Le principali tecniche di correzione delle deformazioni di saldatura

Durante la fabbricazione di componenti strutturali saldati, nonostante l'adozione di una serie di misure necessarie, spesso si verificano inevitabilmente deformazioni residue; pertanto, quando queste ultime superano i requisiti tecnici, è necessario adottare misure per correggerle.

I metodi di correzione più comuni includono la correzione manuale, la correzione meccanica, la correzione a fiamma e la correzione elettromagnetica, ecc.

1. Metodo di correzione manuale

Il metodo di correzione manuale prevede l'utilizzo di strumenti come martelli per colpire le parti deformate della saldatura. Questo metodo è utilizzato principalmente per la deformazione a flessione di saldature piccole e semplici e per la deformazione ondulatoria di piastre sottili.

2. Metodo di correzione meccanica

Si utilizzano comunemente presse idrauliche, martinetti, raddrizzatrici specializzate e martelli. Le forze esterne vengono applicate per provocare una deformazione plastica nel componente opposta alla direzione della deformazione della saldatura, neutralizzandosi a vicenda. La Figura 9-80 mostra uno schema di raddrizzamento meccanico di una trave a I piegata dopo la saldatura, utilizzando una pressa o un martinetto. La deformazione angolare della flangia della trave a I può essere corretta utilizzando la macchina a rulli mostrata nella Figura 9-81.

a) Correzione della pressione b) Correzione del martinetto

La deformazione dopo la saldatura è causata principalmente dal ritiro della saldatura e dell'area vicina. Se si esegue la forgiatura o la laminazione lungo l'area di saldatura per ottenere l'allungamento plastico, si può compensare la deformazione plastica che si verifica durante la saldatura, eliminando così la deformazione. I pezzi saldati di piccole dimensioni e con poche quantità vengono generalmente forgiati con un martello a mano. Per le strutture in lamiera sottile con saldature regolari, si possono utilizzare apparecchiature di laminazione per rullare la saldatura e le aree vicine, ottenendo buoni effetti tecnici ed economici.

La Figura 9-82 mostra uno schema di correzione della deformazione a flessione di un cilindro di alluminio dopo la saldatura, utilizzando un macchina di laminazionedove viene laminato il cordone longitudinale. Cambiando la direzione del rullo di pressione è possibile rullare anche la saldatura circonferenziale. La rullatura della saldatura non solo elimina le deformazioni residue della saldatura, ma elimina anche le sollecitazioni residue della saldatura.

I metodi di correzione meccanica sono adatti solo per strutture semplici di parti saldate di medie e piccole dimensioni.

3. Metodo di correzione della fiamma

Il metodo di correzione alla fiamma, noto anche come metodo di correzione per riscaldamento, utilizza una fiamma come fonte di calore per riscaldare localmente il metallo, facendogli subire una deformazione plastica di compressione. Quando il metallo si raffredda, si contrae e la deformazione causata da questa contrazione viene utilizzata per contrastare la deformazione residua causata dalla saldatura.

Questo metodo utilizza generalmente una torcia a gas e non richiede attrezzature specializzate. È semplice e comodo da usare, flessibile e può essere utilizzato per correggere strutture grandi e complesse.

(1) I tre elementi essenziali della correzione della fiamma

Sono tre i fattori principali che determinano l'effetto della correzione della fiamma: la posizione di riscaldamento, la temperatura di riscaldamento e la forma dell'area riscaldata.

1) Posizione di riscaldamento

È il fattore chiave del successo o del fallimento. Una posizione di riscaldamento errata non solo non corregge la deformazione, ma può addirittura peggiorare quella esistente. Pertanto, la posizione di riscaldamento scelta deve provocare una deformazione in direzione opposta alla deformazione residua dalla saldatura, per contrastarla.

Le ragioni principali della deformazione flessionale o angolare sono che le saldature sono concentrate su un lato dell'asse neutro del pezzo. Per correggere queste deformazioni, la posizione di riscaldamento deve essere scelta sul lato opposto dell'asse neutro, come illustrato nella Figura 9-83. Più la posizione di riscaldamento è lontana dall'asse neutro, migliore è l'effetto di correzione. Più la posizione di riscaldamento è lontana dall'asse neutro, migliore è l'effetto di correzione.

a) Deformazione angolare dovuta alla saldatura per accumulo b) Alettatura curvatura dei tubi deformazione

2) Temperatura di riscaldamento

La temperatura dell'area riscaldata deve essere superiore a quella dell'area adiacente non riscaldata, causando l'espansione termica e l'ostruzione del metallo riscaldato, con conseguente deformazione plastica da compressione. Per le piastre di acciaio al carbonio spesse o per i componenti saldati con elevata rigidità, le temperature di riscaldamento locali superiori a 100°C possono produrre deformazioni plastiche da compressione. In produzione, la temperatura per il riscaldamento a correzione di fiamma dell'acciaio strutturale è generalmente controllata tra 600 e 800°C.

La misurazione della temperatura in loco è scomoda; in genere, il colore della parte riscaldata viene osservato con gli occhi per stimare la temperatura approssimativa. La Tabella 9-13 elenca i colori della superficie della lamiera d'acciaio durante il processo di riscaldamento e le temperature corrispondenti.

Tabella 9-13 Colori della superficie della lamiera d'acciaio e temperature corrispondenti

3) La forma dell'area di riscaldamento.

Le forme dell'area di riscaldamento includono punti, strisce e triangoli, come mostrato nella Figura 9-84, con il riscaldamento dei punti mostrato nella Figura 9-85, il riscaldamento delle linee mostrato nella Figura 9-86 e il riscaldamento dei triangoli mostrato nella Figura 9-87.

a) Punto b) Striscia c) Triangolo

a) Riscaldamento diretto b) Riscaldamento a catena c) Riscaldamento a fascia

(2) Metodi comuni di correzione della fiamma

I metodi più comuni per correggere la deformazione della saldatura a causa della fiamma sono illustrati nella Tabella 9-14.

Tabella 9-14 Metodi per la correzione della deformazione di saldatura mediante riscaldamento

Esempi di correzione a fiamma della deformazione di saldatura sono illustrati nella Figura 9-88.

a) Flessione laterale di un arco asimmetrico in acciaio

b) Flessione verso l'alto di una trave a I asimmetrica

c) Deformazione angolare del giunto ad arco di testa

d) Deformazione ondulata di una lastra mediamente sottile

(3) Risultati del test dopo la correzione della fiamma

I risultati delle prove di correzione della fiamma per alcuni acciai basso-legati comunemente utilizzati sono riportati nella Tabella 9-15.

Tabella 9-15 Risultati parziali dei test sugli acciai strutturali basso-legati comunemente utilizzati dopo la correzione alla fiamma

La piegatura a fiamma d'acqua delle lamiere è un nome di processo nella costruzione navale. Il processo è esattamente uguale alla raddrizzatura a fiamma; prevede l'utilizzo della fiamma per riscaldare localmente la lamiera d'acciaio per ottenere la deformazione desiderata, con un rapido raffreddamento ad acqua durante il processo di riscaldamento.