Politecnico di Torino Dipartimento di Meccanica SALDATURE

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1 Saldatura (per fusone) Il gunto saldato: tp d gunt La normatva SALDATURE Dfett nel cordone d saldatura Resstenza statca secondo CNR-UNI Carch che sollectano l cordone Resstenza a fatca secondo CNR-UNI [1] UNI 1307/1, Termnologa per la saldatura de metall - rocedment d saldatura, 1986 [] UNI 1307/, Termnologa per la saldatura de metall - tp d gunt saldat, 1987 [3] CNR-UNI 10011, Costruzon d accao - Istruzon per l calcolo, l esecuzone, l collaudo e la manutenzone, Saldatura: Consste nell unre o pù part d un gunto, utlzzando calore, pressone o entramb; realzza la contnutà de materal base che vengono unt; può essere utlzzato un materale d apporto con temperatura d fusone prossma o nferore a quelle de materal base; deve garantre caratterstche meccanche del gunto almeno par a quelle de materal base; s fa rfermento a 4 categore d saldatura che runscono procedment affn: per fusone a resstenza per pressone brasatura. 1

2 Saldatura per fusone È usata per le costruzon d carpentera e recpent n pressone (saldatura per fusone ad arco); provoca la fusone localzzata del materale base; s effettua senza ntervento d pressone; s effettua con o senza l aggunta d materale d apporto; La UNI 1307/1 e / rporta le procedure d saldatura e tp d gunt. materale d apporto materale base materale base zona termcamente alterata 3 Saldatura per fusone Il procedmento d saldatura per fusone utlzzato per le costruzon d carpentera e recpent n pressone è la saldatura ad arco; l calore necessaro alla fusone è fornto da uno o pù arch elettrc che scoccano tra l elettrodo e l pezzo; la saldatura ad arco s suddvde n: - saldatura con elettrod fusbl; - saldatura manuale con elettrod rvestt; - saldatura ad arco sommerso; - saldatura MIG (gas nerte); - saldatura MAG (gas attvo CO - ossdante); - saldatura TIG (elettrodo non fusble n tungsteno). 4

3 IL GIUNTO SALDATO È la zona n cu avvene l collegamento de pezz medante la saldatura; le superfc mnor che lmtano pezz s chamano lemb, bord o teste; le superfc maggor che lmtano pezz s chamano facce. facce facce lemb lemb Tp d gunt saldat (selezone) Gunto testa a testa (1); gunto a T a completa penetrazone (); gunto a T con cordone d angolo (3); gunto a croce con cordon d angolo (4); gunto a sovrapposzone (). (1) () (3) (4) () 6 3

4 LA NORMATIVA rocedment d saldatura e tp d gunt (UNI 1307); qualfcazone della tecnologa e del procedmento (certfcazone ASME QR/WS); qualfcazone dell operatore (saldatura manuale) (certfcazone ASME WQ); qualfcazone del cordone d saldatura (controll non dstruttv: RX e/o US); resstenza statca e a fatca del gunto (CNR-UNI 10011). 7 DIETTI NEL CORDONE DI SALDATURA Le dscontnutà evdenzate medante controll non dstruttv dventano dfett quando superano lmt d accettazone fssat dalla normatva (UNI, ASME, IIW); l dentfcazone e l eventuale accettazone de dfett devono essere svolte n base alla normatva; dfett pù dffus sono: crcche trasversal e longtudnal; por e tarl; ncluson d scora; ncluson d tungsteno; mancanza d penetrazone; mancanza d fusone. 8 4

5 Dfett nel cordone d saldatura - crcche Le crcche a caldo (oltre 700 C): sono dovute alla presenza d un bagno d saldatura arrcchto d mpurezze (prncpalmente S e ) per l uso d elettrod non pult; sono localzzate verso l centro del cordone. Le crcche a freddo (a fne raffreddamento o rtardate): sono dovute alla dversa solubltà d H nel metallo caldo e freddo (rvestment d elettrod, fluss estern o ntern n arco sommerso o MIG/MAG); sono localzzate a bord del cordone o nella zona termcamente alterata del materale base. La presenza d crcche comporta sempre la mancata accettazone del gunto saldato. 9 Dfett nel cordone d saldatura por, tarl, ncluson, mancanza d penetrazone e fusone I por sono dovut allo svluppo d gas (vapore acqueo) all nterno del cordone (elettrod con rvestmento basco non essccat); tarl sono generat dall unone d pù por; le ncluson d scora sono dovute alla scarsa pulza dell elettrodo nella saldatura manuale; le ncluson d tungsteno, possbl soltanto nel caso d saldatura TIG, sono dovute al contatto accdentale tra elettrodo e materale base; la mancanza d penetrazone e la mancanza d fusone sono dovute a una eccessva veloctà d passata e a un ncompleto rempmento del canfrno. 10

6 Norma CNR-UNI S rfersce alle costruzon n accao da carpentera; fa rfermento agl acca e360, e430, e10 UNI 7070 (attualmente S3, S7, S3 UNI-EN 100); defnsce procedment d saldatura che possono essere utlzzat; prescrve la conformtà degl elettrod alle class della UNI 13; prescrve la qualfcazone del procedmento d saldatura; defnsce le seguent class d saldatura: classe I e classe II per gunt d testa o a completa penetrazone; classe unca per gunt con cordon d angolo. 11 RESISTENZA STATICA Caratterstche meccanche e tenson ammssbl R m [Ma] R 1) eh [Ma] ) adm [Ma] t 3) 40 t>40 e e e ) per spessor fno a 16 mm, per spessor da 16 a 40 mm rdurre d 10 Ma, per spessor da 40 a 63 mm rdurre d 0 Ma, per spessor da 63 a 100 mm rdurre d 30 Ma; ) tensone ammssble per l calcolo statco; 3) spessore n mm. 1 6

7 Resstenza statca - gunt d testa e a completa penetrazone Nel cordone agscono le seguent tenson: tensone, d trazone e/o compressone, normale alla sezone longtudnale del cordone; τ // tensone tangenzale nella sezone longtudnale; // tensone, d trazone e/o compressone, parallela all asse del cordone. // τ // τ // // 13 La sezone resstente del cordone s calcola: per tenson dervant da azon d trazone normal all asse del cordone e per tenson dervant da azon d taglo utlzzando la formula (1); per tenson dervant da azon d trazone parallele all asse del cordone utlzzando la formula (). L: lunghezza cordone A A res res L s H s (1) () s: mnore degl spessor collegat oppure spessore dell elemento a completa penetrazone H: larghezza totale materale base + materale d apporto 14 7

8 La verfca statca del cordone d saldatura prevede le seguent lmtazon: + // // + 3τ // adm 0.8 adm - vale la lmtazone superore se l gunto è d classe I; - vale la lmtazone nferore se l gunto è d classe II. 1 Resstenza statca - gunt con cordon d angolo Nel cordone agscono le seguent tenson: tensone, trazone e/o compressone, normale all asse del cordone; τ tensone tangenzale secondo l asse del cordone; // tensone, trazone e/o compressone, nella sezone trasversale del cordone: DA NON CONSIDERARE. τ // (NON CONSIDERARE) ATTENZIONE: s dstnguerà tra, τ // e τ appena defnta la sezone resstente. 16 8

9 τ // oltecnco d Torno La sezone resstente, sa le per tenson dervant da azon d trazone normal all asse del cordone sa per tenson dervant da azon d taglo lungo tale asse, è la cosddetta sezone d gola del cordone: A res L: lunghezza del cordone L a a: altezza d gola (del trangolo nscrtto nella sezone trasversale del cordone) p: pede del cordone se l cordone è smmetrco s ha: a p p a p L sezone d gola 17 La sezone d gola deve essere rbaltata su uno de lat del cordone n modo da dentfcare le component d tensone, τ // e τ : τ τ // τ S not che a seconda del rbaltamento scelto, le dventano τ e vceversa; le τ // restano mmutate. 18 9

10 La verfca statca prevede le seguent lmtazon: se sono present, τ // e τ : + τ + // 0.8 adm 0.70 adm e + τ adm 0.8 adm se sono present e τ : se è presente solo o τ // o τ : e τ 0.8 adm 0.70 adm 0.8, τ, τ adm // 0.70 adm - vale la lmtazone superore per e360; - vale la lmtazone nferore per e430 o e Carch che sollectano l cordone Le forze (e gl eventual moment) che sollectano l cordone s determnano equlbrando l azone de carch estern; calcolate tal forze (ed eventual moment) s possono determnare le corrspondent component d tensone τ // e τ da utlzzare nella verfca statca del gunto pù sollectato; ovvamente s deve sceglere un unco rbaltamento della sezone d gola per l ntero calcolo; nel seguto s analzzeranno alcun cas notevol. 0 10

11 Carch che sollectano l cordone - esempo 1 Rbaltando la sezone d gola sul supporto: τ// La La cordon Rbaltando la sezone d gola sulla pattabanda: L τ La // La 1 Carch che sollectano l cordone - esempo Rbaltando la sezone d gola sul supporto: τ ha ha Rbaltando la sezone d gola sulla pattabanda: h cordon ha ha 11

12 Carch che sollectano l cordone - esempo h b b h cordon Rbaltando la sezone d gola sul supporto: 1 b τ, τ// La La La Lah Rbaltando la sezone d gola sulla pattabanda: 1 1 L h b 1, τ// La La La b Lah 3 Carch che sollectano l cordone - esempo L b b L Rbaltando la sezone d gola sul supporto: 1 b τ//, τ// ha ha ha hal Rbaltando la sezone d gola sulla pattabanda: cordon 1 L 1 h b τ 1 ha ha //, τ // ha b hal 4 1

13 Carch che sollectano l cordone - esempo Rbaltando la sezone d gola sul supporto: τ // M b ha ha M 6b ah 6 ah Rbaltando la sezone d gola sulla pattabanda:, τ 1 cordone M h b τ // ha ha, ah M 6 6b ah Carch che sollectano l cordone - esempo 6 h M M e h Rbaltando la sezone d gola sul supporto: τ // La M e Lah cordon M e h Rbaltando la sezone d gola sulla pattabanda: τ // La M e Lah L 6 13

14 Carch che sollectano l cordone - esempo 7 L M e M e L cordon Rbaltando la sezone d gola sul supporto: M e τ // ha hal Rbaltando la sezone d gola sulla pattabanda: τ // ha M e hal M e L h 7 RESISTENZA A ATICA È necessaro conoscere la stora d carco n termn d tensone, coè l andamento nel tempo della tensone tra valor d tensone massma e mnma; anzché alla quota alterna d tensone, nel caso de gunto saldat s fa rfermento al d tensone ( o τ); nel caso d oscllazon d ampezza varable, ccl e d tensone s rcavano con l metodo star case (versone bath-tub serbatoo nella CNR-UNI 10011) per ottenere lo spettro de d tensone le curve SN n un dagramma log-log sono format da una spezzata con tratt d equazone m N costante n cu l esponente m assume valor dvers a seconda del tpo d sollectazone e del numero d ccl. 8 14

15 Resstenza a fatca - curve SN per partcolar sollectat con Ogn tpo d gunto è caratterzzato da A, corrspondente alla sollectazone ammssble d ampezza costante per N 10 6 ccl. A partcolar saldat e sollectat con, corrsponde un fasco d curve SN con tratt d equazone m N costante e n partcolare: un fasco d rette parallele con esponente m 3 nel campo 10 4 N N D ccl; N D 10 6 ccl per partcolar con A > 6 Ma; N D 10 7 ccl per partcolar con A 6 Ma; un fasco d rette parallele con esponente m nel campo N D N 10 8 ccl; una fasco d rette orzzontal a partre da N 10 8 ccl. 9 (Ma) m3 A D m N D A N D N D D 8 10 Categora d gunto A 30 1

16 Α D Α D Resstenza a fatca - curva SN per partcolar sollectat con τ A partcolar saldat e sollectat con τ, corrsponde un unca curva SN (unca categora 80 d gunto) d equazone τ m N costante e n partcolare: una retta con esponente m nel campo 10 4 N 10 8 ccl; una retta orzzontale a partre da N 10 8 ccl; τ (Ma) A 80 Ma 36.6 Ma m N 3 16

17 Resstenza a fatca - nfluenza dello spessore sul ammssble La resstenza a fatca ( A ) ndcata dalla categora del gunto s rfersce a spessor t mm; nel caso d spessor t > mm essa deve essere corretta (rdotta) come: 4 A,t A t A : d tensone ammssble (categora del gunto) t: spessore n mllmetr della parte pù sollectata del partcolare A,t : d tensone ammssble corretto 33 Resstenza a fatca - dettagl Nessuna verfca a fatca è rchesta se: tutt sono mnor d 6 Ma o comunque d D ; tutt τ sono mnor d 3 Ma; l numero totale d ccl è mnore d N 10 4 ccl. er sollectazon a costante l lmte d fatca è D ( τ D ). er sollectazon d ampezza varable s usa la regola d Mner; ogn al d sotto d (o τ ) può essere trascurato; s può utlzzare l metodo del equvalente: per calcolare la eq s assume m3 n tutto l campo (m per τ eq ) 34 17

18 Regola d Mner: rcham se D se < D e A > 6 Ma se < D e A 6 Ma nel caso d τ: N D N N N N N * 3 α N N 10 * A 3 10 * D 10 * D τ 10 * A τ tot * 1 CS (n termn d durata) D 3 Metodo del equvalente Serve per calcolare l eq (o τ eq ) equvalente allo spettro de d tensone applcato; l eq (o τ eq ) è l d tensone d ampezza costante che, applcato per un numero d ccl N par al numero totale d ccl dello spettro, orgna l medesmo danneggamento a fatca: eq 3 3 N N, τ eq τ N N La verfca a fatca s effettua confrontando l eq (o τ eq ) con l resstente res (o τ res ), rcavato dalla lnea SN n esame n corrspondenza del numero totale d ccl N dello spettro:, eq res τ eq τ res 36 18