La lamiera è alla base di numerosi oggetti utilizzati nella nostra vita quotidiana, dalla vita di tutti i giorni al settore aerospaziale. L'assemblaggio di questi sottili fogli di materiale è quindi uno degli aspetti più importanti dell'ingegneria e della fabbricazione. Le giunzioni in lamiera sono le particolari disposizioni e tecniche di unione di due o più fogli di metallo per formare strutture e connessioni utili. Questa guida fornisce una conoscenza pratica per ingegneri, progettisti e costruttori.
Il modo in cui sono disposti i bordi dei pezzi di lamiera determina il tipo di giunzione di base. La scelta del tipo di giunto viene solitamente effettuata nella fase iniziale del processo di progettazione, in base alla direzione del carico, allo spazio disponibile e all'aspetto estetico.
Il Lap Joint è un tipo di giunzione in cui due pezzi di lamiera sono sovrapposti per una certa lunghezza. Il processo di giunzione, che può includere la saldatura, la rivettatura, l'incollaggio, ecc. viene eseguito all'interno di quest'area di sovrapposizione. I giunti lappati sono facili da preparare e da assemblare e offrono una buona resistenza soprattutto nella direzione parallela alle superfici lappate.
In un giunto di testa, i bordi di due pezzi di lamiera sono allineati sullo stesso piano e un pezzo è posizionato da un capo all'altro o da un bordo all'altro senza alcuna sovrapposizione. La saldatura viene normalmente eseguita lungo la cucitura in cui i bordi delle lamiere sono uniti. Le giunzioni di testa offrono una migliore finitura superficiale e non aggiungono molto spessore, il che è ideale per l'estetica e il flusso d'aria.
Un giunto d'angolo è un giunto in cui due bordi di due lamiere sono collegati ad angolo retto l'uno con l'altro. I pezzi possono essere uniti da un bordo all'altro oppure un pezzo può essere posizionato sopra il bordo dell'altro pezzo. I giunti angolari sono fondamentali nella costruzione di scatole, involucri e telai. Possono essere collegati in vari modi, come la saldatura lungo l'angolo interno o esterno o l'uso di elementi di fissaggio.
Leggi anche: guida alle leghe metalliche in ambito ortodontico
Un giunto a T, noto anche come giunto a T, è un giunto in cui il bordo o l'estremità di un pezzo di lamiera è collegato alla superficie di un altro pezzo di lamiera ad angolo retto, a forma di "T". Ciò avviene spesso quando si saldano irrigidimenti interni, staffe o divisori a un pannello più grande. I giunti a T sono spesso realizzati con saldature a filetto che offrono un supporto alla giunzione.
Una giunzione perimetrale è un processo di collegamento dei bordi piegati o delle flange di due parti adiacenti di lamiera che sono quasi parallele tra loro. L'unione dei bordi stessi avviene mediante saldatura o brasatura. Le cuciture di bloccaggio, come la cucitura di Pittsburgh, la cucitura a scanalatura o la cucitura in piedi, sono formate dall'incastro dei bordi piegati di due diversi pezzi di metallo per produrre una cucitura continua che di solito è fissata meccanicamente.
Per unire i componenti in lamiera, i componenti possono essere sottoposti a diverse operazioni di formatura e lavorazione per condizionare i bordi e le superfici da unire. La piegatura è il primo processo di formatura della lamiera in cui il materiale viene separato per ottenere le dimensioni e la forma desiderate. Un'altra importante operazione di formatura è la piegatura, utilizzata per realizzare flange, orli e altre caratteristiche che consentono la giunzione. La piegatura consente di realizzare giunzioni a sovrapposizione, giunzioni d'angolo e giunzioni perimetrali per garantire una superficie di accoppiamento per la giunzione.
Alcune delle tecniche più comuni sono la cesoiatura, il taglio laser, il taglio al plasma e il taglio a getto d'acqua, tutte con diversi gradi di precisione e applicabilità al tipo e allo spessore del materiale. La foratura e l'alesaggio sono utilizzati per praticare fori nella lamiera per il fissaggio mediante rivetti e bulloni. L'intaglio e la scanalatura sono processi che comportano il taglio di piccole parti dei bordi della lamiera. La preparazione dei bordi è necessaria per alcune tecniche di giunzione, in particolare per la saldatura. Può essere necessario smussare i bordi della lamiera per migliorare la penetrazione della saldatura e la resistenza del giunto. Il grado di precisione ottenuto durante queste fasi di formatura e lavorazione determina la facilità di assemblaggio, la qualità del giunto e le sue prestazioni.
Una volta formata e preparata la lamiera, si possono utilizzare vari metodi per creare il collegamento vero e proprio. La saldatura prevede l'uso di calore, pressione e/o materiale d'apporto per unire i pezzi di lamiera all'interfaccia del giunto e formare un legame forte e continuo quando il calore viene rimosso.
Leggi anche: Benefici della sigillatura dei solchi per prevenire la carie
La rivettatura è un processo di fissaggio meccanico che prevede l'uso di un elemento cilindrico e duttile, detto rivetto, dotato di una testa a un'estremità. Il rivetto viene fatto passare attraverso i fori allineati delle lamiere e l'estremità del rivetto viene poi appiattita per bloccare insieme i due pezzi. I rivetti ciechi sono una variante che può essere inserita solo da un lato del materiale da unire. La rivettatura è precisa, non richiede il riscaldamento del materiale ed è adatta per unire materiali diversi o lamiere rivestite.
È un processo di fissaggio che prevede l'uso di bulloni o viti che vengono fatti passare attraverso i fori praticati sulle lamiere da unire. I bulloni vengono solitamente utilizzati insieme ai dadi. Le viti autofilettanti sono quelle viti che possono creare la propria filettatura nei fori della dimensione richiesta. Questo le rende ideali per l'uso in pannelli di accesso, punti di manutenzione e costruzioni modulari, in quanto possono essere facilmente assemblate e smontate.
Gli adesivi strutturali sono ampiamente utilizzati per la giunzione di lamiere e possono essere impiegati in combinazione con altre tecniche di giunzione (giunti multiprocesso). Gli adesivi sopportano il carico attraverso un'area più ampia rispetto ai dispositivi di fissaggio puntuali, possono incollare materiali diversi, sigillare, ridurre le vibrazioni e fornire una superficie esterna liscia. È importante preparare bene la superficie per ottenere una buona forza di adesione. È importante considerare i tempi di polimerizzazione e la resistenza all'ambiente, come la temperatura e le sostanze chimiche.
Il clinching è un processo di formatura a freddo che prevede l'uso della pressione per unire due o più strati di lamiera senza l'uso di altri elementi di fissaggio o di calore. La pressione viene utilizzata per tirare e modellare gli strati di metallo e per assottigliare localmente il metallo e produrre un incastro simile a un bottone. È un processo rapido, non utilizza materiali di consumo, non produce fumi o scintille e può essere utilizzato su metalli pre-rivestiti o dissimili.
Questi metodi prevedono l'uso di un metallo d'apporto che ha un punto di fusione inferiore a quello della lamiera di base. Il metallo d'apporto viene riscaldato e scorre nella fessura del giunto per azione capillare e, una volta raffreddato, si solidifica per unire le parti. La brasatura prevede l'utilizzo di temperature superiori a 450°C, mentre la saldatura avviene a temperature inferiori a 450°C. Il processo di brasatura consente di ottenere giunti più resistenti. Entrambi sono adatti per la realizzazione di giunti sigillati, per unire metalli di tipo diverso e per i casi in cui non è auspicabile l'uso del calore come nella saldatura.
Leggi anche: Procedura e materiali per la sigillatura di chiusini
Il tipo di lamiera (acciaio, alluminio, acciaio inox, rame, ecc.) è il principale fattore determinante per la progettazione dei giunti. Si tratta di resistenza, duttilità, saldabilità, resistenza alla corrosione, in particolare alla corrosione galvanica quando si uniscono metalli diversi, caratteristiche di espansione e contrazione termica e compatibilità con i processi di giunzione scelti, ad esempio alcune leghe di alluminio sono difficili da saldare.
È necessario determinare il tipo di carichi che si prevede di applicare al giunto (trazione, compressione, taglio, flessione, fatica). È importante capire che i diversi giunti hanno caratteristiche diverse quando sono sottoposti a carichi. I giunti ad anello sono normalmente buoni a taglio lungo la lunghezza della sovrapposizione e le saldature di testa sono buone a trazione, se eseguite correttamente. I giunti ad angolo e a T sono soggetti a momenti flettenti.
A seconda del materiale, del tipo di giunzione, della resistenza richiesta, della velocità di produzione, dei vincoli di costo, dell'aspetto e dell'ambiente in cui il prodotto verrà utilizzato, è necessario scegliere la tecnica di giunzione più appropriata. La saldatura offre generalmente la massima resistenza statica, ma comporta l'impiego di calore. La rivettatura non consente distorsioni dovute al calore, ma richiede dei fori. Gli adesivi forniscono superfici lisce, ma richiedono una preparazione della superficie e un certo tempo per l'indurimento. L'incollaggio è più veloce degli altri metodi di giunzione, ma fornisce una resistenza inferiore.
Il dimensionamento preciso è fondamentale. Nel caso di giunti a sovrapposizione, è richiesta la distanza di sovrapposizione. Nel caso di giunzioni bullonate o rivettate, il diametro del foro, la distanza dal bordo (distanza dal centro del foro al bordo del pezzo) e il passo (distanza tra due elementi di fissaggio) devono essere scelti correttamente per evitare strappi, rotture dei cuscinetti o instabilità. Le dimensioni della saldatura di raccordo (ad esempio, la lunghezza della gamba della saldatura di raccordo) devono essere sufficienti a sostenere il carico.
Il progetto del giunto deve essere realizzabile con gli strumenti e le tecniche attualmente disponibili sul mercato. Alcuni di questi sono l'accesso alle torce di saldatura, agli strumenti di rivettatura o agli applicatori di adesivi; la possibilità di allineare i pezzi durante l'assemblaggio; l'evitare attrezzature complesse; la progettazione di tolleranze di produzione raggiungibili.
Se l'assemblaggio richiede ispezione, manutenzione, riparazione o eventuale smontaggio, il progetto del giunto deve tenerne conto. I giunti bullonati o avvitati sono intrinsecamente adatti allo smontaggio. I giunti saldati o incollati sono generalmente permanenti e la loro riparazione è più difficile.
Le giunzioni in lamiera possono essere soggette a corrosione, soprattutto in ambienti difficili o quando vengono uniti metalli dissimili (corrosione galvanica). Le carrozzerie dei veicoli utilizzano ampiamente la saldatura a resistenza a punti, la saldatura laser e l'incollaggio per il telaio, i pannelli della carrozzeria e i componenti strutturali. Le strutture degli aeromobili si affidano in larga misura alla rivettatura (soprattutto quella a filo per l'aerodinamica) e alla saldatura ad alta precisione (TIG, Laser) per unire leghe di alluminio, titanio e materiali compositi.
Per l'assemblaggio delle condotte si ricorre prevalentemente a cuciture di sicurezza (ad esempio, Pittsburgh lock) e alla rivettatura. Le giunzioni verticali o le giunzioni a giro sono comuni nelle coperture e nei rivestimenti metallici e utilizzano viti e bulloni. Le lavatrici, i frigoriferi, i forni, ecc. utilizzano una combinazione di tecniche per ottenere sigillature durature e assemblaggi smontabili dove necessario.
Per ottenere la migliore qualità delle giunzioni in lamiera, è necessario disporre delle giuste competenze, di una lavorazione adeguata e di una garanzia di qualità. TZR offre un servizio completo per la fabbricazione di lamiere, che ci rende il vostro negozio di fabbricazione unico. I nostri servizi si concentrano sui settori automobilistico, medico, delle stampanti 3D e delle energie rinnovabili. Disponiamo di una capacità di lavorazione della lamiera completa di taglio, piegatura e formatura per garantire che le parti siano fabbricate con precisione prima della saldatura.
In TZR ci impegniamo sempre a comprendere appieno le esigenze applicative di ciascun cliente. I dipartimenti di ingegneria e produzione sono coinvolti con i clienti dalla fase di progettazione a quella di produzione e offriamo diverse opzioni di materiali come acciaio, acciaio inossidabile, alluminio, rame e ottone. Prestiamo particolare attenzione alla producibilità ed eseguiamo controlli DFM professionali per garantire l'alta qualità e la producibilità dei prodotti.
Il settore della giunzione delle lamiere è in continuo sviluppo a causa delle crescenti esigenze di riduzione del peso, aumento della resistenza, migliore produttività e capacità di unire materiali nuovi e diversi. Giunzione di materiali avanzati: Le sfide e le opportunità per lo sviluppo di metodi affidabili per la giunzione di acciai ad alta resistenza (AHSS), leghe di alluminio, leghe di magnesio, titanio e strutture in metallo-composito sono ancora presenti.
Automazione e robotica: L'applicazione di sistemi robotizzati per la saldatura, la rivettatura, l'aggraffatura e l'erogazione di adesivi migliora l'efficienza, l'accuratezza e la ripetibilità, soprattutto nella produzione di massa come quella dell'industria automobilistica. Queste innovazioni suggeriscono ulteriori miglioramenti nella funzionalità, nell'efficacia e nella versatilità dei giunti in lamiera, garantendo così la loro importanza per la produzione negli anni a venire.
tags: #sigillatura #giunti #stradali #con #lamiera #metallica
