Profili saldati laser per alloggiamenti di sensori nelle corsie di pedaggio
Un sensore inserito nella pavimentazione di una corsia di pedaggio deve resistere a traffico, acqua e gelo restando esattamente dove è stato installato, perché la misura dipende dalla sua posizione. Il profilo che lo alloggia svolge quindi due compiti insieme: proteggere l’elettronica e posizionarla. Per questa applicazione Montanstahl ha prodotto una sezione monolitica in acciaio inossidabile 304L mediante saldatura laser, mantenendo una luce interna obbligatoria di 35,4 mm senza distorsioni su tutta la lunghezza della barra.
Proteggere un sensore senza spostarlo
I profili speciali saldati al laser compaiono sempre più spesso in applicazioni infrastrutturali in cui i sensori devono essere protetti mantenendo una posizione definita con precisione. In questo caso il profilo è stato progettato per alloggiare elementi sensore installati in fessure ricavate nella pavimentazione, proteggendoli dai carichi del traffico e dall’esposizione ambientale in condizioni stradali impegnative. La geometria doveva quindi garantire una rigorosa stabilità dimensionale su tutta la lunghezza della sezione, perché anche una distorsione minima comprometterebbe l’allineamento del sensore, la precisione delle misure e le prestazioni del sistema nel tempo. Ciò che distingue questo caso da un normale involucro di protezione è che l’alloggiamento fa parte della catena di misura, per cui una tolleranza irrilevante in un componente strutturale diventa qui funzionale. Le infrastrutture stradali e ferroviarie strumentate di questo tipo sono un ambito in crescita nel settore costruzioni e infrastrutture.
Una luce interna che non può muoversi
Quattro requisiti hanno definito questa sezione. Era necessaria una precisione molto elevata sulla larghezza del profilo, poiché l’alloggiamento si inserisce in una fessura lavorata e deve posizionarsi contro di essa in modo ripetibile. La luce interna di 35,4 mm era obbligatoria e doveva restare priva di distorsioni per tutta la lunghezza, perché è lo spazio occupato dall’elemento sensore, e un restringimento in qualsiasi punto della barra significa che il componente non si può inserire o resta sotto tensione una volta installato. La stabilità dimensionale doveva essere garantita durante la produzione, non corretta a posteriori, perché raddrizzare una sezione aperta a pareti sottili reintroduce proprio la variazione che si vorrebbe eliminare. Infine il cliente richiedeva una sezione monolitica, il che esclude le soluzioni di saldatura tradizionali, dato che un assieme saldato porta con sé una zona termicamente alterata, materiale d’apporto e tensioni residue che continuano ad agire sulla geometria ben dopo il raffreddamento.
Contesto applicativo
Viste le tolleranze e la richiesta di una sezione monolitica, la saldatura laser è stata scelta come processo più adatto. Il processo garantisce una penetrazione completa in un cordone stretto, così che la sezione si comporta come un unico pezzo sotto carico, e il basso apporto termico offre un’eccellente stabilità dimensionale con distorsioni minime in produzione, ed è questo che permette alla luce interna di restare costante da un’estremità all’altra della barra. Il profilo finito ha rispettato il requisito della luce interna offrendo al contempo l’affidabilità strutturale necessaria per un’installazione sicura nella pavimentazione, dove l’alloggiamento sopporta il peso dei veicoli che vi transitano. L’acciaio inossidabile 304L resiste ad acqua, sali antighiaccio e cicli termici di una strada esposta senza un rivestimento che si consumerebbe. Sezioni di questo tipo vengono sviluppate come profili speciali dal disegno del cliente, con verifiche dimensionali nell’ambito della gestione della qualità Montanstahl e ulteriori informazioni nelle Q&A tecniche.