Buongiorno, abbiamo visto le varie tecniche che si possono utilizzare per realizzare i giunti saldati. Sono diverse, hanno caratteristiche diverse, alcune sono più adatte a certi metalli, altre ad altri, alcune sono più costose, altre meno costose, insomma hanno caratteristiche diverse. Ora ci concentriamo invece sul risultato dell'operazione di saldatura sul giunto. In particolare guardiamo i difetti del giunto. Un giunto può avvenire più o meno bene.
Se non viene perfetto avrà dei difetti che si dividono in due famiglie, i difetti interni e i difetti esterni. I primi non sono visibili ad occhio nudo ma comunque influenzano la qualità del cordone, i secondi sono visibili dall'esterno ad occhio nudo. Cominciamo a vedere i difetti esterni.
Difetto esterno numero uno, maglia irregolare. È un difetto un po'generico che può voler dire qualsiasi cosa. che riguardi la continuità geometrica del cordone, cioè per esempio non ha lo spessore costante nella sua lunghezza, non ha il sovraspessore costante, il sovraspessore se questo è il triangolino del cordone, il sovraspessore è la parte di materiale in più, potrebbe essere irregolare durante lo sviluppo del cordone. In generale la maglia è irregolare quando a occhio si vede che la continuità non è rispettata.
Questo fa sospettare anche la presenza di eventuali difetti interni. Ci colleghiamo alla maglia irregolare perché ho parlato di sovraspessore. Quando questo, quindi la parte di materiale in più che c'è sopra allo spessore del normale giunto, che avrà una sua concavità o convessità, abbiamo detto che può essere concavo o convesso, se è troppo convesso ha un sovraspessore eccessivo. Questo non rende il giunto più forte, anzi può anche causare un indebolimento.
Poi possiamo avere un giunto asimmetrico, invece che essere diciamo a 45 gradi può essere messo in questo modo o in questo modo, anche questo è considerato un difetto. Posso poi avere una mancanza di penetrazione del giunto o un eccesso della stessa. Per esempio se questi sono i due pezzi, i due lembi dei materiali base, ho un eccesso di penetrazione quando il giunto straborda dal bordo inferiore dei materiali, quindi dal rovescio rispetto al lato saldatura, e una mancanza quando invece il materiale d'apporto non arriva abbastanza a livello con i materiali base. La mancanza di penetrazione si può presentare in corrispondenza delle riprese di saldatura, quindi quando smetto e ricomincio, in corrispondenza dei punti di saldatura, prima di saldare abbiamo detto si danno dei punti, in corrispondenza degli stessi si può avere questo difetto, oppure dove c'è la zona di sormonto, per esempio se ho un tubolare, un tubolare da saldare lungo tutto il perimetro del tubolare, quando arriverò alla fine mi sovrappongo all'inizio in questa zona in cui i cordoni si sormontano posso avere questo problema. Potrebbe essere accettabile oppure no.
Se non risulta accettabile devo prevedere la molatura e pulitura del pezzo a rovescio, quindi dal lato in cui il giunto non è penetrato a dovere, e dovrò fare una seconda passata, dovrò procedere a una seconda passata a rovescio, una ripresa. L'eccesso di penetrazione si può verificare invece se i due materiali base sono tenuti troppo distanti. Se sono tenuti troppo distanti il materiale fuso centrale cola oltre al bordo.
oppure nel caso di saldatura elettrica se viene impiegata una corrente eccessiva. Questo difetto talvolta può essere accompagnato da bruciatura del cordone, quindi si colora, assume un colore più scuro, può essere accompagnato da una craterizzazione, formazione di porosità all'interno e altri difetti collaterali. Così come la bruciatura scurisce la zona, posso avere anche altri difetti di colorazione. Per esempio gli acciai inossidabili se non sono adeguatamente protetti da gas inerti rilasciano carburi di cromo che creano una colorazione di tutta la zona termicamente alterata.
Questo può non essere un problema oppure sì se devo ottenere una certa finitura. In questo caso devo procedere per rimuovere la colorazione al decappaggio della zona. Il decappaggio è un'operazione che si può... effettuare o meccanicamente o chimicamente con soluzioni decapanti che consiste nella rimozione degli strati superficiali, quindi per togliere questa colorazione devo proprio togliere lo strato superficiale.
Altro difetto superficiale che invece, a differenza dell'ultimo visto, compromette la resistenza del cordone sono le incisioni marginali o incisioni laterali, che sono dei microcanali che si formano all'interfaccia tra il giunto e il metallo base, che fessurando creano una diminuzione della sezione resistente del cordone. La sezione resistente è quella parte di cordone che integra in grado di resistere alle sollecitazioni, in tal modo viene diminuita la resistenza meccanica del giunto. Queste fessurine, questi canaletti, sono proprio i punti di potenziale innesco di rotture.
Vediamo gli ultimi due difetti superficiali. Questi due sono propri delle saldature ad arco elettrico, perché dipendono appunto dall'uso dell'arco elettrico, e sono gli spruzzi, sono detti spruzzi, quelle goccioline che si trovano in zona giunto e più o meno difficili da rimuovere poi meccanicamente a seconda di quanto bene sono ancorate al metallo base, dovute a o l'impiego di una corrente elettrica troppo elevata o all'innesco di un arco troppo lungo. Sono invece detti sputi le proiezioni delle tracce dell'accensione dell'arco attorno al giunto. Passiamo a vedere i difetti interni.
La mancanza di penetrazione vista prima come difetto esterno, nel caso abbia un giunto AX diventa un difetto interno se devo realizzare questo giunto in più passate. Affinché non si verifichi, non si verifichino delle mancanze di materiale al centro, tra una passata e l'altra dovrò molare e pulire bene la superficie così da renderla liscia e priva di inclusioni e scorie che impediscano l'attività. tecchire della passata successiva.
A proposito di scorie, il secondo difetto interno molto importante che vediamo è appunto l'inclusione di scorie. Soffiature o porosità. Si tratta di inclusioni di gas che si possono manifestare sotto forma di pori o tarli.
Si chiamano pori quando sono delle bollicine e tarli anche detto forma vermicolare perché ricorda dei vermetti quando appunto hanno la forma di l'aspetto di canaletti. Possono presentarsi o singolarmente qua e là ma più spesso in gruppi, causano naturalmente un forte indebolimento della struttura del giunto. Siano poi le incollature. Le incollature si verificano quando la fusione non è buona, non è perfetta, cioè quando la saldatura non fonde completamente la parte laterale del giunto oppure non fonde perfettamente sulla passata precedente. Le incollature si verificano di solito quando i lembi del cianfrino, cioè del taglio, sono troppo vicini fra loro o per errori manuali del saldatore o per errate impostazioni dei parametri di saldatura o per il fenomeno del soffio magnetico.
che vediamo cos'è. Il fenomeno del soffio magnetico si verifica nelle saldature ad arco, poiché ogni volta che c'è un campo elettrico c'è anche ad accompagnarlo un campo magnetico e viceversa. Nelle saldature ad arco io ho bisogno del campo elettrico per generare l'arco, come abbiamo detto, e quindi avrò anche la presenza di questo campo magnetico che mi può deviare in certe condizioni, in modo particolare, in modo importante, creando quindi il soffio magnetico deviare l'arco.
Quando avviene? Avviene sempre però in modo maggiore quando ho il morsetto di massa troppo vicino al cordone. Per diminuire quindi il fenomeno lo devo allontanare o metterlo nella posizione giusta rispetto alla direzione di saldatura. L'effetto del soffio magnetico è più importante, abbiamo detto, quando ho il morsetto vicino o in posizione sbagliata rispetto alla direzione di saldatura. È anche importante quando, cioè può essere importante quando opero in corrente continua, quindi in corrente alternata si verifica di meno, in corrente continua si verifica di più, o quando uso correnti elevate.
Oltre a causare una fusione scarsa e quindi un incollaggio, può anche causare altri problemi, quali gli spruzzi visti prima e le inclusioni che possono essere solide o gassose, quindi inclusioni di solidi o gas all'interno del cordone. Fiocchi. Nelle saldature ad elettrodo rivestito si possono avere, a causa del rivestimento dell'elettrodo, delle inclusioni di idrogeno dette fiocchi, che si vedono quando si taglia il giunto. Ultimo difetto interno che vediamo, non per importanza, anzi è un difetto molto importante, sono le cricche. Le cricche si dividono in cricche a caldo e cricche a freddo.
Tutte e due le tipologie che si verificano in momenti diversi e per motivi diversi sono però entrambe di natura metallurgica, cioè la colpa della cricca non è operativa, non è di chi ha eseguito la saldatura, ma è dovuta alla natura dei metalli presenti. Le cricche a caldo sono causate dalla presenza di impurezza nel bagno di saldatura. Queste impurezze sono zolfo, fosforo e carbonio.
Si chiamano a caldo le cricche perché si verificano in un momento di temperatura molto alta, attorno ai 1000 gradi, in un momento durante l'esecuzione della saldatura nel quale si comincia ad avere la solidificazione del giunto. Poiché zolfo, fosforo e carbonio solidificano a temperatura molto minore dell'acciaio, si creano a causa dei tempi diversi di solidificazione causati a loro volta dalle temperature diverse, dei ritiri e quindi degli sforzi, delle forti tensioni interne. Queste generano le cricche a caldo. Le cricche a caldo assumono vari nomi a seconda della loro posizione, della loro orientazione rispetto al giunto. Riguardo all'orientazione distinguiamo le cricche longitudinali se vanno per...
con il giunto, sull'asse del giunto e trasversali, se vanno trasversalmente al giunto. Cricche a freddo si chiamano invece a freddo perché si verificano a temperatura minore, comunque sui 200-300 gradi, cioè verso gli ultimi stadi del raffreddamento. Queste sono un difetto un po'meno grave delle cricche a caldo, sono delle micro fessurazioni, queste sono orientate in modo un po'più regolare, quelle a caldo possono essere un po'da più. per tutto.
Le cricche a freddo vanno a orientarsi lungo il giunto, quindi sono longitudinali e sono principalmente nello strato subsuperficiale. Si verificano per due motivi, per i cicli termici a cui è sottoposta la zona e per la presenza di idrogeno. Riguardo al primo fattore si può fare qualcosa per evitarle addolcendo il ciclo termico, cioè rendendolo meno improvviso, quindi raffreddando più rapidamente. più lentamente.
Riguardo alla presenza di idrogeno, se si salda ad elettrodi rivestiti, si può usare un rivestimento di protezione tale che eviti la formazione di idrogeno. Fine. Abbiamo visto i principali difetti che si possono trovare nei giunti saldati.
Di alcuni abbiamo visto, o forse di tutti, di alcuni abbiamo visto la causa e abbiamo visto in alcuni casi come si possono evitare. Vediamo adesso i controlli sulle saldature. I controlli avvengono in diversi momenti, prima, durante e dopo. Adesso vediamo quelli che avvengono dopo. Citiamo solo a titolo conoscitivo il fatto che si fanno dei controlli anche preventivi, che di fatto servono a progettare il giunto, quindi scegliere che tecnica usare, che dettagli usare, che parametri di saldatura impostare.
Durante. Durante tra una passata e l'altra devo magari controllare la superficie di una passata per vedere se è atta a accogliere la passata successiva. Tutte cose da fare prima e durante.
I controlli finali invece sono proprio quelli che vanno a verificare come è venuto il giunto, bene o male. È adatto alla funzione che deve avere poi questo pezzo? Passa il controllo. È accettabile? Ha dei difetti magari?
Sì ce li ha, ma a che livello? Sono dei difetti che inficiano le prestazioni del pezzo o no? Quindi ci sono dei controlli e dei livelli di accettabilità da raggiungere.
I controlli si dividono in due grandi famiglie, i controlli distruttivi e i controlli non distruttivi. Attenzione perché questo è un discorso generico che non vale solo per le saldature. Adesso torniamo alle saldature.
ma il fatto che i controlli si distinguano in distruttivi e non distruttivi vale per tantissimi campi. Il controllo distruttivo, come dice il nome, porta a rottura il pezzo, allo scopo di testarne le caratteristiche meccaniche lo porta con un carico crescente o con una deformazione imposta crescente, lo porta fino a rottura, quindi deve essere fatto su un pezzo sacrificabile. Nel caso delle saldature si fa proprio un provino apposito che ha delle dimensioni delle forme standard.
quindi non si va a controllare il vero giunto saldato ma si crea un giunto ad hoc simile al giunto vero per verificarne le caratteristiche. Questo naturalmente comporta dei limiti, cioè non sto verificando veramente quel pezzo lì, ne sto verificando un altro, quindi il risultato che otterrò si correlerà in qualche modo al mio pezzo ma non sarà al 100% reale, chiaro? Mentre i controlli non distrutti si eseguono senza rovinare il pezzo, si possono eseguire anche senza dare problemi al pezzo. Non è che controlli distruttivi e non siano alternativi l'uno all'altro, in alcuni casi sì, ma per la maggioranza delle cose che io devo andare a vedere si integrano l'uno all'altro, cioè se per esempio con una prova di trazione riesco a vedere quant'è il carico di trazione, e questo lo posso vedere solo con la prova di trazione, solo rompendolo, non c'è un controllo non distruttivo equivalente che mi permette di vedere la stessa cosa.
Invece con un controllo non distruttivo per esempio ai liquidi penetranti che vedremo dopo vado a vedere le microfessurazioni che non posso vedere con un controllo non distruttivo, quindi ogni controllo mette in evidenza alcune cose specifiche. Vediamo un po'più alla buona, quindi li scorriamo semplicemente, i controlli distruttivi e vediamo un po'meglio i controlli non distruttivi. Ultima cosa da dire su tutti i controlli, ognuno di essi ha uno o più norme, uni, che descrivono come eseguire le prove, ok?
Danno le istruzioni su come eseguire le prove e uno o più norme che danno indicazioni sui livelli di accettabilità dei risultati. a volte suddivisi per tipologia di materiale, controlli distruttivi. I principali sono la prova di resistenza a trazione e la prova di resistenza a flessione. Le prove di trazione, come abbiamo anticipato, vengono eseguite su un provino appositamente realizzato con una forma standardizzata, è un provino cilindrico e con il giunto realizzato secondo certe prescrizioni. sia esecutive che geometriche, quindi ti dicono come lo devi fare e che forma deve assumere.
C'è un certo campo di misura che viene rispettato nel carico da applicare, quindi si applica un carico alle due estremità del provino, un carico di trazione crescente gradualmente fino a determinare i due punti di interesse che sono il il punto di snervamento con il rispettivo carico di snervamento e il punto di rottura con il rispettivo carico di rottura. Non si possono eseguire su tutti i tipi di giunto, chiaramente per come è fatta la prova, ma si eseguono su giunti testa a testa, giunti a T o giunti a sovrapposizione. La prova a flessione, che si chiama in realtà prova di piegamento, consiste invece nel piegare una lamiera con una macchinario opportuno schematizzato nella figura seguente, in modo da portare a compressione il lato corto del giunto e a trazione il lato lungo. Si verifica qual è l'angolo, geometricamente si misura l'angolo oltre il quale si formano delle fessurazioni, delle inclinature nel giunto e quello è l'angolo matto.
Appena prima che si verifichino è l'angolo massimo di piegatura a cui il pezzo può essere sottoposto. Si possono prevedere prove di piegatura longitudinali o trasversali e al dritto o al rovescio, a seconda del tipo di giunto anche che devo verificare. Le altre prove distruttive che non vediamo ma citiamo solamente sono la prova di resilienza, la prova di frattura, e la prova di durezza Vickers.
Ed eccoci ai controlli non distruttivi, CND, detti anche prove non distruttive ma soprattutto non destructive testing, perché lo diciamo in inglese? Perché l'acronimo che ne deriva NDT è quello di uso più comune. Come abbiamo distinto i difetti superficiali e interni?
Distingueremo i controlli non distruttivi in controlli superficiali, cioè che rilevano i difetti superficiali, controlli volumetrici, cioè che rilevano difetti anche interni nell'intero volume. Partiamo dai controlli superficiali. Il primo, il più banale, ma anche il più importante, è il controllo visivo.
Tanti difetti si possono rilevare anche guardando il pezzo e c'è proprio una norma che lo descrive come lo devo guardare, cosa devo osservare. Posso effettuare un esame diretto sul pezzo o un esame da remoto, cioè posso guardare direttamente il pezzo sia a occhio nudo che con una lente magari una lente di ingrandimento oppure osservarne una foto o un video, talvolta può essere anche utile guardarne una foto. Le cose che posso osservare ad occhio nudo sono fondamentalmente tre. La prima è la conformità al disegno.
Il giunto rispetta le prescrizioni di progetto? È dove deve essere? Ha la macroforma che deve avere? Poi posso osservare la finitura superficiale e quindi posso rilevare tutti quei difetti superficiali abbastanza grandi da essere visibili a occhio nudo. Posso inoltre verificare se ci sono dei colpi d'arco, nel caso di saldatura ad arco elettrico, incisioni di mola, nel caso abbia eseguito anche una molatura per accessori alla saldatura e questo.
Queste sono le cose che posso verificare a occhio nudo. Il secondo controllo non distruttivo superficiale che vediamo è quello con i liquidi penetranti. Si tratta di una tecnica di semplice esecuzione e molto efficace.
Consiste nel cospargere la superficie di un liquido tale da penetrare anche in cricche molto piccole, in tutte le microfessurazioni che naturalmente abbiano la caratteristica di essere a contatto con l'esterno. Preventivamente dovrò pulire molto bene la superficie, altrimenti non funziona questo controllo. Devo pulirla molto bene, dopodiché passo a versare il liquido penetrante. Lo devo lasciare agire.
un tempo variabile a seconda del tipo di liquido che può andare nell'ordine dei 5 minuti o mezz'ora. Una volta che l'ho lasciato penetrare pulisco la superficie e vado a mettere una seconda sostanza. Si tratta di una polvere rivelatrice che assorbe il liquido penetrante. Cosa accade? Che poi quando osservo la superficie vedrò delle macchie che possono essere colorate visibili ad occhi nudo colorate se usato un liquido colorato, oppure che si vedono con una speciale lampada se usato una sostanza fluorescente, che vanno a evidenziare zoomandole le micro fessurazioni con delle macchie che sono proporzionali alla dimensione delle fessurazioni stesse.
Naturalmente bisogna usare materiali che non reagiscono chimicamente con i materiali del giunto. Controllo magnetoscopico sfrutta una caratteristica dei campi magnetici e si può utilizzare solo per materiali ferromagnetici. Parentesi, non tutti i metalli sono ferromagnetici, molti ma non tutti. Chiusa parentesi.
Si basa appunto sul principio che quando un materiale è attraversato da un campo magnetico le linee di flusso del campo magnetico deviano quando incontrano una discontinuità. I difetti non sono altro che discontinuità. possono essere, che siano cricche, porosità o inclusioni, sono punti in cui non c'è omogeneità della pasta costituente il materiale, pasta, non c'è continuità del materiale.
Quindi cosa faccio? Induco un campo magnetico nel mio materiale e lo cospargo di una polverina ferromagnetica molto sottile, uso polvere di ferro, che andrà a ad addensarsi laddove ci sono i difetti, in quanto le linee di campo magnetico che attraversano l'oggetto devieranno laddove ci sono i difetti. Poiché si usano campi magnetici intensi per fare questa prova non la può fare chiunque ma il personale deve essere qualificato, addestrato a poter eseguire la prova in sicurezza. Passiamo adesso ai controlli volumetrici. I controlli I test non distruttivi volumetrici sono quelli che riescono a guardare non solo la superficie dell'oggetto ma l'intero corpo, anche all'interno.
Questi sono il controllo radiografico e il controllo a ultrasuoni. Vediamo prima il controllo radiografico. Si tratta dello stesso meccanismo che sfruttano le radiografie dell'ospedale. Quando vi fate male e andate all'ospedale a fare la radiografia della mano, si utilizza lo stesso principio dei controlli non distruttivi industriali.
Il principio è questo. Quando un fascio di raggi X oppure di raggi gamma attraversano un oggetto, possono crearne una sorta di fotografia, un'immagine. una sorta proprio di foto impressionata su una pellicola, che crea punti più chiari o più scuri, diciamo, a seconda del tipo di atomo che ha incontrato.
Il fascio di raggi X è come un fascio di fotoni, è come se fosse una radiazione elettromagnetica e questi fotoni possono venire più o meno assorbiti dai tipi di atomi che incontrano, a seconda del loro numero atomico, cioè proprio della tipologia. Quindi se si incontrano tipologie diverse come i difetti si vedono in questa fotografia che ne esce. Quindi la percentuale di assorbimento maggiore o minore darà luogo a puntini sulla pellicola, sulla radiografia più o meno scuri. Per radiografia si intende sia il risultato, quindi la foto, sia la tecnologia, sia la tecnica. Si usa lo stesso nome.
Ecco, i raggi X e i raggi gamma sono radiazioni che... appartengono a zone diverse dello spettro elettromagnetico, però entrambe sono radiazioni ad altissima frequenza e a piccolissima lunghezza d'onda. I raggi gamma hanno una lunghezza d'onda ancora più piccola dei raggi X, sono altamente penetranti, quindi attraversano quasi tutto, attraversano quasi tutti gli oggetti per essere fermati. c'è bisogno di materiali speciali. Sono pericolosissimi, soprattutto i raggi gamma, sono pericolosissimi, quindi vanno maneggiati da personale assolutamente esperto e solitamente questo tipo di controllo non si fa in loco, ma bisogna prelevare il campione e portarlo da un'altra parte.
E come vengono generati? In due modi diversi. Mentre i raggi X vengono generati da un tubo catodico, ne avevamo già parlato di che cos'è, i raggi gamma vengono generati spontaneamente da sostanze radioattive. Quindi il controllo radiografico è un controllo molto efficiente, molto efficace, ma anche di esecuzione non immediata perché non lo posso fare dappertutto e pericoloso perché utilizza sostanze pericolose.
L'alternativa per il controllo volumetrico è il metodo ad ultrasuoni. Cosa sono gli ultrasuoni? Gli ultrasuoni, diversamente dai raggi gamma e dai raggi X, che sono onde elettromagnetiche, sono invece onde meccaniche, onde elastiche, così come lo è il suono.
Ultra si riferisce al fatto che hanno una frequenza oltre quella che noi umani possiamo sentire. La frequenza massima che l'orecchio umano supersano può percepire sono 20 kHz. Gli ultrasuoni hanno frequenze maggiori e quindi lunghezze d'onda minori.
Gli ultrasuoni per i controlli non distruttivi vengono generati da un materiale o cristallo piezoelettrico, che è un materiale che ha la caratteristica di convertire un segnale elettrico in un'onda meccanica e viceversa. Sia l'emissione che la ricezione avviene dallo stesso lato dell'oggetto da testare, quindi emetto il segnale, il segnale attraversa il materiale e torna indietro, viene captato dal ricevente. Dove va a rimbalzare il segnale? Va a rimbalzare chiaramente su ogni interfaccia con materiali diversi e su ogni discontinuità, quindi il segnale che mi torna indietro sarà composto da segnali che hanno fatto percorsi diversi, proprio con lunghezze del percorso diverse, questo mi permette di localizzarli, quindi di vedere dove sono i difetti e anche di vedere che dimensioni hanno questi difetti. Il segnale che mi ritorna io lo devo amplificare e filtrare per distinguerne tutte le parti che mi possono dare informazioni utili.
Quest'operazione la deve fare una persona che la sa fare, quindi il controllo ultrasuoni richiede sia per la messa in atto che per l'interpretazione, soprattutto del risultato, personale e specializzato. Abbiamo visto tutto, abbiamo visto quello che volevamo vedere. Non abbiamo trattato i segni grafici della saldatura, li potete vedere sul vostro libro però trattasi proprio di leggere come sono fatti i segnetti convenzionalmente utilizzati.
Ci vediamo presto!