L'acciaio e le tecniche di unione

L'assemblaggio degli elementi metallici può avvenire per chiodatura, rivettatura, bullonatura e saldatura. Vediamo nello specifico queste singole tecniche con le loro caratteristiche.

acciaio-tecniche di unione
Travi d'acciaio unite tramite rivettatura (foto di 2427999 - Fonte: pixabay.com)

Indice

  1. Tecniche di unione: quali sono?
  2. La chiodatura
  3. La Rivettatura
  4. La bullonatura
  5. La saldatura

 

Tecniche di unione: quali sono?

Un problema fondamentale delle costruzioni con struttura portante in acciaio è quello del collegamento tra i vari elementi strutturali. La scelta del tipo di collegamento più corretto per ciascun caso è un'operazione molto importante, che richiede conoscenza e competenza nella scelta della soluzione migliore. Per quanto riguarda gli elementi strutturali metallici possiamo avere le seguenti tecniche di unione:

  1. CHIODATURA;
  2. BULLONATURA;
  3. RIVETTATURA;
  4. SALDATURA. 

 

La Chiodatura

L'unione mediante chiodatura consiste nell'introduzione, attrverso fori praticati negli elementi da unire, di cilindri metallici (chiodi) provvisti a un loro estremo di una testa, e nella successiva deformazione della porzione di gambo fuoriuscente dai fori, in modo da impedirne lo sfilamento.

A seconda delle caratteristiche e delle dimensioni degli elementi da unire, i chiodi possono essere realizzaticon materiali diversi (acciaio dolce, rame, alluminio, etc.) e la chiodatura può avvenire a caldo o a freddo. Nel primo caso, il chiodo riscaldato al "calor rosso" viene introdotto nel foro e ribadito in modo tale che esso si dilati all'interno. La lunghezza del gambo deve consentire il completo riempimento del foro e la formazione di una testa uguale a quella esistente.

Il successivo raffreddamento comporta tensioni di ritiro che aumentano fortemente  l'aderenza delle teste alle superfici collegate,  ma riducono nel contempo il collegamento all'interno del foro. La chiodatura a freddo comporta invece la deformazione del gambo per via meccanica.

L'efficacia della chiodatura dipende dal numero dei chiodi, dalla loro sezione e dalla disposizione geometrica dei fori. La chiodatura, infatti, come la bullonatura, prevede la formazione di fori che, oltre a indebolire gli elementi da unire, alterano la distribuzione degli sforzi all'interno dal materiale.


La Rivettatura

Un altro sistema per unire gli elementi metallici è la rivettatura. Si tratta di una tecnica di unione molto usata per i lamierini d'acciaio. Il rivetto è un chiodo di allumnio, rame, acciaio dolce, etc. di forma particolare il cui gambo viene deformato a freddo mediante un attrezzo detto rivettatrice. I chiodi di più comune impiego sono:

  • chiodi a testa tonda stretta,
  • chiodi a testa svasata piana,
  • chiodi a testa svasata con calotta.

 

La Bullonatura

A differenza delle altre tecniche di unione, che realizzano collegamenti definitivi, la bullonatura consente l'eventuale separazione delle parti assemblate, ideale per il riuso e riciclo applicate nell'edilizia sostenibile. Si tratta di una tecnica di unione semplice e pratica, agevolmente realizzabile in opera, spesso usata in cantiere per collegamenti provvisori di elementi destinati a successive modalità di fissaggio. Essa si presta anche molto bene per il collegamento di elementi non suscettibili di altra forma di unione, come ad esempio i metalli non saldabili.

L'organo di collegamento è il bullone, costituito di una vite e di un dado, che viene avvitato all'estremità filettata della vite. Il collegamento avviene praticando nei pezzi da unire un foro di diametro leggermente superiore a quello del gambo della vite. Il serraggio del dado determina uno sforzo di trazione del gambo, che si traduce in una reciproca compressione e nella unione degli elementi a contatto. Esistono numerosissimi tipi di bulloni di dimensioni e caratteristiche adatte per ogni necessità di assemblaggio, realizzati in acciaio normale e in acciaio ad alta resistenza.


Principali tipi di bulloni

La bullonatura viene distinta in due categorie di unione: unione con bulloni normali e unione per attrito. Come abbiamo visto esistono diversi tipi di bulloni in base alle caratteristiche e al tipo di elementi da unire. Nello specifico possiamo avere i seguenti tipi:

  • Viti a testa esagonale con gambo parzialmente filettato: dado esagonale;
  • Viti e bulloni a testa quadra con dado esagonale;
  • Viti e bulloni a testa quadra larga con dado quadro;
  • Viti e bulloni a testa tonda stretta e nasello con dado esagonale;
  • Viti e bulloni a testa tonda larga e quadro sottotesta con dado quadro;
  • Bulloni a testa tonda larga e quadro sottotesta con dado esagonale;
  • Viti e bulloni a testa svasata stretta piana e nasello con dado esagonale;
  • Viti e bulloni a testa svasata stretta con calotta e nasello con dado esagonale;
  • Viti e bulloni a testa svasata larga e quadra sottotesta con dado quadro;
  • Bulloni a gambo da saldare con dado esagonale. 

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La saldatura

Per saldatira si intende il processo mediante il quale si realizza l'unione di elementi metallici impiegando l'azione del calore, prodotto con vari sistemi, con o senza apporto di materiale. La saldatura è il metodo di unione tra elementi metallici più utilizzato in edilizia.

La saldatura è in grado di unire gli elementi in maniera efficace, a condizione che sia eseguita da personale esperto e secondo precise regole, in modo da evitare che le parti saldate costituiscano elemento di minore resistenza e che le forti sollecitazioni termiche indotte sviluppino pericolose tensioni interne durante il raffreddamento.Le tecniche di saldatura più comuni sono:

  • saldatura per fusione
  • saldatura a pressione 
  • brasatura.
 

Saldatura per fusione o auotgena

La saldatura viene ottenuta portando alla temperatura di fusione i lembi delle parti da unire e aggiungendo tra essi il metallo di apporto allo stato fuso, in modo da realizzare appositi cordoni di saldatura: in determinati casi, l'unione viene anche realizzata senza metallo di apporto. A seconda del metodo impiegato per portare a fusione le parti si avranno:

  • saldatura ossiacetilenica: se il riscaldamento è ottenuto mediante la fiamma prodotta dalla combustione di acetilene e ossigeno in particolari cannelli. E' possibile impiegare anche la fiamma ossidrica, prodotta da combustione di idrogeno e ossigeno, raggiungendo temperature inferiori.
  • saldatura ad arco: se il riscaldamento è prodotto per via elettrica dall'arco voltaico che scocca tra un elettrodo e il materiale da saldare.

Saldatura a pressione

La saldatura a pressione è una tecnica che non prevede apporto di materiale. Mediante attrezzature particolari, le zone da unire vengono portate allo stato pastoso per effetto del calore prodotto dal passaggio di una corrente elettrica e vengono collegate esercitando una pressione localizzata.

Brasatura

La brasatura comporta il collegamento mediante apporto di un materiale a più basso punto di fusione rispetto a quello degli elementi da unire.

A seconda della natura del materiale usato e della temperatura necessaria per portarlo a fusione, si avranno:

  • brasatura dolce: nella quale si impiegano leghe di stagno e piombo o stagno e argento;
  • brasatura forte: nella quale si opera con leghe di argento.rame-zinco o argento-rame-zinco-cadmio.

La brasatura avviene riscaldando le parti da unire a una temperatura sufficiente a produrre la fusione del materiale di apporto; le superfici vanno trattate, prima del collegamento, con particolari prodotti deossidanti in pasta.

 

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