Staffe di montaggio e FSW: le prestazioni della saldatura per attrito in risposta alla carenza di saldatori qualificati

Le staffe di montaggio sono strumenti per il supporto di vari carichi ed elementi meccanici impiegate in numerosi settori industriali. Inizialmente saldate ad arco (TIG o MIG), le staffe di montaggio presentano diverse problematiche in termini di prestazioni tecniche (come la mancanza di resistenza meccanica o i difetti di tenuta), alle quali si aggiunge una forte mancanza di saldatori qualificati. Grazie alla gamma di prodotti FSW Stirweld, colmiamo queste carenze tecniche e umane offrendo soluzioni semplici e a basso costo per la saldatura per attrito di supporti di fissaggio.

Staffe di montaggio e saldatura per attrito: specifiche tecniche

La saldatura FSW è una tecnica di saldatura allo stato solido durante la quale non si raggiunge il punto di fusione. La deformazione del materiale avviene mediante la rotazione di un utensile FSW nella materia. La tecnologia per attrito presenta numerosi vantaggi per la saldatura di staffe di montaggio in alluminio, sia dal punto di vista economico, sia per quanto riguarda le prestazioni meccaniche. Per questo, molte aziende si stanno orientando verso questo nuovo processo di giunzione per saldare i loro supporti di fissaggio, per un risultato più economico e privo di difetti.

Saldatura di un supporto di fissaggio

Staffa di montaggio saldata mediante FSW

Impieghi della FSW nel settore della mobilità

Ricordiamo che le staffe di montaggio sono elementi di fissaggio a forma di angolo che possono supportare diversi elementi come cavi, tubi o altri componenti meccanici. Questi componenti di montaggio trovano impiego nelle apparecchiatura industriali, militari o nei macchinari mobili.

Nel settore della mobilità, esistono diversi criteri essenziali da rispettare, uno di questi è il peso dei componenti da saldare. È il caso di treni, camion, aerei, elicotteri, macchine agricole, carri armati, sottomarini e molti altri. Per soddisfare il requisito del peso, il materiale scelto per alcuni componenti, comprese le staffe di montaggio, è l’alluminio, uno dei metalli più leggeri e resistenti. Questo perché, più leggero è un veicolo, minore sarà il consumo di energia e carburante.

Anche nel caso di navi e sottomarini l’impiego dell’alluminio si rivela ottimo. Questo perché, la sua capacità di passivarsi (reazione chimica sui metalli) consente di limitare la corrosione. La reazione tra l’alluminio e l’ossigeno crea, infatti, uno strato di ossido fine e amorfo che protegge il metallo dalla corrosione.

Una doppia saldatura mediante FSW ultra resistente

Scegliere processi di giunzione convenzionali, come la saldatura ad arco (TIG/MIG), per assemblare staffe di montaggio porta alla frequente formazione di difetti nelle saldature. Questi difetti hanno un impatto diretto sulla resistenza meccanica dei componenti. Al contrario, la soluzione FSW garantisce una grande resistenza meccanica dei supporti di fissaggio grazie al processo di doppia saldatura (meccanica e, successivamente, per attrito).

Le fasi di una doppia saldatura per attrito sono:

  • una prima giunzione meccanica mediante un giunto a tenone e mortasa: il tenone e mortasa è un sistema di assemblaggio a incastro di due elementi. Due lamiere vengono tagliate al laser affinché si incastrino perfettamente una con l’altra a formare la prima giunzione;
  • un secondo assemblaggio avviene per saldatura FSW: dopo la giunzione a tenone e mortasa, si effettua una saldatura per attrito. La seconda operazione viene eseguita su ciascun elemento dell’incastro.
Staffa di montaggio saldata mediante FSW

Suddivisione delle fasi di saldatura FSW di una staffa di montaggio

Qui vediamo un esempio di staffa di montaggio assemblata con una giunzione a tenone e mortasa combinata a una saldatura per attrito, per garantire un’elevata resistenza meccanica e una tenuta perfetta.

Assemblaggio di staffe di montaggio con saldatura FSW a T

.La tecnologia FSW presenta diverse configurazioni di saldatura:

    Per saldare le staffe di montaggio con la tecnica FSW, i componenti vengono posizionati a forma di T. Una volta realizzata la prima giunzione a tenone e mortasa, i due componenti in alluminio vengono saldati uno (in verticale) sull’altro (in orizzontale), a formare, appunto, una T.

    Guida ai diversi tipi di giunti di saldatura

    Staffe di montaggio saldate per attrito: un processo più resistente ed economico

    La saldatura FSW è un processo di saldatura senza fusione o aggiunta di materiale. La saldatura avviene allo stato solido grazie alla deformazione meccanica della materia prodotta dalla rotazione dell’utensile FSW nel componente da saldare. Questo innovativo processo di saldatura applicato alle staffe di montaggio presenta numerosi vantaggi dal punto di vista tecnico, economico, ecologico e non solo.

    • La saldatura FSW per una resistenza meccanica perfetta

    Una staffa di montaggio saldata mediante FSW presenta una resistenza meccanica 2 volte superiore rispetto alle tradizionali tecniche di saldatura ad arco. Questa resistenza ottimale è dovuta al doppio assemblaggio eseguito sul supporto che combina una giunzione a tenone e mortasa e una saldatura per attrito.

    Saldatura ad arco e saldatura per attrito a confronto

    Le diverse tecniche di saldatura delle staffe di montaggio a confronto

    • La saldatura FSW Stirweld come mezzo per contrastare la carenza di saldatori qualificati

    Come molti altri ruoli nel settore industriale e metallurgico, anche il numero di saldatori qualificati sta subendo un drastico calo. Si stima che, entro i prossimi 5 anni, vi sarà una carenza di 400.000 saldatori in tutta Europa e altrettanti negli Stati Uniti.

    Grazie alle teste FSW Stirweld adattabili a centri di lavorazione e celle robotizzate sviluppate dai nostri team, offriamo un nuovo approccio completamente automatizzato alla saldatura per attrito. Le nostre teste permettono infatti di assemblare staffe di montaggio mediante FSW in modo del tutto meccanizzato. Per saperne di più sulle teste per saldatura FSW Stirweld, visita la nostra pagina dedicata.

    Oltre a garantire delle saldature con una resistenza meccanica impeccabile e una qualità nettamente superiore rispetto ai processi convenzionali (TIG/MIG), la tecnologia di saldatura FSW Stirweld è un’ottima soluzione per colmare l’attuale carenza di saldatori qualificati. Questo perché, la formazione fornita da Stirweld per i tuoi operatori sulla saldatura per attrito richiederà solamente 2 giorni. Per maggiori informazioni, contattaci.

    A titolo comparativo, una testa ibrida FSW Stirweld adattabile ai centri di lavorazione equivale al costo di un saldatore per un anno e mezzo.

    Ricordiamo inoltre che le nostre teste per saldature FSW possono essere noleggiate a meno di 2.000 euro al mese.

    Per saperne di più sull’acquisto o il noleggio delle teste per saldatura FSW Stirweld, contattaci.

    • La saldatura FSW per un risultato privo di difetti

    Anche in questo caso, a differenza delle TIG/MIG, la FSW non presenta difetti di saldatura. Nei componenti saldati mediante processi ad arco è comune riscontrare difetti di porosità e inneschi di cricche. Questi difetti influiscono su due fattori fondamentali dei tuoi componenti: la resistenza meccanica e la tenuta.

    Difetti quali porosità e cricche avranno un impatto negativo sulla resistenza meccanica e sulla resistenza alla fatica della tua staffa di montaggio. Al contrario, scegliendo la tecnologia FSW, i tuoi supporti di fissaggio godranno di un’elevata resistenza meccanica (2 volte superiore alla saldatura ad arco) e di una tenuta perfetta (il 30% delle MIG presenta difetti di tenuta).

    Saldatura di staffe di montaggio priva di difetti di porosità e cricche

    Staffa di montaggio saldata per attrito

    Dei difetti che non riscontriamo nelle saldature FSW in quanto rispettiamo scrupolosamente un insieme di parametri di saldatura al fine di determinare la temperatura di saldatura ideale. È possibile misurare la temperatura di saldatura grazie alla nostra apparecchiatura per la misurazione della temperatura FSW che consente inoltre di impostare i parametri ottimali per una saldatura perfetta e priva di difetti.

    • La saldatura FSW per un investimento più contenuto

    Per assemblare una staffa di montaggio, la saldatura per attrito è decisamente meno onerosa rispetto alla saldatura MIG, il confronto in questo caso è semplice:

    • saldatura MIG: il costo di 1 metro di saldatura è di 1€. Questa cifra comprende il consumo di gas di protezione (argon) e di metallo d’apporto per 1 metro di saldatura;
    • saldatura FSW: il costo di 1 metro di saldatura è di 0,10€. L’unico elemento di consumo nella saldatura per attrito è l’utensile FSW.

    • La saldatura FSW per un assemblaggio più ecologico

    Le temperature estremamente elevate richieste per la fusione dei materiali nella saldatura ad arco implicano un notevole consumo energetico, l’emissione di inquinanti atmosferici (ozono O3), la dispersione di calore e la diffusione di radiazioni luminose che hanno un impatto sull’ambiente. A questo si aggiunge, per le saldature TIG/MIG, l’uso di gas necessario per l’esecuzione della saldatura.

    Al contrario, la FSW non utilizza alcun apporto di materiale e consuma la metà dell’energia della saldatura ad arco. Nella saldatura per attrito, il solo elemento in azione è l’utensile che ruota con un’efficienza elettrica che sfiora il 100%. Dato che questa soluzione non richiede nessun apporto di calore, gas, materia o una preparazione delle superfici, la FSW è da considerarsi un processo di saldatura più ecologico e più sicuro per gli operatori.

     

    • La saldatura FSW come unica soluzione per saldare l’alluminio ad alta resistenza.

    .!.La saldatura per attrito permette di saldare qualsiasi lega di alluminio, al contrario delle saldature convenzionali come la TIG. Le leghe di alluminio ad alta resistenza (gruppi 2000 e 7000) sono difficili da assemblare con la saldatura ad arco, mentre, nella FSW, il processo di saldatura è lo stesso di altre leghe di tipo 5000 o 6000. Queste leghe ad alta resistenza vengono impiegate in particolare nel settore dell’aeronautica dove alcuni componenti, come le staffe di montaggio, devono garantire una forza di resistenza alla rottura superiore ai 500 MPa (MegaPascal).

    La saldatura MIG consente di saldare solamente gruppi 5000 o 6000, ovvero leghe che hanno una resistenza alla rottura massima di 250 MPa, la metà di quella dell’alluminio 7000.

    Per questa ragione, le staffe di montaggio possono essere saldate unicamente mediante FSW, un processo in cui non si raggiunge il punto di fusione e che non altera le proprietà meccaniche della materia di base dopo la saldatura.

    Una curiosità:

    Prima della FSW, era necessario saldare tra loro due lamiere di alluminio di 8 mm di spessore e con una resistenza di 250 MPa ciascuna per ottenere una resistenza alla rottura equivalente a una lamiera di 4 mm di spessore con una Rm di 500 MPa. Ad oggi, questo procedimento non è più necessario in quanto, grazie alla FSW, è possibile saldare leghe di alluminio 2000 o 7000.

    Staffa di montaggio FSW

    Saldatura per attrito di staffe di montaggio

    Il know-how di Stirweld applicato alla saldatura FSW di staffe di montaggio

    Un processo di saldatura per attrito certificato

    In Stirweld, tutte le nostre certificazioni per le staffe di montaggio sono definite secondo lo standard di saldatura FSW ISO 25239, che ci consente di soddisfare i requisiti di qualità e controllo certificati.

    Tutte le nostre applicazioni vengono sottoposte a tre test per il controllo qualità:

     

    • una sezione metallografica: questo test permette di individuare eventuali porosità, cricche o altri difetti comparsi dopo il processo di saldatura per attrito;
    • un test di curvatura e resistenza: risponde alla certificazione ISO 5173 e viene realizzato sui cordoni di saldatura;
    • una prova di trazione: definita secondo la norma ISO 4136. Questa prova determina la resistenza alla trazione del componente saldato mediante FSW.
      Test di resistenza delle saldature per attrito (FSW)

      Test di curvatura

      Resistenza alla trazione di staffe di montaggio saldate per attrito

      Prova di trazione

      Sezione metallografica dopo operazione di saldatura per attrito

      Sezione metallografica

      Riferimenti esigenti per le staffe di montaggio saldate mediante FSW Stirweld

      Oggi, le tecnologie FSW sviluppate in Stirweld permettono di saldare le staffe di montaggio per attrito e sono attualmente impiegate in aziende del settore ferroviario e militare.

      Se desideri avere maggiori informazioni sui nostri processi e sulle nostre applicazioni FSW, i nostri team di specialisti FSW sono a disposizione per rispondere alle tue domande.

      Elevata resistenza meccanica, assenza di difetti, tenuta perfetta, in grado di colmare la carenza di saldatori… Come avrai capito da questo articolo, le soluzioni FSW sviluppate da Stirweld offrono un numero non trascurabile di vantaggi per la saldatura delle tue staffe di montaggio.

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