Saldatura esotermica

Ductility is a measure of a material's ability to undergo significant plastic deformation before rupture, often quantified by percent elongation or percent reduction in area. Ductile materials, like steel, show a long plastic region on their stress-strain curve. Brittleness is the opposite; brittle materials, like ceramics or cast iron, fracture with little to no plastic deformation.

L'infragilimento da idrogeno (HE) è un processo in cui i metalli, in particolare gli acciai ad alta resistenza, diventano fragili e si fratturano a seguito dell'esposizione all'idrogeno. L'idrogeno atomico diffonde nel reticolo metallico, riducendone la duttilità e la capacità portante. Tra i principali meccanismi proposti figurano la decoesione potenziata dall'idrogeno (HEDE), che indebolisce i legami atomici, e la plasticità localizzata potenziata dall'idrogeno (HELP), che facilita il movimento delle dislocazioni e la rottura localizzata.

Il processo cloro-soda è un metodo industriale per l'elettrolisi della soluzione di cloruro di sodio (NaCl), nota come salamoia. È la fonte primaria per la produzione di cloro (Cl₂), idrossido di sodio (NaOH) e idrogeno (H₂), sostanze chimiche essenziali. I metodi moderni utilizzano una cella a membrana per separare i prodotti anodici e catodici, garantendo elevata purezza ed efficienza.

L'ossitaglio, o taglio a fiamma, taglia i metalli ferrosi mediante un processo di ossidazione rapido ed esotermico. In primo luogo, una fiamma di preriscaldamento porta la superficie dell'acciaio alla sua temperatura di accensione (circa 870 °C o 1600 °F). Un getto ad alta pressione di ossigeno puro viene quindi diretto sul punto, innescando una reazione chimica, [latex]3Fe + 2O_2 \rightarrow Fe_3O_4[/latex], che forma ossido di ferro fuso (scoria) e rilascia calore.

Le bombole di gas per la saldatura ossitaglio immagazzinano gas o altri gas industriali o medicali a pressioni molto elevate. Un regolatore di pressione è essenziale per ridurre questa pressione a una pressione di esercizio sicura e utilizzabile. Un regolatore a due stadi esegue questa riduzione in due fasi, fornendo una pressione di erogazione altamente costante anche quando la pressione della bombola diminuisce con l'uso. Ciò garantisce un flusso stabile e quindi una fiamma stabile per una qualità di saldatura costante.

L'impedenza acustica ([latex]Z[/latex]) è la resistenza intrinseca di un materiale al flusso acustico, definita come la sua densità ([latex]\rho[/latex]) moltiplicata per la sua velocità acustica ([latex]c[/latex]), quindi [latex]Z = \rho c[/latex]. La percentuale di energia ultrasonica riflessa al confine tra due materiali è regolata dalla differenza, o mismatch, delle rispettive impedenze acustiche. Questo principio rende possibile il rilevamento dei difetti.

La prova idrostatica è un tipo specifico di prova di tenuta per recipienti a pressione come tubi, caldaie e bombole di gas. Il recipiente viene riempito con un liquido quasi incomprimibile, tipicamente acqua, e pressurizzato a una pressione di prova specificata. Questo metodo è preferito alla prova pneumatica perché richiede un minore rilascio di energia per raggiungere la stessa pressione, rendendolo significativamente più sicuro in caso di rottura.

Il limite di snervamento, o punto di snervamento, è la tensione alla quale un materiale inizia a deformarsi plasticamente. Prima del punto di snervamento, il materiale si deforma elasticamente e tornerà alla sua forma originale quando la tensione applicata verrà rimossa. Una volta superato il punto di snervamento, una parte della deformazione sarà permanente e irreversibile. Segna il limite del comportamento elastico.

Il processo Hall-Héroult è il principale metodo industriale per la fusione dell'alluminio. Consiste nello sciogliere l'allumina (ossido di alluminio, Al₂O₃) in criolite fusa (Na₃AlF₆) e nell'elettrolisi del bagno di sali fusi. L'alluminio metallico viene depositato al catodo, mentre l'ossigeno presente nell'allumina reagisce con l'anodo di carbonio, producendo anidride carbonica. Questo processo ha reso l'alluminio ampiamente disponibile e conveniente.

Una formula empirica che descrive come la capacità disponibile di una batteria diminuisca all'aumentare della velocità di scarica. La legge è espressa come [latex]C_p = I^k t[/latex], dove [latex]C_p[/latex] è la capacità alla velocità di scarica di un ampere, [latex]I[/latex] è la corrente di scarica, [latex]t[/latex] è il tempo di scarica e [latex]k[/latex] è la costante di Peukert, specifica per il tipo di batteria. Quantifica l'inefficienza a carichi elevati.

La saldatura ossiacetilenica utilizza una fiamma prodotta dalla combustione dell'acetilene ([latex]C_2H_2[/latex]) con ossigeno puro. La reazione avviene in due fasi. La reazione primaria nel cono bianco interno è incompleta e produce monossido di carbonio e idrogeno: [latex]2C_2H_2 + 2O_2 ´rightarrow 4CO + 2H_2[/latex]. Questi gas caldi reagiscono poi con l'ossigeno atmosferico nell'involucro esterno, completando la combustione.

Le proprietà di una fiamma ossiacetilenica sono controllate dal rapporto volumetrico tra ossigeno e acetilene. Una fiamma neutra (rapporto ≈ 1,1:1) è standard per la saldatura dell'acciaio. Una fiamma di cementazione o riducente (rapporto 1,1:1) presenta un eccesso di ossigeno, è più calda e viene utilizzata per la saldobrasatura.

L'infragilimento da rinvenimento è una riduzione della tenacità di alcuni acciai legati causata dal mantenimento o dal lento raffreddamento a una temperatura specifica (circa 375–575 °C). Questo fenomeno è causato dalla segregazione di elementi di impurità (ad esempio fosforo, stagno, antimonio) ai bordi dei grani, che indebolisce la coesione tra i grani e favorisce la frattura intergranulare.

Per i materiali che non hanno un punto di snervamento distinto sulla curva sforzo-deformazione, come l'alluminio o l'acciaio ad alta resistenza, la "sollecitazione di prova" è l'equivalente ingegneristico. È definita come la sollecitazione necessaria per produrre una piccola e specifica quantità di deformazione permanente (plastica), in genere 0,2% della lunghezza del calibro originale. Questo valore, [latex]\sigma_{0,2}[/latex], viene utilizzato nei calcoli di progettazione come limite elastico pratico del materiale.