Profili compositi in acciaio per griglie vibranti di separazione dei rifiuti
Le vibrazioni prima o poi trovano ogni giunto debole. Un’azienda attiva nel trattamento dei rifiuti continuava a perdere i giunti saldati MIG sui profili che sostengono le griglie vibranti delle sue macchine di selezione, dove il carico non si assesta mai e i cicli non si fermano mai. Montanstahl ha sviluppato invece un profilo composito, unendo mediante saldatura laser una guida di ancoraggio laminata a caldo su misura a un tubo saldato al laser, una geometria che i metodi standard non sono in grado di produrre. La sezione laminata a caldo è stata realizzata direttamente alla lunghezza di installazione di 6.300 mm, e il primo ordine comprendeva 277 barre, pari a 26,5 tonnellate, in acciaio al carbonio S355.
La separazione a cascata e la struttura che la sostiene
I profili strutturali dei grandi impianti di separazione dei rifiuti subiscono forti sollecitazioni meccaniche, perché le operazioni che supportano sono per natura altamente dinamiche. Il cliente opera nel trattamento dei rifiuti e aveva bisogno di un profilo composito per i sistemi di vagliatura delle sue macchine di selezione, dove il ruolo della sezione è tutt’altro che secondario. Sostiene le grandi griglie vibranti che separano i rifiuti per dimensione, lasciando cadere i frammenti più piccoli attraverso i primi vagli mentre i pezzi più grandi proseguono, producendo la separazione a cascata su cui si basa l’impianto. L’intero gruppo lavora sotto vibrazione continua, ed è proprio lì che la soluzione precedente cedeva, poiché i giunti saldati MIG dei profili fabbricati dal cliente si criccavano in esercizio. Le apparecchiature del settore delle macchine e dell’impiantistica arrivano spesso a questo punto, dove il limite non è il materiale né il progetto, ma il giunto tra le parti.
Un giunto che resiste alle vibrazioni e due tecnologie in una sola barra
Tre difficoltà hanno definito il progetto. La prima era la resistenza della saldatura, perché il giunto doveva essere abbastanza solido da escludere cricche sotto vibrazione, il che significava affrontare la causa dei cedimenti precedenti anziché rinforzare attorno a essi. Una saldatura MIG deposita materiale d’apporto in un cordone largo con un’ampia zona termicamente alterata, lasciando tensioni residue e un intaglio geometrico proprio dove una cricca da fatica tende a innescarsi. La seconda era combinare laminazione a caldo e saldatura laser in un unico componente funzionale, due processi con classi di tolleranza e condizioni superficiali diverse che devono comunque incontrarsi lungo un’unica interfaccia. La terza era dimensionale, perché l’installazione richiedeva una lunghezza esatta di 6.300 mm senza sacrificare la precisione per ottenerla. Il disegno combina inoltre gradi diversi, con la guida laminata in un acciaio e il corpo in un altro, quindi il giunto deve funzionare anche attraverso questo confine.
Contesto applicativo
La risposta è stata un profilo composito, ottenuto saldando al laser una guida di ancoraggio laminata a caldo su misura su un tubo saldato al laser, che dà una sezione che nessun metodo standard potrebbe fornire da solo. La laminazione forma la guida con i sottosquadri e le sedi necessari ai fissaggi della griglia, mentre il tubo apporta rigidezza torsionale con un peso ridotto, e la saldatura laser li unisce con un cordone stretto a penetrazione profonda e tensioni residue molto basse. Ne risulta l’integrità strutturale necessaria a sopportare la vibrazione continua, eliminando le cricche che il cliente aveva riscontrato con le precedenti saldature MIG. La sezione laminata a caldo è stata prodotta direttamente alla lunghezza di installazione di 6.300 mm, così che le barre arrivano pronte al montaggio senza tagli né adattamenti in cantiere, e il primo ordine comprendeva 277 barre per un totale di 26,5 tonnellate in acciaio al carbonio S355. Sezioni composite e ibride di questo tipo vengono sviluppate come profili speciali, con le opzioni illustrate nelle Q&A tecniche.