PROCESSO DI ASSEMBLAGGIO

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1 PROCESSO DI ASSEMBLAGGIO La fabbricazione degli elementi meccanici seguita dalla loro unione sono i principali compiti dell industria produttiva. Essenzialmente l assemblaggio consiste nel collegare degli elementi singoli tra di loro in varie maniere a seconda del compito e della funzione che devono svolgere. Si procede in questo modo alla formazione di un complessivo. Pochissimi settori dell industria non fanno uso anche del piu piccolo processo di assemblaggio. Il modo di unire due parti è dipendente dal tipo di costruzione e dal suo impiego. TECNICHE DI ASSEMBLAGGIO Esistono due gruppi distinti di tecniche di assemblaggio: 1. Collegamenti fissi 2. Collegamenti smontabili 1.) COLLEGAMENTI FISSI : Dopo l unione di due pezzi con questo tipo di collegamento, per una successiva separazione è necessaria la rottura di uno dei due pezzi.in pratica non c è reversibilità priva di danni. Questi collegamenti si effettuano generalmente con : a) Saldature b) Chiodature c) Incollaggi a) SALDATURE : Si suddividono essenzialmente in due categorie: eterogena (o brasatura) autogena ETEROGENA Nella eterogena le due parti da unire non intervengono nella fusione ma si usa un materiale d apporto con temperatura di fusione piu bassa. Questo tipo di saldatura si utilizza quando per motivi strutturali o dimensionali non voglio raggiungere temperature troppo elevate che comprometterebbero le prestazioni dei pezzi da unire. Inoltre non devono essere richieste particolari resistenze del giunto saldato. Esistono due tipi di brasature; quella dolce e quella forte. La brasatura dolce è fatta con leghe di stagno che hanno temperatura di fusione < 400 C. La brasatura forte è fatta con leghe di rame e argento con temperatura di fusione > 400 C e consente di ottenere saldature piu resistenti rispetto a quella dolce. AUTOGENA Nell autogena fonde il materiale dei pezzi da unire e non c è dunque bisogno di un terzo materiale come apporto. I due pezzi da unire si fondono in modo diverso a seconda delle caratteristiche di resistenza e di geometria desiderate.

2 SALDATURA OSSIACETILENICA. : Si utilizza per la fusione la fiamma ossiacetilenica, prodotta dalla combustione dell acetilene con l ossigeno. C 2 H 2 + O 2 2CO + H 2 + calore E una saldatura molto resistente che permette di saldare anche spessori sottili regolando la distanza dal cannello da cui fuoriesce la fiamma dal pezzo da saldare. E usata molto in manutenzione ed è economica ma la qualità della saldatura è vincolata all abilità del saldatore. SALDATURA ELETTRICA AD ARCO : In questo tipo di saldatura il calore necessario alla fusione dei lembi da saldare e del metallo d apporto è prodotto da un arco voltaico fatto scoccare tra un elettrodo e il pezzo. Il metallo di apporto ha le stesse caratteristiche dei lembi da unire, quindi fondono tutti assieme. Il calore generato dall arco elettrico è prodotto dall urto degli elettroni emessi dal catodo contro le molecole d aria interposte fortemente ionizzate dal passaggio della corrente. Contemporaneamente al materiale di apporto si fonde anche il rivestimento dell elettrodo dando origine ad una scoria superficiale che protegge la saldatura dall ossidazione.

3 SALDATURA A FILO CONTINUO (MIG) E una saldatura molto simile a quella precedente con la differenza che l elettrodo è costituito da una matassa di filo in materiale di supporto alimentata da dispositivi automatici. Per proteggere dall ossidazione il bagno fuso si usa un gas inerte che crea una zona inerte attorno all arco. SALDATURA A RESISTENZA Si applica una differenza di potenziale tramite due elettrodi che premono la lamiera. Gli elettrodi non si scaldano perché possiedono conducibilità elettrica e termica maggiore e si crea una concentrazione di calore proprio nel punto di contatto dei due pezzi da unire a causa delle impurità superficiali. Si produce quindi un nocciolo fuso di metallo che unisce le lamiere. La saldatura non è dunque stagna ma è fatta per punti. Con lo stesso procedimento si può eseguire anche la saldatura di testa.

4 SALDATURA AD ATTRITO La saldatura si ottiene con il movimento relativo di un pezzo rispetto all altro che porta grazie all attrito alla temperatura di fusione. I due pezzi dopo aver raggiunto questa temperatura si uniscono in un unico elemento nel punto di contatto. SALDATURA LASER L emissione di luce monocromatica concentrata in un piccolo fascio si localizza in un area molto piccola e permette la fusione del metallo.

5 E molto costosa e complessa ma è utilizzata quando non si desiderano alterazioni geometriche dovute al gradiente di temperatura e quando il pezzo è delicato e non dobbiamo applicarvi forze. SALDATURA CON ULTRASUONI E il processo più usato per unire componenti di plastica. Si usano vibrazioni a bassa ampiezza con frequenza elevata per creare attrito. Tale attività produce il calore necessario alla saldatura. Il processo è molto veloce e preciso. Esistono anche altri tipi di saldature, che però concettualmente si discostano poco da quella analizzata fin ora. b) CHIODATURE Fino a quando le saldature non erano pervenute al grado di evoluzione attuale, i collegamenti fissi venivano prevalentemente effettuati tramite chiodi. Tuttavia ancora oggi questo processo è molto usato per alcune applicazini. L operazione consiste nell unire due parti preventivamente forate nel punto di unione attraverso l uso di un chiodo. Tale chiodo sporgente dall estremità senza testa viene ricalcato in modo da formare un altra testa che serra le due lamiere. I chiodi necessari sono di più tipi a seconda dall utilizzo specifico. Si differenziano anche per il materiale di cui sono costituiti a seconda se l operazione è fatta a caldo o a freddo. INCOLLAGGIO L assemblaggio ottenuto utilizzando gli adesivi offre notevoli vantaggi rispetto ai metodi meccanici impiegati per l unione di materiali. Un adesivo permette la distribuzione dei carichi e delle sollecitazioni su tutta la superficie interessata; in questo modo si ottiene una distribuzione più uniforme dei carichi statici e dinamici. Il giunto incollato con l adesivo è quindi più resistente in presenza di flessioni e vibrazioni rispetto, per esempio, ad un giunto chiodato. Un adesivo, inoltre, sigilla i giunti incollati eliminando la formazione della corrosione, come invece può accadere nel caso di un elemento fissato meccanicamente. Un adesivo rende più facile l incollaggio di superfici con forme irregolari si ottiene così un peso minore con una minima variazione, o nulla, delle dimensioni o della geometria del pezzo. Nella scelta di un adesivo è necessario naturalmente considerare anche altri fattori.

6 Per esempio, l adesivo deve essere compatibile con il substrato e con i metodi di produzione, deve essere in grado di trasmettere carichi di servizio ipotizzati e resistere alle condizioni richieste in esercizio. Anche la preparazione della superficie, i metodi di applicazione, i sistemi di polimerizzazione ( e tempi e costi di questi aspetti ) rivestono una certa importanza per la scelta del prodotto più indicato. L incollaggio apre nuovi orizzonti grazie ai molti vantaggi offerti: distribuzione uniforme delle sollecitazioni: vengono eliminate le concentrazioni di tensione prodotte dai fori nessun cambiamento strutturale: le caratteristiche dei materiali non sono influenzate, come invece avviene con la saldatura; nessuna distorsione del substrato: dal momento che le parti non vengono riscaldate, a differenza di quanto avviene con la saldatura, è possibile montare i pezzi di masse e dimensioni diverse, senza difficoltà; combinazione di materiali diversi: i progettisti possono scegliere e combinare materiali con caratteristiche diverse per poterli sfruttare al meglio; giunti sigillati: gli adesivi svolgono anche la funzione di sigillanti. Gli assemblaggi imbullonati e chiodati richiedono spesso una sigillatura che comporta un costo e un lavoro supplementare. isolamento: permette di unire metalli con proprietà elettrochimiche diverse. Non dà luogo né a corrosione, né ad erosione per attrito e sfregamento ; riduzione del numero dei componenti: spine, bulloni, chiodi, morsetti ecc. non servono più; miglioramento dell aspetto del prodotto: i giunti incollati sono più regolari. Diversamente da quanto avviene con le saldature, dopo l incollaggio le linee di giunzione non sono più visibili. Questo vantaggio offre ai progettisti molte possibilità per migliorare l aspetto estetico del prodotto. L incollaggio di due elementi può avvenire in due differenti modi: tramite un solvente si fondono i due materiali e con il contatto si uniscono oppure si mette un terzo materiale che crea un legame tra i due componenti. I tipi di adesivi in commercio sono numerosissimi ed hanno composizioni diverse e diverse caratteristiche. Si possono elencare le classi principali di adesivi in funzione del loro componente base: prodotti inorganici (prodotti ceramici) elastomeri (fenolnitrilici) monomeri liquidi (cianoacrilici) resine liquide (epossidici-poliuretanici) resine termoplastiche (poliamminici-fenolvinilici-poliuretanici) resine termoindurenti (fenalnitrilici) Vediamo di seguito la differenza di sollecitazioni sui pezzi uniti a seconda del tipo di assemblaggio scelto:

7 2) COLLEGAMENTI SMONTABILI Tali collegamenti sono fatti in modo tale che all occorrenza le parti unite si possono separare senza la loro distruzione.questi collegamenti possono essere realizzati con vari sistemi : a) elementi filettati b) perni,chiavette,linguette c) accoppiamenti conici o con alberi scanalati In particolare per l assemblaggio i più usati sono gli elementi filettati che vengono illustrati qui di seguito: ELEMENTI FILETTATI

8 I bulloni rappresentano il metodo di assemblaggio ideale quando si prevedono operazioni di smontaggio frequenti e di facile esecuzione. Normalmente sono molto affidabili, ma in determinate circostanze questi possono allentarsi; è quindi opportuno utilizzare dei dispositivi di antisvitamento. Le condizioni di vibrazioni o di sollecitazioni sono le piu critiche. Prima di inserire viti e bulloni è necessario praticare dei fori che a loro volta indeboliscono la struttura del materiale. In prossimità dei fori, quando l assemblaggio è sotto carico, si generano forti tensioni. Queste talvolta possono dar luogo ad una rottura precoce per fatica del materiale. Quando si utilizzano questi elementi di fissaggio è quindi necessario aumentare lo spessore del materiale per ottenere la stabilità richiesta. Inoltre, i fori per i bulloni aumentano il pericolo della corrosione. Per questo motivo è spesso necessario prevedere una protezione aggiuntiva per la sigillatura o per il substrato, di solito complessa e costosa. Lo stesso discorso è ugualmente valido per i chiodi. Nel caso di giunzione di materiali diversi può verificarsi una corrosione galvanica ed una differenza di quote dovuta ai diversi coefficienti di dilatazione lineare dei materiali. Il tipo di vite, il suo filetto e le dimensioni vanno scelte in funzione dell uso specifico e delle forze meccaniche a cui verrà sottoposta. Vediamo qui di seguito alcuni esempi di assemblaggio di elementi meccanici tramite viti di diverso tipo.