I principi dei processi di saldatura per fusione ad arco elettrico

The electric arc fusion welding is a long-established and present process for which only now we're beginning to have all the necessary tools to exploit its potential. The difficulties encountered so far derive from the complexity of the phenomena under examination, tools necessary to solve them and confirm at an experimental level. To grasp this complexity let's metaphorically follow the heat path. Heat is generated between the anode and cathode due to thermionic emission, i.e., plasma formation. In addition to the generation of heat, there is also an electric current in the processed material where the charged particles, in addition to transmitting the momentum, are subject to the Lorentz force. Causing, together with the Marangoni force, buoyancy force, arc pressure and forced convection on the surface, the convection motions in the weld pool, neglecting the effect of the filler material if present. So already at this point three distinct interconnected models will be needed in order to approximate the phenomenon, with the objective to obtain the desired microstructure, residual stresses and deformations.

La saldatura per fusione ad arco elettrico è un processo presente e consolidato da molto tempo per il quale soltanto ora cominciamo ad avere strumenti necessari per sfruttarne le potenzialità. Le difficoltà riscontrate fino ad adesso derivano dalla complessità dei fenomeni in esame, strumenti necessari per risolverli e poi confermarli a livello sperimentale. Per cogliere questa complessità seguiamo metaforicamente il percorso di calore. Il calore viene generato tra l'anodo è catodo a causa della emissione termo-ionica, ovvero, formazione del plasma. Oltre alla generazione del calore si instaura anche un passaggio di corrente nel lavorato dove le particelle cariche, oltre a trasmettere la quantità di moto, sono soggette alla forza di Lorentz. Causando insieme alla forza di Marangoni, forza di galleggiamento, pressione del arco e convezione forzata sulla superficie i moti di convezione nel bagno di saldatura, trascurando l'effetto del materiale di apporto se presente. Quindi già a questo punto saranno necessari tre modelli distinti interconnessi tra di loro per poter approssimare il fenomeno, con l'obbiettivo di ottenere la microstruttura, stress residui e deformazioni volute.