsa x

Apporto termico in un cordone oscillato

Agli estremi della corsa, la velocità di oscillazione si annulla e quindi in quell'istante molto breve la velocità trasversale della torcia V_y diventa la velocità di saldatura.
Durante l'inversione del moto (velocità di oscillazione nulla) l'apporto termico al pezzo aumenta sensibilmente rispetto a quello fornito durante la corsa di oscillazione a velocità costante.

Ad esempio, per:

• A=10 mm e V_y=8 cm/min
  

si ha:

• V_x=50 cm/min

e agli estremi della corsa (zone SN, DX, SN) l'apporto termico cresce del fattore k=50/8 » 6 rispetto al valore costante che aveva durante la corsa di oscillazione a velocità lineare costante.

Fig. 2
Oscillatore lineare a velocità costante -
Apporto termico Q durante la corsa di oscillazione x

Apporto termico e soste di arresto agli estremi della corsa

Perciò agli estremi della corsa, durante la pausa di inversione del moto, nei cordoni oscillati si ha un improvviso aumento dell'apporto termico per una breve frazione di tempo.

Poiché la quantità di polvere addotta nel bagno di fusione rimane costante, questo aumento di apporto termico si riflette in una maggiore fluidità del bagno di fusione agli estremi del cordone di oscillazione.

L'aumento della fluidità del bagno provoca un maggiore appiattimento del cordone di saldatura agli estremi della corsa, proprio nelle zone dove vorremmo ottenere spalle squadrate, al limite quasi verticali.

Quindi per ottenere cordoni con angoli di spallamento laterali più pronunciati, occorre depositare una maggiore quantità di polvere nelle zone estreme della corsa, programmando un arresto o sosta in quelle zone a maggiore fluidità.

Fig. 3
Oscillatore lineare a velocità costante -
Tempi di arresto a SN, DX della corsa x

Spallamento laterale e soste di arresto agli estremi della corsa

L'arresto a sinistra (SN per il tempo t_SN) e a destra (DX per il tempo t_DX) della corsa di oscillazione consente un afflusso di polvere supplementare nella zona di sosta, che si riflette in un maggiore angolo di spallamento laterale della geometria del cordone.

Per cordoni oscillati a geometria simmetrica (velocità di oscillazione e trasversale della torcia costanti) i tempi di arresto a sinistra e a destra sono circa uguali.

Valori indicativi dei tempi di sosta sono:

t _SN = t _DX = 0.7 ¸ 1.2 s

Fig. 4
Spallamento laterale con Tempi
di arresto a SN, DX della corsa x

Per cordoni oscillati a geometria cinematica non simmetrica
( velocità trasversale della torcia diversa agli estremi della corsa) i tempi di arresto a sinistra e a destra devono essere diversi.

E' questo il caso tipico dei cordoni circolari.

Fig. 5

Cordone circolare oscillato con asimmetria della velocità trasversale della torcia