Il rame è un metallo morbido, non ferroso che può essere facilmente piegato, tagliato, sagomato e unito utilizzando diversi processi di saldatura. Mentre è spesso usato per fare articoli decorativi per la casa e architettonici, è un eccellente conduttore di elettricità e calore, e così è ampiamente usato nell’industria elettrica, mentre il tubo di rame, valvole e altri raccordi sono comunemente usati per l’impianto idraulico.
Poiché è duttile e altamente malleabile, il rame viene anche utilizzato come elemento principale in centinaia di leghe diverse, tra cui ottone, bronzo e rame nichel. Gli elementi di lega più comuni utilizzati per le leghe di rame sono alluminio, nichel, zinco, stagno e silicio.
Poiché il rame puro è troppo duttile per essere lavorato con successo, piccole quantità di altri elementi vengono aggiunte alle varie leghe per migliorare la lavorabilità, nonché per disossidare il metallo, renderlo più resistente alla corrosione, migliorare le sue proprietà meccaniche e migliorare la sua risposta ai trattamenti termici. In tutto ci sono più di 300 leghe di rame disponibili in commercio.
Unire il rame al rame o alle leghe di rame
Il rame e la maggior parte delle leghe di rame possono essere uniti con successo mediante processi di saldatura, brasatura o saldatura. Il processo esatto scelto dipende in gran parte dal fatto che si stia saldando rame puro o una lega. Se si sta saldando una lega, gli elementi in lega determineranno quale processo viene utilizzato, nonché tutti gli altri fattori presi in considerazione durante la saldatura, incluso il materiale di riempimento utilizzato.
Naturalmente, i diversi processi di saldatura e relativi richiedono diversi strumenti e tecniche, ed è importante imparare le competenze necessarie per quale processo è necessario utilizzare.
La saldatura, che è uno dei primi metodi utilizzati per unire il metallo, comporta il riscaldamento del metallo di riempimento (sotto forma di filo di riempimento) in modo che si sciolga e riempia i giunti. La saldatura morbida è il processo più semplice e quello comunemente usato dentro e intorno alla casa per riparare piccoli oggetti metallici. È anche il metodo utilizzato dagli idraulici per unire e riparare tubi in rame e raccordi in rame.
È possibile utilizzare un saldatore economico o una fiamma ossidrica con un flusso adatto per la saldatura morbida. La saldatura dura comporta il riscaldamento dei materiali di riempimento a una temperatura molto più elevata, quindi il giunto sarà molto più forte di altri giunti saldati. Il materiale di riempimento è diverso e di solito contiene argento, quindi la tecnica viene spesso definita brasatura d’argento. Tuttavia, la vera brasatura viene eseguita a una temperatura ancora più elevata.
La brasatura è essenzialmente una tecnica simile alla saldatura e utilizza lo stesso tipo di materiale di riempimento (filo o asta di brasatura) utilizzato per la saldatura. Giunti devono essere molto closefitting in modo che l’azione capillare può disegnare il metallo di apporto tra i pezzi di rame essere uniti. Anche se le temperature utilizzate devono essere notevolmente superiori a quelle richieste per la saldatura, il metallo base non deve essere riscaldato fino al punto di fusione.
Ampiamente utilizzato per lavori idraulici, la brasatura può anche essere utilizzata per unire diversi tipi di metallo e pezzi di metallo con spessori diversi.
La saldatura, o più precisamente la saldatura ad arco, incorpora una serie di diverse tecniche più specifiche. Generalmente, i processi di saldatura che utilizzano i gas di schermatura sono preferiti, anche se la saldatura ad arco metallico schermato (SMAW) che è anche comunemente indicata come saldatura manuale ad arco metallico (MMA) può essere utilizzata per applicazioni che non sono critiche. È un metodo utile per vari spessori della lega di rame, particolarmente poiché gli elettrodi coperti per la saldatura delle leghe di rame facendo uso di SMAW sono disponibili in una vasta gamma di dimensioni standard.
I gas di schermatura normalmente utilizzati per la saldatura di rame e leghe di rame sono argon ed elio, o miscele dei due – sia per la saldatura ad arco gas metallo (GMAW), gas tungsteno saldatura ad arco (GTAW), o saldatura ad arco al plasma (PAW) che è particolarmente popolare per la saldatura di leghe di rame.
Generalmente l’argon è preferito se il rame o la lega di rame è saldata manualmente e ha una conduttività termica relativamente bassa o ha uno spessore inferiore a 3,3 mm (0,13 pollici). L’elio o una miscela dell’argon dell’elio (75 per cento) è preferito per la saldatura a macchina delle sezioni sottili, o la saldatura manuale delle sezioni più spesse. Questa miscela è consigliata anche per metallo più spesso o rame che ha un’elevata conduttività termica.
Altri suggerimenti per la saldatura ad arco di rame includono:
* Quando possibile utilizzare la posizione piatta per la saldatura ad arco di rame.
• GTAW e SMAW possono essere utilizzati per la saldatura in altre posizioni, tra cui overhead.
• Se si saldano in posizioni verticali e aeree utilizzando elettrodi a potenza pulsata e di piccolo diametro, GMAW può essere utilizzato con alcune leghe di rame.
• L’espansione termica del rame e delle sue leghe, nonché la sua maggiore conduttività termica, provocano distorsioni di saldatura maggiori rispetto alla saldatura dell’acciaio dolce.
* Per ridurre al minimo la distorsione e la deformazione, i saldatori devono concentrarsi sui processi di preriscaldamento corretti e sulle saldature di virata, oltre a seguire sequenze di saldatura adeguate.
Proprietà del rame e delle sue leghe da tenere presente durante la saldatura
Qualunque sia il processo di saldatura utilizzato per unire il rame e le sue leghe, è importante prestare attenzione alle proprietà che rendono la saldatura del rame diversa dalla saldatura degli acciai al carbonio. Per esempio, il rame e leghe di rame, quando fuso, sono molto fluido, e sono:
• Elevata conducibilità termica
• Elevata conducibilità elettrica
• Un elevato coefficiente di dilatazione termica, che è di circa il 50 per cento in più rispetto all’acciaio al carbonio
• Un punto di fusione relativamente basso
• Vasca corta che si traduce in alcune leghe di diventare fragili alle alte temperature
• la Forza che è in gran parte a causa della lavorazione a freddo
Il punto di fusione del rame e delle sue leghe è estremamente variabile, ma è almeno 1000 °F o 538 °C inferiore al punto di fusione dell’acciaio al carbonio. Inoltre, il rame non presenta lo stesso tipo di colori di calore visto quando l’acciaio è saldato, e quando si scioglie la sua fluidità è molto maggiore.
La Copper Development Association (CDA) Inc. questo ha stabilito un sistema di designazione della lega ampiamente utilizzato in tutto il Nord America, ha un’enorme quantità di informazioni sulla saldatura di rame e leghe di rame per chiunque desideri saperne di più.