Avete mai pensato agli eroi non celebrati che tengono insieme le nostre macchine? In questo articolo esploreremo l'affascinante mondo delle connessioni meccaniche, dall'umile rivetto alla potente saldatura. In qualità di ingegnere meccanico esperto, vi guiderò attraverso i punti di forza, i limiti e le applicazioni di ciascun metodo. Alla fine, apprezzerete il ruolo vitale che queste connessioni svolgono nel nostro mondo ingegneristico.
Nel XIX e XX secolo, molte strutture d'acciaio significative erano rivettate, come la Torre Eiffel e gli scheletri delle automobili. Alla fine del XX secolo, un numero considerevole di strutture è stato saldato, compresi gli scheletri delle automobili. Tuttavia, alcune strutture dovevano essere più leggere e più resistenti, come le fusoliere degli aerei e i ponti in acciaio, che utilizzano la tecnica di connessione a vite.
Dal punto di vista della forza portante, la rivettatura ha una migliore capacità di sopportare il taglio, ma una minore capacità di sopportare la trazione. Le connessioni bullonate possono sopportare sia la tensione che il taglio. Anche la saldatura può sopportare la tensione e il taglio, ma è soggetta a strappi.
Le connessioni bullonate sono giunti smontabili, mentre la rivettatura e la saldatura non lo sono. Questo rende le connessioni bullonate preferibili per le strutture che richiedono manutenzione o sostituzione di parti.
In termini di garanzia di qualità, le connessioni bullonate sono migliori di quelle rivettate, che sono migliori di quelle saldate. La saldatura è la meno facile da controllare, per questo motivo gli aerei dell'aviazione civile utilizzano meno la saldatura.
La saldatura ha il massimo impatto sulle proprietà del materiale, causando notevoli tensioni residue e deformazioni. Ciò è tollerabile per ponti e automobili, ma non è ideale per forme aerodinamiche come le superfici degli aerei.
Dal punto di vista dei costi, le connessioni bullonate sono più costose di quelle rivettate e saldate. Inoltre, aggiungono peso supplementare, rendendole meno desiderabili in alcune applicazioni.
Per le connessioni di materiali dissimili (come alluminio e titanio, compositi e titanio, diverse serie di leghe di alluminio), la saldatura non è una buona scelta. Negli aeroplani vengono comunemente uniti materiali diversi, per cui la gamma di applicazioni è seriamente compromessa dalla saldatura.
Le connessioni bullonate e la saldatura sono più utilizzate nell'ingegneria civile per la loro affidabilità ed economicità. I bulloni offrono la migliore affidabilità, soprattutto le connessioni a frizione ad alta resistenza, che garantiscono un ottimo controllo e costi inferiori.
Le connessioni bullonate sono più facili da gestire negli ambienti di costruzione sul campo. Non richiedono i processi di riscaldamento della rivettatura e della saldatura, rendendoli più controllati. Inoltre, le connessioni bullonate possono essere ispezionate più facilmente, garantendo una maggiore qualità e coerenza.
Le connessioni bullonate mantengono l'integrità strutturale in presenza di grandi deformazioni e carichi dinamici, rendendole adatte a ponti che devono affrontare varie sollecitazioni nel tempo. L'uso di bulloni ad alta resistenza assicura che le connessioni rimangano robuste e durature.
PS1: Difetti di saldatura sono relativamente difficili da controllare, con conseguente incoerenza delle proprietà di fatica.
PS2: rivettatura a caldo, soprattutto con i più grandi titanio rivetti, è comunemente utilizzato anche negli aeroplani.
Spiegazione supplementare: Ogni tecnica di connessione sta progredendo e ha dato origine a diversi tipi.
Ad esempio, la rivettatura può essere suddivisa in rivettatura su un solo lato e rivettatura autoperforante.
La rivettatura autoperforante è attualmente più utilizzata nell'industria automobilistica e le attrezzature sono costose.
La rivettatura su un solo lato è utilizzata principalmente in situazioni in cui la struttura non è aperta ed è un'applicazione di fascia bassa nell'industria dell'imballaggio.
Esistono tecniche di rivettatura più avanzate sugli aerei che sono difficili da localizzare.
Nuove tecnologie, come la saldatura, saldatura lasere la saldatura per attrito, vengono utilizzati anche nell'industria aerospaziale.
La saldatura laser presenta una piccola zona termicamente alterata e una piccola deformazione.
Il meccanismo della saldatura per attrito non è stato studiato in modo chiaro e si differenzia da altri tipi di saldatura. metodi di saldatura.
Pertanto, la precedente concezione secondo cui la saldatura veniva utilizzata per le automobili e la rivettatura per gli aeroplani non è più esatta.
Per quanto riguarda i ponti, non ne so molto, ma intuitivamente la maggior parte di queste strutture su larga scala tiene conto dei fattori di costo e non è sensibile al peso, e spesso non utilizza i metodi tecnologici più recenti.
Se si considerano solo le proprietà meccaniche del metodo di connessione in sé, senza tenere conto della complessità della fabbricazione e della costruzione in loco, le connessioni bullonate e la saldatura hanno maggiori probabilità di essere utilizzate nell'ingegneria civile grazie alla loro affidabilità ed economicità.
I bulloni hanno la migliore affidabilità, in particolare le connessioni di tipo a frizione con bulloni ad alta resistenza. In ingegneria, è sempre preferibile utilizzare una tecnologia più controllabile con una minore dispersione, che favorisce il raggiungimento di costi inferiori e maggiore affidabilità. Pertanto, le connessioni ad attrito con bulloni ad alta resistenza sono attualmente un metodo ideale per tali requisiti ingegneristici.
La rivettatura a caldo tradizionale richiede il riscaldamento del rivetto prima dell'installazione, il che può essere scomodo sul campo. Il processo di raffreddamento naturale (ricottura) è difficile da controllare e comporta una resistenza e un'affidabilità variabili. Le tecniche moderne, come la rivettatura autoperforante, alleviano alcuni di questi problemi, ma comportano costi elevati per le attrezzature.
Nell'ingegneria civile, le strutture in acciaio sono generalmente più spesse e più grandi, e i rivetti utilizzati non sono gli stessi di quelli a freddo. Devono essere prima riscaldati e poi l'estremità diritta viene battuta in una morsa con una rivettatrice.
Ecco altre due immagini, ora dovreste capire come sono stati colpiti i rivetti del ponte Waibaidu e della Torre Eiffel!
Riscaldamento > Installazione > Forgiatura e formatura
Nell'ingegneria civile, le strutture in acciaio sono generalmente più spesse e più grandi e i rivetti utilizzati non sono gli stessi dei rivetti a freddo.
Prima devono essere riscaldati e poi l'estremità diritta viene battuta in una morsa con una rivettatrice.
In questo processo, il rivetto è in realtà sottoposto a due processi: il trattamento termico e la forgiatura.
Nelle moderne condizioni industriali, la maggior parte del trattamento termico e della forgiatura avviene in stabilimenti di lavorazione metallurgica e meccanica.
È necessario controllare la temperatura di partenza del trattamento termico e la velocità di riscaldamento e raffreddamento. Anche la forgiatura viene completata con stampi di alta precisione.
Nell'ambiente di lavorazione sul campo, è evidente che nessuno dei due può essere ben controllato a basso costo.
Per la maggior parte delle installazioni in loco di ingegneria civile, dopo la formazione del rivetto, la temperatura viene abbassata nell'ambiente naturale esterno. Questo processo è in realtà "ricottura.
La ricottura riduce la resistenza dell'acciaio e aumenta la duttilità.
Tuttavia, è diverso dal trattamento termico di fabbrica in cui l'acciaio viene riscaldato in un forno elettrico con un termometro e la temperatura è controllata da un dispositivo di controllo automatico.
Gli ingegneri non amano la ricottura incontrollata che si verifica naturalmente sul campo.
I rivetti vengono ricotti naturalmente nel componente ed è impossibile sapere con esattezza di quanto si ridurrà la resistenza e quante tensioni residue rimarranno.
Anche se incontra qualche incidente, come la pioggia o il vento forte, causerà persino il "quenching", che è l'opposto della "ricottura".
Le prestazioni finali di questo tipo di rivetti a caldo sono molto variabili.
Per garantire l'affidabilità complessiva del progetto, la forza del rivetto non sarà sfruttata appieno, il che aumenterà il numero di rivetti necessari, con conseguenti sprechi e una progettazione complicata.
Inoltre, la costruzione è ingombrante e ogni rivetto deve essere riscaldato prima dell'uso. Attualmente, questi rivetti a caldo non sono molto utilizzati nel campo dell'ingegneria civile.
La saldatura in loco è influenzata da fattori ambientali che portano a potenziali difetti come cricche, bolle, inclusioni di scorie e penetrazione incompleta. Il controllo della qualità è impegnativo e richiede manodopera specializzata e tecniche di ispezione sofisticate. La saldatura introduce inoltre significative sollecitazioni residue e deformazioni del materiale, che possono compromettere l'integrità strutturale.
Un tempo si pensava che la saldatura fosse una cosa molto semplice, ma seguendo i corsi di struttura in acciaio e leggendo un po' di informazioni, la verità non era così. Il processo di saldatura coinvolge troppe cose, il che la rende una questione molto ampia e complicata. L'intero processo è un insieme di varie reazioni fisiche e chimiche.
La saldatura può essere una professione specializzata, e non si tratta solo di saldatura in una scuola professionale o tecnica superiore, ma anche di una specializzazione in un'università di ricerca. Molti software come MARC e NASTRAN hanno sviluppato moduli di saldatura per simulare il processo di saldatura. Anche nel campo dell'ingegneria civile, sono ancora numerosi gli studiosi che si occupano dell'influenza della saldatura sulla struttura, a dimostrazione della complessità della saldatura. La saldatura fonde i materiali nell'area di connessione e anche i materiali vicini all'area di connessione sono soggetti a temperature elevate.
Pertanto, nelle condizioni di costruzione dei cantieri di ingegneria civile, poiché la temperatura è superiore a quella dei rivetti, le tensioni residue causate dal raffreddamento e dalla ricristallizzazione possono raggiungere anche il resistenza allo snervamento del materiale. L'effetto del trattamento termico sull'area circostante è incontrollabile, la resistenza e la tenacità dei materiali circostanti cambieranno. Allo stesso tempo, il processo di saldatura non è solo un cambiamento fisico, ma reagisce anche con i gas e le sostanze circostanti. flusso di saldatura per produrre qualche residuo.
La saldatura in loco è generalmente manuale ed è inevitabile che si verifichino errori, con conseguenti difetti quali sottosquadri, false saldature e saldature. Questi tipi di difetti possono avere un impatto significativo sulla rigidità strutturale e sulle prestazioni a fatica.
Non tutti i materiali possono essere facilmente saldati, soprattutto nell'ambiente di costruzione in loco. Ad esempio, l'alluminio ha requisiti elevati in fabbrica, e la scena è ancora più impegnativa. Sebbene l'acciaio sia il materiale più comunemente utilizzato nell'ingegneria civile, la sua saldabilità varia notevolmente. I materiali ad alta resistenza e acciaio legato di solito hanno una scarsa saldabilità a causa dei diversi materiali, dell'elevato punto di fusione degli ossidi nell'alluminio, del raffreddamento troppo rapido e delle reazioni durante la saldatura.
Nell'ambiente di fabbrica, materiali come l'acciaio possono essere saldati da saldatura ad arco di argon e altre tecniche di saldatura che richiedono maggiori attrezzature. Tuttavia, il cantiere è limitato dall'ambiente semplice, e saldatura ad arco è generalmente utilizzato, rendendo irrealistica la saldatura di tali materiali.
Anche se le materie prime sono acciai ad alta resistenza o acciai ordinari, sono ottenute attraverso varie lavorazioni a freddo e a caldo nell'ambiente di fabbrica. Di conseguenza, è quasi impossibile saldare in loco con le stesse proprietà.
Le connessioni bullonate sono più gestibili in loco grazie all'eliminazione dei processi di riscaldamento. Tuttavia, l'allineamento preciso dei fori dei bulloni è fondamentale e un disallineamento può comportare costi aggiuntivi di manodopera e materiali. Le connessioni di tipo a frizione con bulloni ad alta resistenza richiedono una preparazione meticolosa della superficie e un serraggio controllato per garantire una forza di attrito adeguata.
Rispetto alla rivettatura e alla saldatura, la bullonatura è molto più controllata nell'ambiente di costruzione sul campo, senza un processo di riscaldamento che potrebbe causare un trattamento termico incontrollato.
Sia i componenti che i bulloni sono prodotti in fabbrica, quindi la consistenza del prodotto è abbastanza buona e possono essere avvitati in loco. I giunti a pressione sono simili ai rivetti, ma la resistenza e la consistenza del bullone sono migliori di quelle del rivetto.
I giunti ad attrito non sono uguali e la costruzione in campo comporta un problema: il controllo dell'attrito. L'attrito è influenzato dalla pressione della superficie di contatto e dalla rugosità della superficieMa i bulloni a taglio e torsione, le chiavi dinamometriche e le tecniche di preparazione della superficie possono ora risolvere questo problema.
Il bullone con torsione a taglio ha una testa arrotondata simile a un rivetto a un'estremità, senza angoli, e il bullone è avvitato attraverso una scanalatura (o testa di prugna) all'altra estremità. Tra la scanalatura e il bullone è presente un sottile collo, che si torce quando la coppia generata dall'attrito tra il componente e il bullone raggiunge il limite di torsione del collo.
La chiave dinamometrica può essere utilizzata per stringere i bulloni esagonali di grandi dimensioni per ottenere lo stesso effetto dei bulloni a taglio. Non sarà troppo difficile da girare perché qualcuno ha il raffreddore oggi, né troppo eccitante perché qualcuno sta andando alla porta accanto stasera (se i bulloni sono troppo stretti, si romperanno).
Trattamento della superficie può essere effettuata in fabbrica mediante sabbiatura o applicazione di vernice antiruggine dopo la sabbiatura.
Utilizzando il collegamento di tipo a frizione, il trasferimento della forza tra gli elementi avviene per attrito, quindi le prestazioni del collegamento sono sostanzialmente uguali a quelle dell'elemento stesso. È la soluzione più in linea con il concetto di progettazione e garantisce prestazioni di resistenza, rigidità e fatica.
Schema di utilizzo della chiave
Pensate che voglia fare il tifo per le connessioni dei bulloni? NO!
Chiunque abbia installato strutture in acciaio in cantiere sa bene quanto sia frustrante connessione a bullone Le installazioni possono essere.
I fori dei bulloni possono non corrispondere al bullone per vari motivi (errore di fabbricazione, deformazione della saldatura, deformazione della forza...), e non è raro che i bulloni si discostino di un millimetro.
La mazza di Reinhardt viene utilizzata per inserire il perno di taglio nel foro e far combaciare il foro.
Tuttavia, i due componenti non si incastravano e i bulloni non potevano essere serrati.
In loco perforazione e la correzione potrebbe indebolire troppo il componente.
A volte è necessaria la saldatura di riparazione o la riparazione del manicotto d'acciaio, il che è molto fastidioso.
In molti casi, le piastre di collegamento non possono essere collegate direttamente tra i componenti, e non dimenticate di tagliare la scanalatura che è stata attorcigliata ai bulloni.
Tutto questo si traduce in un aumento significativo dell'utilizzo dei materiali.
I bulloni sono più costosi del normale Q345\Q235 in termini di peso, quindi il prezzo delle connessioni bullonate è troppo alto.
Non ci sono problemi di saldatura e si può saldare direttamente senza troppe differenze di posizione.
Un altro vantaggio della saldatura è la sua rapidità.
Allo stesso tempo, la torcia di saldatura può essere utilizzata non solo per collegare ma anche per tagliare, consentendo una rapida correzione degli errori di costruzione.
Nella maggior parte dei casi, la saldatura può essere effettuata direttamente tra gli elementi, senza bisogno di piastre aggiuntive e con meno materiale.
La resistenza dell'acciaio che può essere saldato con la saldatura ad arco non è generalmente molto elevata, e la resistenza della saldatura può essere superiore a quello del materiale di base.
Inoltre, l'area di saldatura comprende l'intero componente, lasciando sufficienti margini di sicurezza e affidabilità.
Pertanto, la saldatura è un metodo comune durante l'installazione in loco perché è conveniente.
Tuttavia, i vari metodi non possono essere applicati quando non è possibile ottenere la qualità stabile richiesta in un particolare ambiente a un costo sufficientemente basso.
La ragione dell'instabilità della qualità della saldatura in loco è che l'ambiente esterno non è controllabile e l'intervento umano non può essere affidabile.
Pertanto, se la saldatura viene spostata in un ambiente industriale, i risultati sono molto diversi.
Le saldatrici automatiche, le officine chiuse e i processi come la raddrizzatura, la rettifica e il trattamento termico dopo la saldatura aiutano a regolare la deformazione della saldatura e a ridurre le tensioni residue.
Inoltre, le apparecchiature di rilevamento dei difetti su larga scala possono aiutare a rilevare la qualità delle saldature e a ripararle.
Quindi, il modo migliore per produrre alcuni componenti non standard in un ambiente industriale è ancora la saldatura.
La rivettatura può essere migliorata anche utilizzando tecnologie migliori, come il processo di riscaldamento.
In passato si usavano forni a carbone, ma ora sono comparsi forni elettrici che sfruttano il principio del riscaldamento a correnti parassite per riscaldare rapidamente il rivetto.
Poiché il rivetto viene riscaldato e poi raffreddato, esercita una notevole pressione sulla piastra e può comprimerla.
Inoltre, poiché i rivetti stessi hanno una resistenza relativamente buona, vengono talvolta utilizzati per strutture soggette a carichi dinamici. È ancora necessario continuare a utilizzare i rivetti per riparare alcuni vecchi ponti in acciaio.
Ad esempio, l'immagine qui sotto è stata selezionata dalla notizia del Guangzhou Daily sulla riparazione del ponte Haizhu.
A causa della natura ingombrante dell'ingegneria civile, l'uso dei rivetti a caldo sta diminuendo sul campo. Tuttavia, i rivetti a freddo (come i rivetti a strappo) sono ancora utili per collegare pelli leggere e piastre sottili, in quanto sono più leggeri e utilizzano meno materiale dei bulloni.
Inoltre, le lamiere sottili non sono facili da saldare e i rivetti a freddo sono adatti per collegare diversi tipi di materiali, in particolare per le connessioni che richiedono una minore resistenza. Nell'ingegneria civile, sono tipicamente utilizzati per collegare piastre di acciaio a pareti sottili e piastre di acciaio profilato, che sono componenti molto sottili. Un esempio comune sono le recinzioni temporanee nei cantieri.
Occorre quindi valutare quale sia il modo di connettersi:
Ogni tipo di connessione ha un proprio ambito di applicazione.
Ci sono ancora molti usi per i rivetti in campi come l'aerospaziale, ma questo non è il mio settore, ed è il momento per altri aerospaziali di introdurne altri.
La rivettatura era comunemente utilizzata nella costruzione di navi prima della Seconda Guerra Mondiale, ma è ormai obsoleta. Nonostante la sua obsolescenza nell'industria navale, le giunzioni rivettate sono ancora utilizzate nella costruzione di aerei moderni, ma sono molto diverse dalle giunzioni rivettate utilizzate nelle navi prima della Seconda Guerra Mondiale.
A causa della necessità di ridurre il peso a vuoto, la maggior parte dei materiali utilizzati per gli aerei è costituita da alluminio e materiali compositi. L'alluminio non è facile da saldare, mentre i materiali compositi non possono essere saldati. Considerando che l'aereo deve essere anche impermeabile, la rivettatura è l'opzione migliore per la costruzione di un aereo.
Le connessioni bullonate sono utilizzate soprattutto nelle costruzioni interne (edifici, ponti, gru e strutture montate sul ponte di navi/piattaforme oceaniche). Le strutture bullonate sono facili da rimuovere ma non sono a tenuta stagna e i bulloni stessi sono soggetti a ruggine (l'acqua può accumularsi nelle scanalature dei bulloni).
La saldatura è essenzialmente l'unico metodo di unione dei componenti oggi utilizzato nell'industria navale (sostituendo completamente la rivettatura), ed è utilizzata anche nelle costruzioni terrestri. Rispetto alle connessioni bullonate, la saldatura ha il vantaggio dell'impermeabilità. Rispetto alla rivettatura, la saldatura ha il vantaggio della rapidità e della qualità del lavoro contemporaneo. tecnologia di saldatura è più affidabile. Lo svantaggio è che non è facile da smontare e i componenti devono essere fatti saltare in aria o tagliati durante lo smontaggio, il che danneggia la riutilizzabilità delle materie prime.
Oltre alla lentezza della costruzione, la struttura dello scafo rivettata prima della Seconda Guerra Mondiale può essere paragonata a un cracker di soda, mentre il nuovo Titanic costruito con la moderna tecnologia di saldatura può essere paragonato a un pezzo di plastilina.
La chiave di ogni grande struttura metallica è in realtà il punto di connessione dei componenti!
Questo vale sia che si tratti di una nave, di un aereo, di un veicolo o di un razzo.
Due tavole collegate tra loro non possono essere più resistenti di una sola tavola composita.
Per quanto riguarda la saldatura: Non ci si deve affidare completamente ai risultati della saldatura in fabbrica.
Anche se il materiale di saldatura è più forte del materiale madre, il materiale madre sulla linea di confine sarà comunque indebolito dopo la saldatura. Ricordare!
Esempio
Prendiamo ad esempio un progetto reale (mi piace imparare attraverso esempi pratici), utilizzando come esempio un edificio industriale con struttura a portale in acciaio.
A causa del costo elevato e della difficoltà di utilizzare la rivettatura per gli edifici a struttura d'acciaio ordinari, parliamo di saldatura e bullonatura.
I nostri requisiti per un impianto con gru sono i seguenti:
Iniziamo con il collegamento tra la colonna in acciaio della porta e la fondazione.
La base della colonna è suddivisa in connessioni rigide e giunti a cerniera.
Per le apparecchiature di potenza, tendiamo a realizzare un collegamento rigido perché il carico dinamico della gru, in particolare il carico di frenata orizzontale, può facilmente causare un'instabilità generale.
Possiamo saldare o imbullonare la base della colonna, ma la saldatura non è molto semplice da eseguire.
Poiché il piede della colonna è collegato alla fondazione sotto la colonna, se è completamente saldato è facile che si verifichino problemi quali un'insufficiente cordone di saldaturaed è difficile garantire la stabilità della colonna durante il processo di saldatura.
Avete paura di guardare il bacchetta per saldatura in mano mentre fai il broncio e guardi il pilastro penzolante?
In secondo luogo, parliamo dei giunti trave-colonna. Non è importante.
Finché sono collegati in modo rigido, sia i bulloni che le saldature sono accettabili, ma le saldature sono soggette a ruggine, quindi i produttori di strutture in acciaio devono essere affidabili.
Se i fori dei bulloni sono leggermente fuori posto, si potrebbe piangere in un minuto.
Anche in questo caso, il pilastro antivento deve essere incernierato.
Quindi non esitate, prendete il bullone e provate.
Infine, se un giorno la fabbrica fallisce (capo non mi picchi), quanto è facile il collegamento del bullone? Due persone possono fregare tre fabbriche in un giorno e venderle di notte.
In sintesi, se il collegamento deve essere a cerniera, utilizzare i bulloni.
Se si tratta di un collegamento rigido, la scelta tra saldatura e bullonatura dipende dalla situazione, dalla difficoltà e dal livello di abilità dei saldatori.
Le connessioni bullonate sono più semplici e richiedono minori competenze, ma comportano requisiti più elevati per il produttore in termini di precisione e controllo della qualità.
Le connessioni saldate possono far risparmiare denaro, ma hanno requisiti più elevati per quanto riguarda la resistenza del materiale e l'abilità dei saldatori.
Dopo aver terminato il lavoro, l'unità di controllo sarà chiamata a condurre un'ispezione, ma è probabile che il produttore non sia soddisfatto se ci sono errori e possa persino offrire uno sconto.
Tuttavia, se siete sicuri delle vostre connessioni bullonate e pensate che il governo possa demolire il terreno della vostra fabbrica, potete usare la connessione bullonata per chiedere un risarcimento per la fabbrica e poi trovare un nuovo terreno su cui costruire.
Opinione A
Ho appena finito di valutare la ricerca di base sulle apparecchiature di processo e condividerò i miei pensieri.
Il problema principale della rivettatura e dell'imbullonatura è che sono in conflitto con l'obiettivo più ampio della riduzione del peso.
Anche i bulloni hanno un problema di slittamento dei fili e di allentamento.
Sia la rivettatura che la bullonatura hanno il vantaggio di principi semplici e di una tecnologia collaudata.
Ci sono molti tipi di saldatura, tra cui la saldatura per attrito, la saldatura per agitazione e la saldatura ad arco laser.
Il vantaggio della saldatura è la possibilità di ridurre il peso.
Lo svantaggio è che alcuni materiali metallici hanno una scarsa saldabilità e sono soggetti a cricche e deformazioni.
La saldatura dello stesso materiale e di materiali diversi richiede tecniche di saldatura diverse.
Oltre al processo, anche la produzione di apparecchiature di saldatura automatizzate è difficile.
Opinione B
Saldatura
Vantaggi: Adatto a varie forme, consente di risparmiare acciaio, può essere automatizzato e ha un'elevata efficienza produttiva.
Svantaggi: La qualità è fortemente influenzata dai materiali di saldatura e dalla manipolazione.
Rivincita
Vantaggi: Collegamento affidabile per la trasmissione della forza, tenacità, buona plasticità, qualità facile da controllare, comunemente utilizzato in strutture soggette a carichi dinamici.
Svantaggi: Scarti di acciaio e lavoro supplementare.
I bulloni si dividono in bulloni comuni e bulloni ad alta resistenza.
I bulloni comuni sono facili da maneggiare e non dovrebbero tranciarsi.
I bulloni ad alta resistenza presentano i vantaggi sia dei bulloni ordinari che dei giunti rivettati e possono ora essere utilizzati al posto dei giunti rivettati.
Opinione C
Le parti rivettate con difetti possono essere facilmente osservate, il che le rende utili nei settori aerospaziale, navale, dei ponti e in altri campi.
La saldatura ha un'elevata efficienza e resistenza, che la rendono ampiamente utilizzata nella produzione di macchinari, attrezzature e automobili.
Le connessioni a bullone sono comode per lo smontaggio, per cui sono utilizzate principalmente nel processo di assemblaggio. Ad esempio, la saldatura dei finestrini degli aerei è problematica per la manutenzione e la saldatura durante il volo è rischiosa.
La rivettatura può facilitare la riparazione dei difetti riscontrati durante la manutenzione. Ad esempio, la rivettatura di parti strutturali metalliche del telaio di un'automobile può compromettere l'efficienza e la resistenza della produzione.
Nel progetto dello Stadio Nazionale (Bird's Nest), la saldatura di tutte le parti crea sollecitazioni concentrate in alcune aree e rende la costruzione scomoda a causa delle grandi quantità di saldature in luoghi ad alta quota. La soluzione più affidabile è quella di realizzare "rami" in fabbrica e assemblarli in loco.
Un insegnante di rivettatura ha riparato un ponte rivettato costruito dai giapponesi riscaldando i rivetti con saldatura a gase poi li ha schiacciati con una mazza quando si sono raffreddati.
La riparazione di una saldatura incrinata all'interno di un ponte è difficile, poiché non è possibile demolire e risaldare l'intero ponte.
Opinione D
La risposta fornita affronta solo due punti, mentre i vantaggi della rivettatura non sono chiari.
La bullonatura offre una buona tenacità e duttilità sia nella piastra di collegamento che nei bulloni.
Mantiene la sua capacità portante anche in presenza di grandi deformazioni e ha una forte resistenza sismica.
È facile osservare quando il carico del nodo viene superato.
La tenacità della saldatura non è altrettanto buona, soprattutto a basse temperature, il che la rende soggetta a danni da fragilità.
Durante la costruzione, l'imbullonatura può non essere conveniente come la saldatura, ma la qualità della costruzione è facile da controllare.
La saldatura, in particolare quella in campo, può produrre difetti quali cricche, bolle, scorie, perdite di saldatura, incrostazioni e perdite di calore. saldatura a penetrazione.
Ha requisiti elevati per il personale addetto alla saldatura ed è difficile osservare la qualità della costruzione.
Il contenuto tecnico dei comuni ultrasuoni controlli non distruttivi è superiore a quello dei test di coppia dei bulloni ad alta resistenza e comporta costi più elevati in termini di attrezzature e manodopera.
Opinione E
Sulla base della mia intuizione, vorrei discutere alcuni concetti.
Il processo di rivettatura è il più semplice. Il rivetto stesso è una fusione e la rivettatura può essere ottenuta solo praticando dei fori nell'oggetto. Lo svantaggio è che il rivetto può deformarsi e collassare se subisce un impatto longitudinale abbastanza forte.
Il processo di lavorazione delle viti è più complicato perché non tutte le viti sono auto-lavoranti. La filettatura della vite stessa deve essere realizzata al tornio e anche il foro sul giunto necessita di una macchina utensile per incidere il modello negativo. Rispetto alla rivettatura, le viti sono più resistenti in caso di impatto diretto. Tuttavia, le viti possono allentarsi nel tempo se il giunto è sottoposto a vibrazioni reciproche prolungate e la superficie filettata della vite è particolarmente soggetta alla ruggine.
Il processo di saldatura è il più complesso. In termini di vantaggi, la saldatura non solo giunge ma fonde anche i materiali. Pertanto, la saldatura deve essere migliore dei due tipi precedenti in termini di resistenza, tenuta all'acqua, all'aria e conduttività elettrica.
Opinione F
Svantaggi della saldatura:
La deformazione può essere grave, in quanto l'alta temperatura di saldatura porta a una concentrazione di tensioni in corrispondenza della saldatura. Per questo motivo, molte connessioni superficiali di alta precisione e con requisiti elevati utilizzano filettature e incollaggi.
È difficile da ispezionare. Dopo la saldatura, per rilevare eventuali difetti sono necessarie speciali apparecchiature di controllo, con un conseguente aumento dei costi.
Anche i vincoli del sito possono rappresentare un problema.
È difficile da smontare. Se si commette un errore di saldatura, il giunto deve essere tagliato e risaldato.
Ha buone prestazioni di connessione ed è pratico per la saldatura di apparecchiature di grandi dimensioni con materiali di forme e dimensioni diverse.
Presenta buone caratteristiche di rigidità, prestazioni complessive e tenuta.
Opinione G
I bulloni possono essere facilmente rimossi, ma occupano spazio e aggiungono peso, quindi vengono usati con parsimonia se non è necessario rimuoverli. La saldatura richiede attrezzature e ore di lavoro e non tutti i materiali possono essere saldati. La rivettatura è sempre meno diffusa.
Opinione H
Gli oggetti fissi, come ponti, torri e viti da costruzione, sono comunemente rivettati o saldati, mentre gli oggetti o le parti in movimento sono saldati o rivettati insieme perché il movimento può allentare le viti. Non è possibile controllare ogni vite prima di ogni volo.
La saldatura è l'opzione più stabile perché sia i giunti rivettati che quelli avvitati collegano due parti per attrito, il che non è adatto se tra le due parti c'è una forza nella direzione di traslazione. La saldatura fonde due componenti in un'unica unità.
Se tra due parti esiste una forza nella direzione di traslazione, è possibile pensare di fissarle con viti se sono appoggiate l'una all'altra. Ad esempio, se una parte ha delle scanalature e l'altra ha delle guide convesse, è possibile fissarle con delle viti se coincidono. Il principio è quello di convertire la forza di attrito della traslazione in pressione contro il supporto, migliorando notevolmente la forza di appoggio e la stabilità.
Opinione I
I giunti rivettati sono una categoria ampia e i bulloni sono uno dei tipi più comuni. La bullonatura o la rivettatura ad alta resistenza possono garantire una maggiore resistenza rispetto alla saldatura, ma lo svantaggio è il costo più elevato. Gli aeroplani utilizzano collegamenti rivettati che sono più resistenti e leggeri dei normali collegamenti a vite, come la vite bom e la vite huck, ecc. Poiché gli aerei richiedono elevati standard di sicurezza, non possono essere saldati e devono utilizzare la rivettatura. I treni ad alta velocità non richiedono standard così elevati, quindi in genere utilizzano la saldatura. Le automobili hanno standard ancora più bassi e possono utilizzare la saldatura, anche se alcune case automobilistiche come la Land Rover hanno realizzato auto con carrozzerie interamente in alluminio e rivettate come gli aerei, ma sono estremamente costose.
I ponti non sono la mia specialità, ma per alcuni requisiti particolari, come la necessità di mantenere il ponte leggero pur utilizzando acciaio ad alta resistenza, la saldatura potrebbe non essere possibile a causa della saldatura scadente prestazioni dell'acciaio ad alta resistenza. Inoltre, in prossimità del mare possono esserci requisiti di resistenza alla corrosione e, poiché l'acciaio resistente alla corrosione è anche difficile da saldare, per garantire la sicurezza si ricorre spesso alla rivettatura.
Negli ultimi anni, la tecnologia di saldatura ha registrato progressi significativi che hanno risolto alcuni dei suoi tradizionali inconvenienti:
Anche le considerazioni relative alla manutenzione e alla riparazione giocano un ruolo fondamentale nella scelta dei metodi di connessione:
Il campo delle connessioni strutturali è in continua evoluzione, con ricerche e sviluppi costanti volti a migliorare la resistenza, la durata e l'efficienza dei vari metodi:
La scelta di connessioni rivettate, bullonate o saldate nell'ingegneria strutturale è una decisione complessa, influenzata da proprietà meccaniche, condizioni di costruzione, controllo della qualità, requisiti di manutenzione e costi. Sebbene ogni metodo presenti vantaggi e svantaggi, i progressi della tecnologia e dei materiali ne migliorano continuamente l'applicabilità e le prestazioni. Per le strutture di grandi dimensioni come i ponti, le connessioni bullonate offrono una soluzione affidabile e manutenibile, in grado di bilanciare le esigenze di resistenza, durata e facilità di ispezione. Con l'evoluzione del settore, tecniche ibride e innovative ottimizzeranno ulteriormente l'efficienza e l'efficacia delle connessioni strutturali, garantendo costruzioni più sicure e resistenti.
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
IT 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
NL 
PT 
RU