Saldatura a resistenza

La saldatura elettrica a resistenza è un processo di connessione tra due parti metalliche conduttive in cui il calore viene fornito dal passaggio di corrente tra due elettrodi. Per questa tipologia di saldatura, non è previsto materiale d’apporto. Durante il passaggio di corrente, i due elettrodi premono con forza le due lamiere da saldare. Il passaggio di corrente fa scaldare puntualmente il metallo e, grazie alla forza premente, il nocciolo fuso si agglomera.

Come funziona la saldatura elettrica a resistenza

Il calore necessario per portare a fusione il materiale è localizzato in una piccola area e viene prodotto dalla corrente che fluisce tra i due elettrodi e la resistenza elettrica dei due componenti da saldare. In altre parole, il riscaldamento e la successiva fusione del metallo avvengono per effetto Joule nella zona di interfaccia tra i due pezzi da saldare. Quest’ultima, infatti, è la zona in cui si raggiunge la maggior resistenza elettrica e, dunque, è la zona che si scalderà maggiormente durante il passaggio di corrente. Di contro, l’interfaccia tra elettrodo e lamiera ha una resistenza di contatto più bassa, per cui il materiale non si fonderà in questa zona. Per evitare che gli elettrodi si surriscaldino troppo, vengono raffreddati al loro interno da un circuito ad acqua, oppure viene raffreddato l’intero elettrodo con un getto d’acqua (tipico della rullatura).

I parametri che possono essere modificati durante la saldatura a resistenza sono:

• La corrente Questo processo adotta correnti elevatissime, tra 5’000 A e 20’000 A.
• Il tempo di accensione. La saldatura a resistenza è molto veloce e può durare tra 0.1 s fino a 0.8 s.
• La forza In dipendenza dalla tipologia del macchinario (manuale o automatico) e dalla penetrazione richiesta, la forza applicata può aggirarsi tra 100 kgF a 1000 kgF.

Questo processo è tipicamente usato per saldare lamiere e piastre sottili (in genere di spessore inferiore a 10 mm). I materiali saldabili sono: acciaio, inclusa la famiglia degli acciai inossidabili, alluminio, bronzo, etc. Adottando alcuni accorgimenti, è possibile anche saldare materiali diversi tra loro, come rame con acciaio dolce oppure rame con ottone.

Questo tipo di processo è applicabile con diverse tecniche, tra cui:

• saldatura a punti (o puntatura);
• saldatura a rulli (o rullatura);
• saldatura a rilievi, usata di rado.

Il processo di saldatura a resistenza è un processo tipico del settore automotive, dove i vari componenti della carrozzeria vengono saldati per puntatura, o di quello della carpenteria metallica (ad esempio negli elettrodomestici e mobili metallici).

Saldatura a punti (puntatura)

La macchina manuale adoperata per la puntatura è composta da due bracci orizzontali, uno mobile e uno fisso, alla cui estremità è fissato un elettrodo di rame per ciascuno. Il braccio mobile viene azionato con un meccanismo a pedale dall’operatore. Inoltre, il pedale fornisce anche il segnale di attivazione della corrente.

Alternativamente, la saldatura a punti può essere effettuata in modo automatico tramite delle attrezzature sull’estremità di robot antropomorfi. L’utilizzo di robot antropomorfi permette l’estrema flessibilità di movimento e orientamento nel volume di lavoro, nonché la ripetibilità del processo di saldatura. In questi casi, bisogna considerare che i pezzi devono essere preventivamente staffati in attrezzature ad-hoc che possono diventare anche molto complesse. È tipico ricorrere a celle di lavorazione in cui il robot salda l’intero telaio di lamiera che viene preventivamente staffato su delle dime speciali. Nel mondo automotive, invece, i robot sono tutti allineati e saldano la carrozzeria in un’unica linea produttiva.

Saldatura a rulli (rullatura)

La saldatura a rulli è eseguita su una macchina utensile simile a una fresatrice ad asse orizzontale a controllo numerico. Proprio come in una normale macchina CNC, si programma il profilo da saldare. I due rulli vengono azionati lungo il percorso programmato facendo fluire tra di essi un’elevata corrente e contemporaneamente vengono premuti tra loro. Questo sistema permette di saldare lamiere che non combaciano perfettamente a causa di piccoli difetti produttivi tra loro in quanto la forza impressa dai due rulli le avvicinerà.

La saldatura a rulli, oltre a una funzione di giunzione meccanica tra le parti, garantisce anche l’ermeticità all’acqua.

Per la stesura di questo articolo sono state consultate le seguenti fonti:

Pasquinelli M., “Tecnologia meccanica e laboratorio tecnologico”, Giunti editore.