Numero 1 2007 - IIS

M. Murgia - Origine delle tensioni residue in saldatura, metodologie tradizionali di misura, precauzioni e rimedi
Figura 16 - Schema per la misura dell’angolo di diffrazione (angolo di Bragg) a raggi X.
nichel (si deve considerare, al proposito,
che i raggi X utilizzati per queste applicazioni
interagiscono con la materia a
livello di gusci elettronici esterni mentre
fasci di neutroni riescono a penetrare la
materia stessa a livello nucleare).
Una conseguenza importante è quindi
che i metodi a diffrazione neutronica
sono in grado di fornire indicazioni su
stati triassiali di tensione, a differenza
della diffrazione a raggi X.
Il metodo, in pratica, prevede l’impiego
di un fascio di neutroni di sezione pari a
circa 50 mm 2 , ottenuto con reattori
nucleari o mediante sincrotroni; il fascio
viene collimato con idonee maschere, ad
esempio al cadmio, in modo da ridurne
sensibilmente la sezione trasversale ed
interessare alla misura il minore volume
possibile di materiale (da 10 a 100 mm 3 );
il fascio diffratto è rivolto verso un
sistema di rilevazione, cui arriva opportunamente
collimato.
Il metodo si presta a misurazioni di interesse
in settori come quello nucleare,
aerospaziale, off-shore, con particolare
riferimento a giunti a passate multiple
(multipass).
4.4.5 Misura delle tensioni residue con
metodi acustici
I metodi di tipo acustico, pure di tipo non
distruttivo, sono basati sulla relazione
esistente tra la velocità di propagazione
delle onde (ultra)sonore e talune
proprietà elastiche dei materiali, funzione
a loro volta dello stato tensionale.
Di fatto, il metodo è basato sulle variazioni
delle velocità di propagazione delle
onde longitudinali, trasversali e superficiali
dovute agli stati tensionali; spesso,
sono utilizzate onde ultrasonore superfi-
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ciali generate da un trasduttore montato
sul pezzo (frequenze variabili tra 2 e 10
MHz). La notevole entità del volume di
materiale coinvolto nella misura porta,
ovviamente, a misure mediate di carattere
non puntuale; un aspetto da non
trascurare, evidentemente, è l’influenza
della microstruttura nei confronti della
velocità di propagazione delle onde, che
costringe ad accurate tarature preliminari
con blocchi campione rappresentativi del
pezzo reale.
4.4.6 Misura delle tensioni residue con
metodi magnetici
La presenza di stati tensionali residui
determina variazioni nelle proprietà
magnetiche dei materiali. Questa considerazione
è alla base della misura di
tensioni residue con i metodi di tipo
magnetico, di carattere superficiale; le
proprietà magnetiche, in particolare,
influenzate dagli stati tensionali sono
l’effetto Barkhausen di tipo magnetoinduttivo
o magnetoacustico, l’incremento
della permeabilità alle correnti indotte,
la magnetostrizione.
Come già accennato nel caso di metodi
di tipo acustico, anche queste proprietà
sono fortemente legate al tipo di microstruttura
ed al suo orientamento, ragione
che porta, anche in questo caso, alla
necessità di accurate tarature preliminari.
In definitiva, si tratta di metodi di interesse
nel campo del Controllo Qualità
per i ridotti tempi di misura e la possibilità
di automazione; si consideri infine,
che attraverso opportune combinazioni
di tecniche, basate su differenti proprietà
magnetiche, è possibile ottenere una
notevole indipendenza rispetto all’accuratezza
dei metodi di taratura utilizzati.
5. Precauzioni e rimedi
Allo scopo di prevenire, ridurre o eliminare
gli effetti dei ritiri o degli sforzi di
ritiro delle saldature si possono prendere
a volte utili precauzioni; oppure si può
intervenire durante la saldatura con
opportuni procedimenti o trattamenti,
oppure, infine, si possono usare adatti
rimedi a saldatura ultimata.
5.1 Precauzioni prima della saldatura
Le precauzioni che il tecnico di saldatura
può prendere prima di eseguire un
giunto saldato allo scopo di contrastare
gli effetti del ritiro, senza porre d’altro
canto vincoli rigidi ai pezzi da saldare,
debbono rispondere al criterio fondamentale
di “alimentare il ritiro”. Con
questa espressione si intende la creazione
di una opportuna condizione per
cui il ritiro possa effettuarsi nel modo
più libero possibile, portando i pezzi
saldati nella esatta posizione richiesta.
Citiamo di seguito alcune precauzioni
comunemente usate allo scopo.
5.1.1 Deformazione preventiva
Si può dare ai pezzi da saldare una
disposizione o una deformazione uguale
ed opposta a quella che provocherebbe il
ritiro. Con questo metodo molto
semplice si possono eliminare gli effetti
del ritiro angolare dei giunti testa a testa,
a T e di spigolo.
Nel caso di giunti di testa, basta disporre
le lamiere leggermente angolate (verso il
basso, se si deve saldare in piano, o
comunque dalla parte opposta a quella
del maggior apporto termico) anziché
complanari (Fig. 17), l’angolo di deviazione,
in genere dell’ordine di qualche
grado soltanto, deve essere determinato
caso per caso, a seconda del procedimento
e delle condizioni operative e non
vi è che la base dell’esperienza di casi
identici o analoghi che può costituire un
indice sicuro.
Analogamente, nel caso di giunti a T,
saldati con un unico cordone d’angolo,
si alimenta il ritiro predisponendo i
pezzi con un angolo un poco maggiore
di quello richiesto (leggermente ottuso
nel caso comune di giunti d’angolo,
Fig.18a); per i giunti a T saldati simmetricamente
con due cordoni d’angolo si
dovrebbe dare una leggera pre - deformazione
alla lamiera continua, come
indicato nella Figura 18b.