COLLEGAMENTI FISSI : SALDATURA

SCHEDA DI LEZIONE 2
SALDATURA

GENERALITÀ
La saldatura è un processo che consente di unire due pezzi metallici, mediante l'azione del calore, realizzan­done la continuità. La saldatura può essere ottenuta con o senza materia­le di apporto, che può essere fornito in modo diverso nei vari processi utilizzati.
Nel linguaggio comune con il termine saldatura si indica anche la zona dove si realizza il collegamento dei pezzi. La saldatura ha avuto in questi ultimi anni un notevole sviluppo, sostituendosi quasi completamente alla chio­datura (nelle strutture metalliche), a complicate opera­zioni di fusione, di fucinatura e di stampaggio (nei ban­cali di macchine e nei pezzi con forme geometriche difficili) e ad alcune lunghe lavorazioni alle macchine utensili (nei pezzi flangiati).

Vantaggi della saldatura
Le unioni saldate presentano i seguenti vantaggi rispet­to a quelle chiodate:
-maggiore velocità, in quanto la preparazione dei lembi da saldare è più facile dell'esecuzione dei fori per la chiodatura

-minor peso e minor costo
-maggior robustezza (i fori dei chiodi indeboliscono la struttura)
-facilità di modifica (rinforzo con aggiunta di elementi anche in opera).
Le strutture saldate presentano i seguenti vantaggi rispetto a quelle fuse:
-si ottengono strutture complesse senza la necessità del modello, sempre necessario per le fusioni
-si possono ottenere strutture con parti di spessore diverso, senza generare fessurazioni o cricche.
-si possono creare pezzi con parti costituite da mate­riali aventi caratteristiche diverse.
-l'operazione di saldatura è più veloce, meno pesante, meno pericolosa e meno inquinante dell'operazione di fusione.
Con le nuove tecnologie è possibile saldare tutti i mate­riali comunemente impiegati nelle costruzioni, come ad esempio acciaio, ghisa, alluminio e sue leghe, rame e sue leghe, zinco, piombo.
Generalmente viene garantita una resistenza di collega­mento pari a quella posseduta da un pezzo intero costruito con lo stesso materiale.
I pezzi complessi ottenuti con procedimento di saldatura vengono di solito sottoposti al successivo trattamento termico di distensione e normalizzazione, per togliere le tensioni interne che nascono durante il raffreddamento dei giunti.

CLASSIFICAZIONE DEI PROCESSI DI SALDATURA
(UNI 1307-1a parte)
Si riportano in forma schematica i vari processi di saldatura esposti nella tabella UNI 1307-1a parte. Secondo tale norma, i processi di saldatura si possono dividere in due grandi famiglie:
saldature autogene, quelle in cui il collegamento avviene per fusione parziale dei lembi da unire, con l'e­ventuale aggiunta di altro materiale d'apporto.
In queste saldature viene realizzata la continuità struttu­rale tra i pezzi da saldare.
saldature eterogene, (brasature saldobrasature), quelle in cui il collegamento avviene per fusione del solo materiale d'apporto che si frappone tra i lembi da unire, i quali non fondono neanche parzialmente.
In queste saldature non viene realizzata la continuità strutturale tra i pezzi da saldare.
Una classificazione più dettagliata dei procedimenti di saldatura prevede una loro suddivisione nelle quattro categorie di seguito riportate.

Saldature per fusione
ad arco
- con elettrodi fusibili ad aria libera, ad arco sommer­so, in gas protettivo

MIG (Metal Inerte Gas), MAG (Metal Active Gas), elettrogas
- con elettrodi non fusibili TIG (Tungsten Inert Gas)
- al plasma (arco trasferito)
a gas
ad elettroscopia
a luce focalizzata
- a laser
- a luce d'arco

Saldature per resistenza
a punti
a scintillio
a rulli
ad alta frequenza
a rilievi
a induzione
testa a testa
a scintillio

Saldature per pressione
a ultrasuoni
per diffusione
ad attrito
per pressione a gas
per bollitura
per pressione a freddo
a esplosione
a scarica elettrica

Brasature
brasatura forte
brasatura dolce
saldobrasatura

Come si può notare, i procedimenti di saldatura sono tanti e diversificati, al punto da costituire una parte importante della tecnologia, peraltro ancora in piena evoluzione.

TIPI DI GIUNTI SALDATI
(UNI 1307- 2a parte)
Si definisce giunto saldato la zona in cui avviene il collegamento dei pezzi mediante saldatura.
Le superfici minori dei pezzi, vicine e interessate alla saldatura, sono dette lembi o teste o bordi, quelle mag­giori sono dette facce.
La posizione relativa dei pezzi da saldare definisce il tipo di giunto, la cui scelta viene fatta in base alle esi­genze costruttive o alla funzionalità complessiva dell'in­sieme saldato.
I principali tipi di giunti sono riportati nella fig. 2.1

Fig. 2.1 Tipi di giunti saldati

Nelle saldature per fusione, la superficie esterna del cor­done di saldatura può essere convessa, piana o conca­va, come rappresentato in fig.2.2

Fig. 2.2 Forme della superficie esterna del cordone Convessa, Piana, Concava

RAPPRESENTAZIONE SIMBOLICA DELLE SALDATURE
(UNI EN 22553)
La rappresentazione simbolica delle saldature nei disegni tecnici è definita dalla tabella UNI EN 22553. Ad essa si fa riferimento in questa trattazione, anche se è possibile che nelle officine continuino a circolare dise­gni con indicazioni delle saldature secondo le vecchie norme.
La conoscenza della nuova normativa, più dettagliata e completa, consente comunque l'interpretazione di tutte le vecchie designazioni.
La rappresentazione simbolica delle saldature comprende:
un segno grafico elementare
un segno grafico supplementare
una quotatura convenzionale
una serie di indicazioni complementari
Le indicazioni vengono espresse come rappresentato in fig. 2.3





Fig. 2.3 Rappresentazione delle saldature


Si può notare che la rappresentazione è molto ricca, anche se può essere utilizzata in modo non completo. Con riferimento alla fig. 2.3 si analizzano ora, le singole indicazioni.

1 Linea di freccia
Fig. 2.4 Relazione tra linea di freccia e giuntoLa linea di freccia è una linea di richiamo con freccia terminale che serve a indicare il giunto su cui deve esse­re eseguita la saldatura. Tra la linea di freccia e il giunto esiste una relazione che porta a identificare il lato freccia e il lato opposto alla linea di freccia, o altro lato del giunto, secondo le modalità rappresentate nella fig. 3.3 Pertanto, la linea di freccia, indicando il giunto, può essere posta in una posizione qualunque. Il modo con cui verranno espresse le indicazioni preciserà se la sal­datura sarà effettuata sul lato freccia o sul lato opposto.



Fig. 2.4 Relazione tra linea di freccia e giunto

2a Doppia linea di riferimento
La doppia linea di riferimento è costituita da una linea continua sottile che si congiunge con la linea di freccia e da una linea a tratti sottile 2b
Le due linee devono essere di preferenza tracciate parallelamente al bordo inferiore del disegno o, in alter­nativa, perpendicolarmente.
Per saldature simmetriche si usa la sola linea di riferi­mento continua. Le linee di riferimento, continua e a tratti, possono essere poste indiffe­rentemente sotto o sopra.

3 Segni grafici elementari e supplementari
Il segno grafico elementare, tracciato con linea conti­nua grossa (tipo A UNI 3868), caratterizza ciascun tipo di saldatura, richiamando la forma della sezione del cor­done senza far riferimento al procedimento esecutivo adottato fig. 2.3 . Questo segno grafico elementare può essere completa­to con un segno grafico supplementare, con il quale viene indicato il profilo esterno del cordone di saldatu­ra: piano, convesso o concavo. L'assenza del segno sup­plementare significa che il profilo esterno non necessita di essere precisato.

Posizione dei segni grafici
Il segno grafico della saldatura va posto sulla linea di riferimento continua, quando la saldatura va effettuata sul lato freccia fig. 2.5 e sulla linea di riferimento a tratti, quando la saldatura viene effettuata sul lato opposto alla linea di freccia fig. 2.5

Fig. 2.5 Posizione sul lato opposto della freccia

Indicazioni complementari

Il simbolo usato per la rappresentazione schematica delle saldature nei disegni tecnici può conte­nere altre indicazioni complementari, aventi lo scopo di specificare ulteriori caratteristiche delle saldature stesse.
Un cerchio posto sull'intersezione tra linea di freccia e di riferimento indica che la saldatura deve essere eseguita in tutto il perimetro di un particolare.
Una banderuola posta sull'intersezione tra linea di freccia e di riferimento indica che la saldatura è da eseguire in opera o in cantiere.
Un simbolo numerico scritto entro una forcella posta all'estremità della linea di riferimento indica il proce­dimento di saldatura impiegato.
Una sigla posta all'estremità della linea di riferimento, dopo il simbolo numerico indicante il procedimento di saldatura (qualora tale simbolo sia prescritto), indica il tipo di controllo non distruttivo richiesto.
L'elenco dei procedimenti di saldatura e dei relativi simboli numerici previsto dalla UNI EN ISO 4063 è riportato nella tabella F3.3.
Le sigle da utilizzare sono le seguenti:
RX - Controllo radiografico
RF - Controllo mediante rivelazione di fughe
MS - Controllo magnetoscopico
US - Controllo con ultrasuoni
LP - Controllo con liquidi penetranti
CI - Controllo con correnti indotte.

PREPARAZIONE DEI GIUNTI DI SALDATURA
(UNI 11001)
La tabella UNI 11001 presenta il codice di pratica per la preparazione dei lembi nella saldatura per fusione di strutture di acciaio. Questo codice fornisce una guida per la scelta delle lavorazioni da effettuare sui bordi delle lamiere, con lo scopo di:
assicurare una buona penetrazione del bagno di fu­sione
facilitare l'operazione di saldatura per i vari pro­cedimenti adottati
ottenere un corretto posiziona mento reciproco delle lamiere costituenti il giunto, anche dopo la saldatura
Le lavorazioni da effettuare sui bordi da saldare sono:
la cianfrinatura: operazione di preparazione dei bordi da unire con superficie sagomata;
la smussatura: operazione di preparazione dei bordi da unire con superficie piana.
Con riferimento alle fig. 2.9 si possono dare le seguenti definizioni.
Cianfrino: spazio esistente tra i lembi da saldare, desti­nato a essere riempito dal materiale d'apporto.
Profilo: sezione trasversale del cianfrino.
Lembi: superfici delle lamiere che delimitano il cianfrino.
Vertice: zona dove viene fatta la prima passata di sal­datura, quella più distante dal saldatore.
Spalla: porzione del lembo che delimita il cianfrino in prossimità del vertice, parallela al corrispondente tratto dell'altro lembo.

Fig. 2.9 Preparazione dei bordi smussati