ITMI962090A1 - Disposizione per il collegamento saldato di un elemento base con un altro componente in acciaio - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

L'invenzione riguarda una disposizione per il collegamento saldato di un elemento base sotto forma di una parte o un pezzo di lamiera piano, sagomato o tubolare, a parete sottile, in particolare in acciaio legato, con un altro componente in acciaio, in particolare acciaio legato, per esempio un perno o un pezzo di lamiera a parete sottile.

Nello stato della tecnica è noto il fatto di saldare su parti di lamiera tubolari o piane a parete relativamente spessa, in acciaio, in particolare in acciaio legato, altri componenti, per esempio perni saldati. E' noto il fatto di collegare tubi in acciaio, in particolare acciaio legato, in modo che essi vengano inseriti l'uno nell'altro e saldati l'uno con l'altro nella zona d'inserimento. Una saldatura del genere può venir eseguita in modo del tutto semplice nel caso di parti di lamiera o tubi a parete relativamente spessa, dove si raggiunge anche una durata corrispondente alla vita utile delle singole parti. In particolare nel caso di tubi la durata in tal caso deve anche tener conto del fatto che tali tubi e in particolare i punti di connessione sono soggetti a vibrazioni durante l'uso previsto.

Se, per ridurre i costi e peso, vengono impiegate parti di lamiera a parete sottile o tubi in acciaio, in particolare acciaio legato, il cui spessore di parete è compreso per esempio nell'intervallo di un millimetro o meno, non è possibile, o è possibile soltanto con grande impegno, una immediata saldatura di tali pezzi di lamiera o tubi con altri componenti in acciaio, in particolare in acciaio legato, poiché a causa del processo di saldatura si verifica un affaticamento del materiale in corrispondenza della zona di saldatura, in particolare si verificano anche effetti di intaglio, il che porta poi ad una rottura prematura del materiale vicino al punto del giunto saldato, in particolare se tali componenti sono soggetti a vibrazioni.

Partendo dallo stato della tecnica citato all'inizio il compito alla base dell'invenzione è quello di realizzare una disposizione di tale tipo, che permetta una saldatura resistente a vita di parti di lamiera a parete sottile con ulteriori parti di lamiera.

Per risolvere questo compito si propone che nella zona del collegamento sia disposto un elemento di sostegno piano, metallico, che è fissato sull'elemento base mediante saldatura con laser o mediante brasatura, e che l'altro componente sia saldato sull'elemento di sostegno.

Grazie alla disposizione dell'elemento di sostegno addizionale viene assicurato un appoggio nella zona in cui avviene la saldatura con laser o la brasatura. In tal caso la brasatura’è particolarmente preferita, poiché in particolare nel caso di una brasatura non si hanno effetti di intaglio o altri influssi sul materiale in corrispondenza della zona di collegamento. Dall'elemento di sostegno non viene però supportata soltanto la corrispondente zona di saldatura con laser o zona di brasatura, ma con l'elemento di sostegno viene inoltre messo a disposizione un elemento, sul quale l'altro componente in acciaio, o in particolare in acciaio legato, può venire saldato in modo usule. In tal caso è risultato che l'elemento di sostegno può essere realizzato anch'esso quale parte di lamiera a parete sottile in acciaio o acciaio legato. Nonostante questa realizzazione a parete sottile è possibile una diretta saldatura di altri componenti in acciaio su questo elemento di sostegno, senza che sussista un pericolo di rottura per ciò che riguarda l'elemento base sotto forma di una parte di lamiera piana, sagomata o tubolare, a parete sottile.

Un perfezionamento preferito viene ravvisato nel fatto che l'elemento di sostegno fissabile sull'elemento base è una piastra, che sul lato del perimetro è saldata con laser sull'elemento base o è brasata con quest'ultimo e che l'ulteriore componente è un perno saldato.

Un'alternativa a ciò consiste nel fatto che l'elemento di sostegno fissabile sull'elemento base è un elemento anulare, che è saldato con laser o brasato sull'elemento base in modo da circondare un foro dell'elemento base, e che l'ulteriore componente è un pezzo di tubo saldabile coassialmente sull'elemento anulare.

Un perfezionamento particolarmente preferito viene ravvisato nel fatto che sull'elemento base realizzato quale tubo - preferibilmente in una zona d'estremità - è disposto, quale elemento di sostegno, un anello di sostegno che circonda il tubo ed è saldato con laser o brasato, e che un elemento tubolare dell'ulteriore componente è innestato sull'anello di sostegno ed è saldato con l'anello di sostegno.·

Inoltre è previsto in modo particolarmente preferito che l'elemento base sia costituito da più tubi uniti o giuntati, le cui estremità giuntate sono circondate di volta in volta da un elemento anulare di forma adatta quale elemento di sostegno, ogni elemento anulare essendo saldato con laser o brasato con la corrispondente estremità di tubo, e che l'ulteriore componente sia costituito da un elemento di raccordo tubolare, innestabile sulle estremità collegate, che è saldato con la zona circonferenziale degli elementi anulari.

Un procedimento per il collegamento saldato di un elemento base sotto forma di una parte di lamiera a parete sottile con un altro componente per la formazione di una disposizione secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5 è caratterizzato dal fatto che un elemento di sostegno metallico viene disposto sulla parte di lamiera a parete sottile in corrispondenza del giunto saldato da prevedere e viene fissato mediante saldatura con laser o brasatura e che l'altro componente viene saldato sull'elemento di.sostegno.

In tal caso è previsto preferibilmente che la brasatura venga effettuata con una lega per brasatura ad elevato punto di fusione (punto di fusione inferiore a 1180°C), in particolare una lega per brasatura a rame con un punto di fusione di circa 1040°C o lega per brasatura a nichel con un punto di fusione di circa 1100°C.

E' particolarmente preferito in tal caso che durante il collegamento di pezzi di tubo in una o più parti, che sono stati sottoposti a deformazione meccanica, i pezzi di tubo con elementi di sostegno, disposti in posizione corretta, vengono sottoposti ad un processo termico di ricottura di neutralizzazione, in particolare a circa 1180°C, e che il calore di ricottura di neutralizzazione viene utilizzato per la brasatura con la lega per brasatura.

Esempi esecutivi dell'invenzione sono rappresentati nel disegno e saranno descritti più dettagliatamente nel seguito. In esso:

la figura 1 mostra una prima disposizione secondo l'invenzione nella vista dall'alto;

la figura 2 mostra la stessa vista nella sezione 11—11 della figura 1 ;

le figure 3 e 4 mostrano una variante nelle viste secondo le figure 1 e 2;

le figure 5 e 6 mostrano un tubo di uscita in vista e in vista frontale;

la figura 7 mostra un pezzo di tubo deformato con anello di rinforzo; le figure 8 e 9 mostrano un pezzo di tubo sottoposto a "hydroforming" con anello di sostegno in diverse viste;

le figure 10 e 11 mostrano un triplice raccordo tubolare con un collettore di raccordo e una flangia di raccordo, in vista e in sezione trasversale.

Nelle figure del disegno è mostrata la disposizione secondo l'invenzione per il collegamento saldato di un elemento base 1 sotto forma di una parte di lamiera piana, sagomata o tubolare, a parete sottile in acciaio legato con un altro componente 2 in acciaio legato. Nella zona di collegamento degli elementi da collegare l'uno con l'altro è disposto un elemento di sostegno 3 metallico piano, che consiste preferibilmente di acciaio, in particolare acciaio legato. L'elemento di sostegno 3 è fissato sull'elemento base 1 mediante saldatura con laser o preferibilmente mediante brasatura con lega per brasatura a rame. Il punto brasato o di brasatura è indicato con 4. L'altro componente 2 è saldato nel solito modo sull'elemento di sostegno 3. Nel caso della forma di realizzazione secondo la figura 1 l'elemento base 1 è costituito da una piastra piana. Anche l'elemento di sostegno 3 è costituito da una piastra piana, quest'ultima essendo saldata con laser sull'elemento base dal lato perimetrale o preferibilmente brasata con esso. In questo esempio esecutivo l'ulteriore componente 2 è un perno saldato, che è saldato sull'elemento di sostegno 3 dal lato non rivolto verso l'elemento base 1. La saldatura tra l'ulteriore componente 2 e l'elemento di sostegno 3 è evidenziata con 5.

L'elemento base 1 è un elemento a parete molto sottile, che presenta ad esempio uno spessore di parete di un millimetro o meno. Anche l'elemento di sostegno 3 può essere formato da un pezzo sagomato a parete corrispondentemente sottile, ove malgrado queste pareti sottili è possibile una saldatura regolare con l'ulteriore componente 2, senza che venga danneggiato in tal caso l'elemento base 1 o sussista un pericolo di rottura sotto un'azione duratura per quanto riguarda il punto di giunzione con l'elemento base 1.

Nel caso della disposizione secondo le figure 3 e 4 l'elemento di sostegno 3 fissabile sull'elemento base 1 è un elemento anulare in acciaio o acciaio legato, che è saldato con laser o brasato sull'elemento base 1 in modo da circondare un foro 6 dell'elemento base. L'ulteriore componente 2 è realizzato in tal caso quale pezzo di tubo o simili, saldabile sull'elemento di sostegno 3 dal lato frontale. Per esempio questo pezzo di tubo può essere un componente di una sonda del gas di scarico in impianti di scarico.

Nel caso della forma di realizzazione, che viene illustrata in base alle figure da 5 a 11 del disegno, su un elemento base 1 realizzato quale tubo, su una zona d'estremità del tubo (elemento base 1) è disposto un anello di sostegno circondante il tubo quale elemento di rinforzo 3 che è saldato con laser o brasato con il rivestimento isolante del tubo (elemento base 1). Sull'anello di sostegno (elemento di sostegno 3) può venire applicato un ulteriore elemento tubolare quale ulteriore componente 2, che può venire saldato nel solito modo con l'anello di sostegno (elemento di sostegno 3). Il giunto saldato è indicato con 4 nella figura 11. In tal caso secondo la forma di realizzazione, in particolare le figure 10 e 11, l'elemento base 1 è costituito da più tubi accostati, le cui estremità accostate sono circondate di volta in volta da un elemento anulare adattato nella forma (elemento di sostegno 3). In tal caso ogni elemento anulare (elemento di sostegno 3) è saldato con laser o preferibilmente brasato con l'estremità di tubo corrispondente. L'ulteriore componente 2 è costituito da un raccordo tubolare innestabile sulle estremità accostate, come risulta dalla figura 11, che è saldato in modo tradizionale con la zona circonferenziale degli elementi anulari (elementi di sostegno 3). La zona di saldatura è indicata con 5. La realizzazione secondo le figure da 5 a 11 è adatta e prevista in particolare per il collegamento multiplo di tubazioni ad un collettore di scarico nel caso della tubazione di scarico di autoveicoli. Il decorso del procedimento per la fabbricazione di una parte completa del genere è illustrato con la successione di figure da 5 a 11.

Il pezzo di partenza è un elemento base sotto forma di un tubo diritto secondo le figure 5 e 6. Questo elemento base innanzitutto può venire prepiegato in un utensile adatto, in modo tale che si ottenga una forma corrispondente alla figura 7. Sull'estremità di collegamento dell'elemento base 1 così formato, dal lato della bocca è applicato un elemento di rinforzo 3 sotto forma di un anello. In seguito il tubo prepiegato viene inserito in un utensile corrispondente a più elementi e deformato mediante "hydroforming" fino ad ottenere il contorno nominale, come risulta dalle figure 8 e 9. Per eliminare le tensioni del materiale e simili, che avvengono durante la deformazione, l'elemento base deformato secondo le figure 8 e 9 viene sottoposta ad un processo di ricottura di neutralizzazione a circa 1180°C. La temperatura sviluppantesi in questo caso viene utilizzata per la brasatura dell'elemento di sostegno 3 (anello di sostegno), ove sulla zona di brasatura 4 viene applicata lega per brasatura a rame e la lega per brasatura a rame fonde a causa delle temperature esistenti (punto di fusione a circa 1040°C). La temperatura necessaria durante il processo di ricottura di neutralizzazione viene quindi utilizzata contemporaneamente per la brasatura dell'elemento di sostegno 3 con l'elemento base 1. L'impiego della lega per brasatura a rame non produce alcun effetto dì intaglio in corrispondenza del punto di giunzione, come avviene ad esempio nel caso di una saldatura normale, cosicché l'elemento base 1, che è realizzato a parete molto sottile, non è soggetto ad un maggior pericolo di rottura o simile a causa della brasatura.

I tre elementi base 1 mostrati nelle figure 10 e 11 sono stati deformati in modo corrispondente e brasati con l'elemento di sostegno 3 e poi inseriti nell'ulteriore componente 2 sotto forma di un raccordo tubolare, dove avviene una saldatura del bordo dell'ulteriore componente 2 con l'elemento di sostegno 3 nella zona 5. Una flangia 8 è applicata sull'estremità libera dell'ulteriore componente 8 e collegata in modo appropriato, ad esempio collegata con l'ulteriore componente 2 mediante saldatura.

Grazie alla disposizione secondo l'invenzione, rispettivamente al procedimento secondo l'invenzione si ottiene una saldatura permamentemente resistente di ulteriori componenti con tubi a parete sottile o altri elementi metallici a parete sottile.

L'invenzione non è limitata all'esempio esecutivo, ma può presentare un gran numero di varianti nell'ambito della descrizione.

Tutte le nuove caratteristiche singole o combinate rivelate nella descrizione e/o disegno vengono considerate essenziali per l'invenzione.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Disposizione per il collegamento saldato di un elemento base sotto in forma di una parte di lamiera piana, sagomata o tubolare, a parete sottile, in particolare in acciaio legato, con un altro componente in acciaio, in particolare acciaio legato, per esempio un perno o una parte di lamiera a parete sottile, caratterizzata dal fatto che nella zona di giunzione è disposto un elemento di sostegno (3) piano metallico, che è fissato sull'elemento base (1) mediante saldatura con laser o mediante brasatura, e che l'altro componente (2) è saldato sull'elemento di sostegno (3).
2. 2. Disposizione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che l'elemento di sostegno (3) fissabile sull'elemento base (1) è una piastra, che dal lato perimetrale è saldata con laser sull'elemento base (1) o è brasata con quest'ultimo, e che l'ulteriore componente (2) è un perno saldato.
3. 3. Disposizione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che l'elemento di sostegno (3) fissabile sull'elemento base (1) è un elemento anulare, che è saldato con laser o brasato sull'elemento base in modo da circondare un foro (6) dell'elemento base (1), e che l'ulteriore componente (2) è un pezzo di tubo saldabile coassialmente sull'elemento anulare.
4. 4. Disposizione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che sull'elemento base (1) realizzato quale tubo - preferibilmente in una zona d'estremità - è disposto un anello di sostegno circondante i1 tubo quale elemento di sostegno (3) ed è saldato con laser o brasato, e che un elemento tubolare dell'ulteriore componente (2) è innestato sull'anello di sostegno ed è saldato con l'anello di sostegno.
5. 5. Disposizione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che l'elemento base (1) è costituito da più tubi accostati, le cui estremità accostate sono circondate di volta in volta da un elemento anulare adattato nella forma quale elemento di sostegno (3), ove ciascun elemento anulare è saldato con laser o brasato con l'estremità di tubo corrispondente, e che l'ulteriore componente (2) è costituito da un raccordo tubolare applicabile sulle estremità unite, che è saldato con la zona circonferenziale degli elementi anulari.
6. 6. Procedimento per il collegamento saldato di un elemento base sotto forma di una parte di lamiera a parete sottile con un altro componente secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto che sulla parte di lamiera a parete sottile in corrispondenza del giunto saldato da prevedere viene disposto un elemento di sostegno metallico, che viene fissato mediante saldatura con laser o brasatura, e che l'altro componente viene saldato sull'elemento di sostegno.
7. 7. Procedimento secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che la brasatura viene effettuata con una lega per brasatura ad elevato punto di fusione (punto di fusione inferiore a 1180°C), in particolare lega per brasatura a rame ad elevato punto di fusione con un punto di fusione di circa 1040°C o lega per brasatura a nichel con un punto di fusione di circa 1100°C.
8. 8. Procedimento secondo la rivendicazione 6 o 7, caratterizzato dal fatto che durante la giunzione di pezzi di tubo eseguiti in una o più parti, che sono stati sottoposti a deformazione meccanica, i pezzi di tubo con elementi di sostegno disposti inposizione corretta vengono sottoposti ad un processo termico di ricottura di neutralizzazione, in particolare a circa 1180°C, e il calore di ricottura di neutralizzazione viene utilizzato per la brasatura con la lega per brasatura.