Quali sono gli effetti termici sulle giunzioni bullonate precaricate?

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Effetti negativi sulle giunzioni bullonate

Le temperature di esercizio superiori a 250°C attivano fenomeni di creep e rilassamento negli acciai legati e da costruzione. Pertanto, nonostante i bulloni siano precaricati allo stato elastico alla temperatura di esercizio, una parte del precarico viene rilassata in proporzione alla riduzione del carico di snervamento dell'elemento di fissaggio in acciaio.

A causa delle variazioni di temperatura, le parti e gli elementi di fissaggio si espandono o si contraggono con ampiezze diverse a seconda della velocità di variazione della temperatura, della massa e delle dimensioni delle parti, della conducibilità dei metalli e del coefficiente di espansione di ogni singolo materiale. Tali differenze nelle dilatazioni o ritrazioni relative tra materiali ed elementi generano nella giunzione delle variazioni di precarico. Spesso, l'ampiezza massima della variazione del precarico si verifica durante gli stati transitori.

I cicli termici possono anche generare un affaticamento indotto termicamente, poiché non tutte le aree si dilatano simultaneamente con la stessa ampiezza. I confini tra le zone "più calde" e "più fredde" sono sottoposti a sollecitazioni supplementari, che possono portare ad un affaticamento locale del materiale. Tuttavia, quando la temperatura è stabile e uniforme in tutte le parti, si raccomanda di utilizzare materiali con coefficienti di dilatazione omogenei per ridurre al minimo la variazione del carico del morsetto, o di tenere conto di tale modifica del precarico per la progettazione della giunzione.

È possibile vincere queste sfide seguendo i più avanzati codici di progettazione, la selezione dei materiali e le linee guida per il calcolo delle giunzioni:

  • Verificare l'adeguata selezione del materiale in riferimento al comportamento delle caratteristiche meccaniche alla temperatura di esercizio, per evitare drastici cambiamenti metallurgici come precipitati, invecchiamento o trattamento termico (es. tempra o ricottura).
  • Verificare che non si producano sollecitazioni eccessive dovute a variazioni di carico, causate da carichi di servizio e da dilatazione (o contrazione) termica relativa differenziale durante i cicli termici.
  • Stabilire in anticipo la perdita di precarico derivante dai fenomeni di deformazione plastica e rilassamento.

L’esperienza e le soluzioni del Gruppo Nord-Lock

I prodotti del Gruppo Nord-Lock, dalle rondelle di fissaggio a cunei ai tensionatori multi-jackbolt, sono spesso utilizzati in ambienti estremi.

Quando guidiamo i clienti nella selezione del prodotto, la progettazione del prodotto e le fasi di progettazione delle giunzioni, osserviamo le linee guida più avanzate per fornire componenti sicuri e durevoli per le giunzioni bullonati. Esaminiamo la scelta del materiale per tenere conto delle temperature di servizio e dei rischi di corrosione e deformazione plastica.

Successivamente, esaminiamo il campo di precarico, dal serraggio a temperatura ambiente al carico residuo (o extra) in servizio. Se necessario, vengono applicati rivestimenti, lubrificanti e dry film. Assistiamo inoltre gli utenti nella loro fase di progettazione per evitare qualsiasi rischio di guasto del giunto stesso.

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