Università degli Studi di Trento

                                                    Facoltà di ingegneria

 

                                     Corso di Metallurgia dei Metalli Non Ferrosi

                                                                   Prof. Diego Colombo

 

 

 

 

Giunzioni Alluminio-Rame nei circuiti frigoriferi: saldobrasatura, Lokring e incollaggio.

 

 

 

 

 

Andrea Marchel 1990im

 

 

 

 

 

 

SOMMARIO

Principi generali di brasatura.. 4

Brasatura dolce. 4

Saldobrasatura.. 7

Saldobrasatura dell’acciaio.. 8

Saldobrasatura dell’acciaio zincato.. 8

Saldobrasatura di rame e bronzo.. 9

Saldobrasatura dell’alluminio.. 9

Saldobrasatura nei circuiti frigoriferi 9

Criteri di scelta della lega.. 9

Criteri di scelta del gas combustibile. 11

Sistemi di riscaldo.. 13

Procedura di accensione del cannello: 13

Ritorno di fiamma.. 13

Fiamma.. 14

Sistemi di apporto del disossidante. 15

Circuiti frigoriferi nel frigocongelatore domestico.. 16

Modalità di brasatura.. 16

1.     CONNESSIONE DI MANDATA SUL COMPRESSORE. 20

2.     CONNESSIONE DI ASPIRAZIONE SUL COMPRESSORE. 21

3.     CONNESSIONE DI CARICA (ASPIRAZIONE) SUL COMPRESSORE. 22

4.     CONNESSIONE FILTRO - CONDENSATORE. 23

5.     CONNESSIONE FILTRO - CAPILLARE. 24

6.     CONNESSIONE CONDENSATORE CON ANTICONDENSA.. 25

Struttura e funzione dei connettori LOKRING.. 26

Vantaggi 27

Svantaggi 27

Accoppiamenti galvanici 27

Preparazione all’assemblaggio.. 28

Assemblaggio.. 29

Montaggio di un collegamento con un arresto interno.. 30

Preparazione delle estremità del tubo.. 30

Applicazione LOKPREP. 31

Montaggio dell collegamento LOKRING.. 31

Assemblaggio finito.. 31

Montaggio di un connettore di riduzione. 31

Assemblaggio -- Lato capillare del tubo.. 31

Assemblaggio -- Lato maggiore del Tubo.. 32

Incollaggio.. 33

Vantaggi 33

Svantaggi 33

Adesivi epossidici 34

Adesivi poliuretanici 34

Adesivi anaerobici 35

Bibliografia.. 36

 

 

 

 

 

 

 

 

Principi generali di brasatura

La brasatura permette la realizzazione di giunti con la sola fusione della lega di apporto mantenendo integri i lembi del giunto.

Si possono distinguere tre categorie di brasatura:

- BRASATURA FORTE: temperature superiori ai 450°C e inferiori al punto di fusione del materiale del giunto; preparazione del giunto adatta a favorire la penetrazione della lega per capillarità.

- BRASATURA DOLCE: temperature inferiori ai 450°C e inferiori al punto di fusione del materiale del giunto; preparazione del giunto adatta a favorire la penetrazione della lega per capillarità.

- SALDOBRASATURA: utilizza leghe di apporto fondenti a temperature più elevate di quelle utilizzate nella brasatura forte e comunque inferiori al punto di fusione del materiale del giunto; preparazione del giunto simile alla saldatura autogena.

 

Brasatura dolce

La brasatura dolce permette la realizzazione di giunti tra materiali base simili o dissimili a temperature inferiori ai 450°C e comunque tali da permettere la fusione della lega brasante e lasciare integri i materiali base.

Questo processo trova vaste applicazioni, in particolare nei settori : ELETTRONICA, BIGIOTTERIA,

IDRAULICA. In particolare mi occuperò della brasatura dolce del tubo di rame: si usano brasature dolci per realizzare giunzioni su tubi di rame di impianti di riscaldamento, idrosanitari e, in generale, impianti con temperatura massima di esercizio di 100÷120°C; per temperature superiori sono prescritte brasature forti, che non tratterò visto che le temperature in gioco nelle serpentine dei frigoriferi domestici oscillano tra -40°C e 80°C.

Il riscaldamento dei giunti da brasare viene normalmente realizzato a cannello a gas liquido, le portate sono orientativamente: 0.25 l/h per tubi fino a 18 mm di diametro, 0.50 l/h fino a 30 mm e 1 l/h per diametri superiori.

L’efficacia del giunto dipende da vari fattori:

- disegno del giunto, normalmente a bicchiere;

- scorrevolezza della lega;

- appropriata attività del disossidante da applicare alle superfici dei giunti;

- distanza tra le superfici da brasare, consigliata da 0.05 a 0.13 mm;

- studio delle sollecitazioni, se necessario prevedere giunti di dilatazione;

- corretto taglio, sbavatura, calibratura, pulizia del tubo.

Di seguito sono riportate la Tabella 1 delle leghe d’apporto per brasatura dolce secondo le norme internazionali indicate e la Tabella 2: pressioni massime di esercizio in impianti in tubo di rame e raccordi a brasatura capillare, utile alla scelta della lega brasante in impianti in tubo di rame in funzione dei parametri: temperatura di esercizio, pressione massima di esercizio e diametro dei tubi.

 

Tabella 1  Leghe d’apporto per brasatura dolce

 

Tabella 2  Pressioni massime di esercizio in impianti in tubo di rame con raccordi a brasatura capillare1

Saldobrasatura

La saldobrasatura tradizionale presuppone la preparazione del giunto tipica della saldatura autogena a fusione e utilizza leghe di apporto fondenti a temperature inferiori ai metalli del giunto.

Le leghe comunemente usate sono ottoni fondenti a temperature relativamente elevate: per la saldobrasatura dell’acciaio tra 800÷950°C, per la ghisa tra 650÷800°C, per il rame e i bronzi tra 850÷950°C.

La giunzione tra i due materiali base si realizza attraverso vari fenomeni fisici, il più importante è la diffusione della lega d’apporto nella struttura intergranulare del materiale base.

La saldobrasatura, a differenza della brasatura, usando leghe di apporto a temperature relativamente elevate non può sfruttare a pieno il fenomeno della capillarità tipico della brasatura, non presuppone quindi i giunti a sovrapposizione tipici della brasatura.

Si può definire saldobrasatura anche un sistema che utilizza leghe di apporto tipiche della saldobrasatura tradizionale: gli ottoni, e la preparazione del giunto simile a quello della brasatura, ed è questo il sistema di cui ci occuperemo in seguito e che d’ora in poi definiremo saldobrasatura.

La lega comunemente usata in saldobrasatura è l’ottone al silicio: Cu 60%, Zn resto, Si=0.1÷0.2%, intervallo di fusione 875÷895 , avente buone caratteristiche di allungamento anche a caldo, sopra i 400°C, che la rendono adatta a sopportare sollecitazioni per deformazione termica senza criccare.

Esistono varianti a questa lega: l’aggiunta di Sn da 0.2÷1% favorisce la scorrevolezza; l’aggiunta di Mn0.8% ha funzione protettrice, simile al silicio, del bagno di fusione.

Vengono usati anche gli ottoni al nichel: Cu=50%, Zn resto, Ni=10%, Si=0.2%, intervallo di fusione 890÷920°C e Cu = 57%, Zn resto, Ni = 5%, Si = 0,15%, intervallo di fusione 860÷910°C aventi temperature di fusione più alte degli ottoni e caratteristiche meccaniche e di durezza superficiale maggiori, sono però fragili a caldo, i giunti sono soggetti a cricche per sollecitazioni indotte da deformazione termica.

I disossidanti usati possono essere in polvere, in pasta, oppure liquidi erogati da apparecchio vaporizzatore mediante la fiamma.

Di seguito riportiamo la Tabella 3serie Cu 300 delle leghe di ottone secondo le NORME EUROPEE EN 1044:1999.

 

Tabella 3  Serie Cu 300 EN 1044: 1999

Saldobrasatura dell’acciaio

Realizzato il giunto in funzione del tipo di sollecitazione cui è soggetto, meglio al taglio, pulire in modo da eliminare ossidi e impurezze, spalmare il disossidante e portare alla temperatura di 800÷950°C affinché la barretta di lega, normalmente ottone al silicio, preventivamente scaldata e immersa nel disossidante, portata a contatto del giunto possa fondere e diffondersi nella struttura intergranulare dei metalli del giunto stesso.

I giunti a T o tubo dentro tubo non richiedono particolari preparazioni perché formano un contenitore naturale atto a contenere il metallo di apporto.

Il disossidante maggiormente usato è quello liquido erogato da apparecchio vaporizzatore mediante la fiamma, con questo sistema il saldatore può continuamente apportare nuovo disossidante attraverso la fiamma dirigendola nella zona di saldatura.

 

Saldobrasatura dell’acciaio zincato

È il sistema maggiormente usato per la giunzione di tubi e lamiere zincate, la saldobrasatura avviene a

temperature inferiori a 900°C e pur portando a fusione lo strato protettivo di zinco riducendone lo spessore, non ne provoca la sublimazione (930°C) e quindi la scomparsa.

Il giunto rimane protetto dalla zincatura anche nelle zone in prossimità della saldatura e quindi preservato dalla corrosione.

Il disossidante maggiormente usato è quello liquido erogato da apparecchio vaporizzatore mediante la

fiamma, con questo sistema il saldatore può continuamente apportare nuovo disossidante attraverso la

fiamma dirigendola sia nella zona di saldatura che nelle zone limitrofe, evitando così di danneggiare la

zincatura.

 

Saldobrasatura di rame e bronzo

Il sistema di preparazione dei giunti e i sistemi operativi sono simili ai precedenti.

La temperatura di bagnatura è di 850÷950°C, poiché il rame ha una alta conducibilità termica, si consiglia di usare cannelli di notevole potenza.

I disossidanti usati sono quelli già descritti, in particolare quelli liquidi erogati da apparecchio vaporizzatore mediante la fiamma.

 

Saldobrasatura dell’alluminio

Il sistema di preparazione dei giunti e i sistemi operativi sono simili ai precedenti.

La lega di apporto usata è Al - Si =12%, dotata di buona scorrevolezza in combinazione con gli appositi disossidanti, e fondente a 580°C. Se è necessario ottenere un giunto di colore uguale all’alluminio si usa la lega Al – Si = 5% fondente a 630°C, la temperatura è molto vicina a quella di fusione dell’alluminio, è necessario quindi porre attenzione a non rifonderne i lembi.

La fiamma deve essere morbida e leggermente carburante.

 

 

 

Saldobrasatura nei circuiti frigoriferi

Di seguito descriviamo i criteri di scelta della lega, del gas combustibile e dei sistemi di riscaldo per la realizzazione di questo tipo di saldobrasature.

Criteri di scelta della lega

Le leghe di Ag – Cu – Zn – Cd o le sostitutive Ag – Cu – ZnSn o Ag – Cu – Zn a vari contenuti di Ag dal 20% al 40% molto usate negli anni passati, perché utili a brasare i tre diversi tipi di giunti: Fe-Fe, Fe-Cu, Cu-Cu, vengono progressivamente sostituite sia per l’elevatissimo costo, sia per la necessità di eliminare i residui di disossidante di cui necessitano. Possono essere utilizzate per piccole serie, o giunti di particolare difficoltà, o per riparazione o manutenzione.

Le leghe di Ag – Cu – P e Cu – P uniscono al vantaggio di un prezzo decisamente più basso delle leghe Ag – Cu – Zn - Cd la possibilità di essere usate senza disossidante sui giunti Cu – Cu non possono essere usate sui giunti Fe-Fe e Fe-Cu, poiché formano composti intermetallici fragili. Possono essere utilizzate nella brasatura del circuito frigorifero qualora ci si adatti ad usare una seconda lega per i giunti Fe-Fe e Fe-Cu.

Gli ottoni stanno progressivamente sostituendo per i giunti in oggetto le leghe di Ag-Cu-Zn-Cd o Ag-Cu-Zn-Sn o Ag-Cu-Zn e le leghe Ag-Cu-P o Cu-P per le loro caratteristiche peculiari: basso costo, possibilità di usare un solo tipo di lega per il circuito completo, residui irrilevanti di disossidante sul giunto. Escludendo l’uso di disossidante in polvere o pasta, difficile da eliminare dopo saldatura, si preferisce l’abbinamento di ottoni o di ottoni MR con disossidante vaporizzato.

In particolare gli ottoni serie MR, se usati in barrette impregnate superficialmente di disossidante, in quantità estremamente ridotte ≈ 0.5% in peso, usate in abbinamento con disossidante erogato da apparecchio vaporizzatore mediante la fiamma, acquistano maggiore scorrevolezza e penetrazione nel giunto lasciando residui di disossidante irrilevanti dopo brasatura.

L’abbinamento del disossidante vaporizzato col disossidante impregnato superficialmente sulla barretta o sul filo di lega, permette di utilizzare giunti tipici della brasatura forte per capillarità pur utilizzando leghe brasanti, ottoni, relativamente alte di temperatura.

 

Tabella 4 Criteri di scelta della lega

 

Criteri di scelta del gas combustibile

La scelta del gas combustibile e del relativo comburente, ossigeno o aria, è funzionale del tipo di fiamma che gli stessi producono, dell’applicazione o procedimento, della sicurezza, ecologia, produttività, economicità, possibilità di produzione in loco, ecc.. .

La Tabella 5 e la Tabella 6 evidenziano le peculiari caratteristiche dei vari gas disponibili possono essere di aiuto nella scelta.

 

Tabella 5 Miscele gas-ossigeno e gas-aria

 

Tabella 6 Criteri di scelta del gas combustibile

Sistemi di riscaldo

Per i giunti in oggetto il sistema di riscaldo comunemente usato è il cannello manuale costituito da una

impugnatura, normalmente in alluminio, incorporante i rubinetti di comando dei gas nella parte anteriore, affinché possano essere manovrati con pollice e indice della stessa mano, da lance e punte di varie dimensioni e forme, in funzione della portata dei gas.

Le lance più comunemente usate sono del tipo biforcuto, che permettono un riscaldamento veloce e uniforme.

Il cannello permette di ottenere la fiamma e di dirigerne il calore nel punto di saldatura attraverso la punta di accensione, punto nel quale si forma la fiamma stabile, regolabile e morbida.

La potenza del cannello espressa in l/h è la quantità di gas combustibile, ad esempio acetilene, che esso può bruciare in un’ora, è indicata sulle punte ed è scelta in funzione della quantità di calore necessaria a portare in temperatura nelle modalità richieste i giunti da brasare.

 

Procedura di accensione del cannello:

- aprire le valvole delle bombole dell’acetilene e dell’ossigeno o le relative valvole sulla linea, regolare i riduttori di pressione, acetilene 0.5÷1 bar e ossigeno 1÷2 bar in funzione del tipo di giunto;

- aprire un poco l’erogazione dell’ossigeno, avvicinare la punta del cannello alla fiamma

dell’economizzatore, aprire l’erogazione dell’acetilene, regolare poi entrambi i gas in modo tale che la

fiamma non si spenga e non si stacchi dalla lancia come da Figura 2.

Aumentando l’ossigeno il dardo al centro della fiamma si riduce in proporzione, aumentando quindi l’acetilene si otterrà l’allungamento della fiamma e del dardo, la lunghezza della fiamma raggiungerà il limite imposto dalla potenza del cannello, 15÷30 mm.

 

Ritorno di fiamma

Il surriscaldamento o l’ostruzione del foro della punta per spruzzi di metallo, spostano la zona di combustione dall’esterno all’interno del cannello, che può spegnersi dopo alcune detonazioni.

Si interviene intercettando prima l’acetilene poi l’ossigeno, si verifica quindi l’impianto e se il fenomeno è addebitabile alla punta eccessivamente calda o ostruita, farla raffreddare e pulirla con filo di ottone. Prevedere sui tubi di alimentazione sia del gas che dell’ossigeno a monte del cannello, le opportune valvole non ritorno di sicurezza affinché l’eventuale ritorno di fiamma non si propaghi a monte dell’impianto.

Fiamma

La fiamma è prodotta dalla combustione di gas combustibili: acetilene, metano, idrogeno, propano, gpl, ecc.., e gas comburenti: ossigeno, aria; la miscela acetilene-ossigeno è caratterizzata dalla temperatura più elevata di combustione ≈3170°.

La Figura 1 evidenzia le varie zone della fiamma: dardo di colore bianco abbagliante e fiocco; normalmente si usa una fiamma neutra caratterizzata da un dardo conico bianco con netti contorni alla punta del cannello.

Un eccesso di ossigeno, fiamma ossidante, attenua la luminosità e la lunghezza del dardo e tende a bruciare il giunto; un eccesso di acetilene, fiamma carburante, determina l’allungamento del dardo con emissione di fumo.


Figura 1 Zone e temperature della fiamma

 


Figura 2 Lunghezza del dardo

Sistemi di apporto del disossidante

Per i giunti in oggetto il sistema tradizionale è quello di immergere la punta della barretta di lega

opportunamente riscaldata dal cannello nella polvere di disossidante, la parte riscaldata si riveste del

disossidante necessario alla brasatura.

Il disossidante apportato sul giunto tramite la barretta reagisce a caldo con gli ossidi superficiali dei metalli del giunto dissolvendoli e portandoli sulla superficie del bagno fuso di lega favorendo la penetrazione della lega stessa per capillarità, inoltre protegge dalla volatilizzazione i metalli del giunto.

I metalli del giunto devono essere puliti prima della brasatura, poiché i disossidanti non eliminano grasso, olio o contaminanti vari.

Il disossidante residuo sul giunto dopo brasatura deve essere eliminato per evitare la possibile azione

corrosiva nel tempo.

Si ottengono molti vantaggi usando per tutti i giunti del circuito completo un solo tipo di lega di ottone speciale in abbinamento con disossidante erogato da apparecchio vaporizzatore mediante la fiamma.

 

APPARECCHIO VAPORIZZATORE: il gas combustibile: acetilene, metano, idrogeno, propano, gpl, ecc.., gorgogliando attraverso il liquido disossidante volatile contenuto nell’apparecchio vaporizzatore, si satura di una quantità relativamente limitata di disossidante, raggiungendo il cannello esplica la propria azione disossidante tramite la fiamma.

 

 

Circuiti frigoriferi nel frigocongelatore domestico

All’interno di un frigorifero si hanno i seguenti giunti che possono essere realizzati con saldobrasatura, in riferimento alla Figura 4:

1. Connessione di mandata sul compressore

2. Connessione di aspirazione sul compressore

3. Connessione di carica (aspirazione) sul compressore

4. Connessione filtro - condensatore

5. Connessione filtro - capillare

6. Connessione condensatore con anticondensa

La realizzazione dei giunti sopradescritti prevede la brasatura di: ferro–ferro, ferro–rame, rame–rame.

Modalità di brasatura

In questo paragrafo verrà esposto un esempio della saldobrasatura: la realizzazione dei giunti in un frigocongelatore domestico. La migliore sintesi evidenziata dalla Tabella 4 e dalla

 

Tabella 6 indica di scegliere come tipo di lega: barrette di ottone MR impregnate superficialmente di disossidante, come gas combustibile: idrogeno, come gas comburente: ossigeno, come sistema di riscaldo: cannello manuale biforcuto, come sistema di apporto del disossidante: liquido erogato da apparecchio vaporizzatore mediante la fiamma.

I giunti brasati a cannello devono essere portati alla temperatura di scorrimento della lega nel tempo minore possibile per non indurre cambiamenti nella microstruttura del materiale e con una distribuzione della temperatura il più uniforme possibile; a tale scopo è bene utilizzare cannelli di potenza relativamente elevata, di forma biforcuta e usufruire del fiocco e non del dardo della fiamma; vedi Figura 1 e Figura 2.

I gas combustibili idrogeno, acetilene, propano, gpl, richiedono portate di ≈150 l/h per punta, totale 300 l/h per cannello biforcuto, pressione = 0,5 bar e il relativo gas comburente ossigeno pressione = 1÷ 2 bar.

La fiamma deve essere mossa intorno, avanti e indietro, lungo tutto il giunto, insistendo sulla parte a maggiore spessore, più pesante, e che richiede maggiore apporto di calore per raggiungere la temperatura richiesta.

La barretta di lega di apporto deve essere portata a contatto del giunto quando questo ha raggiunto la

temperatura richiesta alla fusione della lega, che è visualizzata dalla fusione della lega di apporto a contatto del giunto.

Per favorire lo scorrimento della lega di apporto è bene muovere la fiamma attorno al giunto, così facendo si apporta nuovo disossidante alimentato tramite la fiamma e si favorisce lo scorrimento della lega di apporto nelle zone via via più calde.

La barretta di lega non deve essere riscaldata direttamente dalla fiamma ma deve ricevere il calore per

conduzione dal pezzo e deve avere un diametro pari a 1÷3 volte lo spessore dei giunti da brasare, che

devono essere puliti da grassi o altre sostanze che interferiscono con la brasatura e che non vengono eliminati dal disossidante.

L’aspetto del giunto è importante: un deposito di lega uniforme, compatto, ben raccordato è indice di buona tenuta, qualora si rivelino porosità, cavità, cricche superficiali ed erosione del materiale base è bene riprendere la brasatura.

I limiti di accettabilità dei difetti e i relativi criteri devono tenere in conto la forma, l’orientamento e la posizione del difetto nel giunto brasato, nonché la sua interrelazione con altri possibili difetti.

 

 

 

Tabella 7  Difetti di brasatura e possibili cause

 

    

Figura 3 Tipi di compressori con raccordi

 

Figura 4 Circuito frigocongelatore domestico

1.      CONNESSIONE DI MANDATA SUL COMPRESSORE


 


Tubo di raccordo sul compressore

Materiale: ferro ramato; ferro zincato; rame

Diametro interno: 6 ÷20 mm in funzione del tipo

Gioco del giunto  0,1 mm

Spessore: 0,9 ÷ 1,7 mm in funzione del tipo

Sovrapposizione del giunto: 1÷1,5 volte il diametro interno

Posizione: generalmente orizzontale

Preparazione: femmina con o senza battuta interna

 

Tubo condensatore

Materiale: rame

Diametro esterno: 6 mm e oltre in funzione del tipo

Gioco del giunto :0,1 mm

Spessore: 0,75 ÷1 mm in funzione del tipo

Sovrapposizione del giunto: 1÷1,5 volte il diametro interno

Posizione: generalmente orizzontale

Preparazione: maschio normalmente cilindrico

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



Per la realizzazione del giunto seguire le modalità di brasatura precedentemente descritte , il facile accesso al giunto non prevede ulteriori raccomandazioni.

 

 

 

2.      CONNESSIONE DI ASPIRAZIONE SUL COMPRESSORE


 

Tubo di raccordo sul compressore

Materiale: ferro ramato; ferro zincato; rame

Diametro interno: 6 ÷20 mm in funzione del tipo

Gioco del giunto :0,1 mm

Spessore: 0,9 ÷ 1,7 mm in funzione del tipo

Sovrapposizione del giunto: 1÷1,5 volte il diametro interno

Posizione: generalmente inclinata verso l’alto

Preparazione: femmina con o senza battuta interna

 

Tubo di aspirazione

Materiale: rame

Diametro esterno: 6 mm e oltre in funzione del tipo

Gioco del giunto :0,1 mm

Spessore: 0,75 ÷1 mm in funzione del tipo

Sovrapposizione del giunto: 1÷1,5 volte il diametro interno

Posizione: generalmente inclinata verso l’alto

Preparazione: maschio normalmente cilindrico

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

Per la realizzazione del giunto seguire le modalità di brasatura precedentemente descritte , il facile accesso al giunto non prevede ulteriori raccomandazioni.

 

 

 

 

3.      CONNESSIONE DI CARICA (ASPIRAZIONE) SUL COMPRESSORE


 

Tubo di raccordo sul compressore

Materiale: ferro ramato; ferro zincato; rame

Diametro interno: 6 ÷20 mm in funzione del tipo

Gioco del giunto : ≈0,1 mm

Spessore: 0,75 ÷ 1 mm in funzione del tipo

Sovrapposizione del giunto: 1÷1,5 volte il diametro interno

Posizione: generalmente inclinata verso l’alto

Preparazione: femmina con o senza battuta interna

 

Tubo di carica o aspirazione

Materiale: rame

Diametro esterno: 6 mm in funzione del tipo

Gioco del giunto : ≈0,1 mm

Spessore: 0,75 ÷1 mm in funzione del tipo

Sovrapposizione del giunto: 1÷1,5 volte il diametro interno

Posizione: generalmente inclinata verso l’alto

Preparazione: maschio normalmente cilindrico

 

 

 

 

 

 

 

 


Per la realizzazione del giunto seguire le modalità di brasatura precedentemente descritte. Nel caso di

morsettiera già installata posizionare il cannello nella sua escursione rivolto verso l’alto per non danneggiare il coperchio della morsettiera stessa.

 

 

 

 


4.      CONNESSIONE FILTRO - CONDENSATORE


 

Tubo collegamento al condensatore

Materiale: rame

Diametro esterno: ≈6 mm in funzione del filtro

Gioco del giunto : ≈0,1 mm

Spessore: ≈0,75 mm

Sovrapposizione del giunto: 1÷1,5 volte il diametro interno

Posizione: da verticale a massima inclinazione 45°

Preparazione: maschio normalmente cilindrico

 

Filtro(parte superiore)

Materiale: rame

Diametro interno: ≈6 mm e oltre in funzione del tipo

Gioco del giunto: ≈0,1 mm

Spessore: - mm in funzione del tipo

Sovrapposizione del giunto: a battuta

Posizione: da verticale a massima inclinazione 45°

Preparazione: femmina con battuta interna e svasatura esterna

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



Per la realizzazione del giunto seguire le modalità di brasatura precedentemente descritte, il facile accesso al giunto non prevede ulteriori raccomandazioni.

 

 


5.      CONNESSIONE FILTRO - CAPILLARE


 

Filtro (parte inferiore)

Materiale: rame

Diametro interno: 2,6÷6,2 mm in funzione del tipo

Gioco del giunto : ≈0,1 mm

Spessore: - mm in funzione del tipo

Sovrapposizione del giunto: completa

Posizione: da verticale a massima inclinazione 45°

Preparazione: femmina con svasatura

 

Capillare

Materiale: rame

Diametro esterno: 2,6÷6,2 mm in funzione del filtro

Gioco del giunto: ≈0,1 mm

Spessore: ≈0,75 mm

Sovrapposizione del giunto: completa

Posizione: da verticale a massima inclinazione 45°

Preparazione: il capillare è piegato a 90° in modo tale che innestato nel filtro penetri da 13 ÷25 mm

in funzione del tipo. L’estremità del capillare è tagliata a 45°a fetta di salame.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

Per la realizzazione del giunto seguire le modalità di brasatura precedentemente descritte. Tenere il cannello rivolto verso l’alto sul raccordo del filtro , attenzione a non surriscaldare il capillare.

6.      CONNESSIONE CONDENSATORE CON ANTICONDENSA


 

Terminale condensatore

Materiale: rame

Diametro esterno: - mm in funzione del tipo

Gioco del giunto: ≈0,1 mm

Spessore: - mm in funzione del tipo

Sovrapposizione del giunto: 1÷1,5 volte il diametro interno

Posizione: verticale

Preparazione: il codolo del terminale condensatore serve da centraggio poiché la connessione deve essere in asse.

 

Terminale anticondensa

Materiale: rame

Diametro interno: - mm in funzione del tipo

Gioco del giunto: ≈0,1 mm

Spessore: - mm in funzione del tipo

Sovrapposizione del giunto: 1÷1,5 volte il diametro interno

Posizione: verticale

Preparazione: la parte superiore a bicchiere adatta per la brasatura, la parte inferiore adatta alla centratura col codolo del terminale condensatore.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

Per la realizzazione del giunto seguire le modalità di brasatura precedentemente descritte. il facile accesso al giunto non prevede ulteriori raccomandazioni.

 

Struttura e funzione dei connettori LOKRING

Il Lokring è utilizzato in alternativa alla saldobrasatura per le giunzioni dei circuiti di refrigerazione ed è stato brevettato dalla tedesca Vulkan. E’ un sistema veloce e senza saldature per realizzare giunzioni nelle tubazioni dei sistemi di refrigerazione, che possono essere dello stesso metallo o di metalli diversi(alluminio, rame, acciaio) e della stessa dimensione o dimensioni differenti. Questo sistema fornisce un collegamento metallo-metallo ermeticamente sigillato, che può essere utilizzato in zone in cui ci sia il pericolo di fughe di gas infiammabili ed esplosioni.

Il processo consiste nel montaggio, tramite una leggera pressione, di due lokrings preassemblati sulle due estremità dei tubi da unire, precedentemente cosparsi di un sigillante anaerobico, per riempire tutte le graffiature delle superfici.

Figura 5 Connettore Lokring

 

Una volta realizzata la giunzione il profilo interno realizza una pressione radiale contro il profilo esterno, che rende il collegamento metallo-metallo ermetico, che elimina ogni possibilità di perdita di pressione.

L’applicazione del connettore genera una pressione, che porta ad una diminuzione di sezione nel tubo ed un intimo contatto tra giunzione e tubo, creando, quindi, tramite una leggera deformazione plastica un giunto ermetico, come mostrato in Figura 6.

Le forze radiali generate nella deformazione del tubo sono equilibrate dalla resistenza del connettore e garantiscono uno stato tensionale che mantiene il collegamento.

La riduzione di sezione nel tubo è minima e non genera un’apprezzabile diminuzione nella pressione e nella portata del gas di refrigerazione.

 

 

Figura 6 Deformazione plastica del tubo dopo assemblaggio

Vantaggi

·  permette un collegamento freddo realizzabile dieci volte più velocemente delle equivalenti saldature ed è quattro volte più forte di un giunto saldato;

·  può collegare tubi di metalli diversi (v. galvanic corrosion);

·  non ci sono effetti d’intaglio nell’area d’assemblaggio;

·  resiste a pressioni fino a 200 bar;

·  può sostenere temperature di funzionamento da -50°C a 150°C;

·  resiste a fatica termica, l’espansione e la contrazione del materiale causato dalle variazioni di temperatura non incidono sull’elasticità  del collegamento col tubo;

·  resiste alle vibrazioni;

·  si può realizzare tramite giunti a T la giunzione tra tubi di diametro differente;

·  per la realizzazione non richiede personale specializzato.

 

Svantaggi

·i collegamenti sono  limitati soltanto ai diametri da 1.6 mm (1/16’’) a 22mm (7/8’’).

 

Accoppiamenti galvanici

Un problema nei circuiti frigoriferi è dato dagli accoppiamenti di metalli diversi che possono dar luogo a reazioni elettrolitiche ed ad accoppiamenti galvanici, che portano alla corrosione del metallo meno nobile, che può portare a fughe del gas che viene espanso nel circuito ed a rotture. Questo può essere evitato con il Lokring. Ad esempio per impedire una reazione elettrolitica fra alluminio ed ottone, si utilizza sempre un connettore di alluminio con un tubo di alluminio. Per i tubi di rame e d'acciaio, si utilizza i connettori d'ottone.

Generalmente le serpentine dei frigoriferi sono di rame, mentre i laminatori sono di alluminio, quindi è necessario il Lokring per realizzare questa giunzione e si utilizza un Lokring di alluminio.

Nella Tabella 8 possiamo vedere il tipo di materiale con cui deve essere fatto il connettore a seconda del materiale dei due tubi da collegare.

Tabella 8

Combinazione materiale dei tubi

Materiale del LOKRING

Al-Al

Alluminio

Al-Cu

Alluminio

Al-St

Alluminio

Cu-Cu

Ottone

Cu-St

Ottone

St-St

Ottone

 

Preparazione all’assemblaggio

Il tubo deve essere tagliato con precisione e l’estremità deve essere libera da bave, per questo si utilizza un taglia tubo.

Figura 7 Taglia tubo.

Per produrre un collegamento ermeticamente sigillato metallo-metallo, le estremità del tubo devono essere perfettamente pulite. La vernice, la granulosità, il petrolio ed il grasso devono essere rimossi usando un mezzo adatto come la smerigliatrice. Le estremità del tubo devo essere abrase in un senso rotativo per impedire la creazione di solchi longitudinali.

Sulla superficie esterna delle estremità pulite del tubo, che saranno inserite nel connettore, viene applicato una pellicola sottile di LOKPREP. Nel caso dei tubi capillari, è importante che nessun LOKPREP fluisca nel tubo e indurisca. Il Lokprep è un sigillante di tipo anaerobico a base di 2-idrossipropil-metacrilato, ha la funzione di tappare eventuali solchi longitudinali all’interfaccia dei due tubi, garantendo la tenuta della giunzione. Inoltre ha la funzione di garantire l’elasticità al giunto smorzando le vibrazioni e assecondando le dilatazioni termiche in esercizio, visto che le giunzioni in esame sono fra alluminio e rame, metalli che hanno coefficienti di dilatazione termica differenti.

 

Assemblaggio

Per montare i connettori Lokring sono necessarie delle ganasce che garantiscono la corretta pressione di montaggio, impedire lo slittamento del giunto e assicurarne il complessivo adeguamento.

 

 

Figura 8 Ganascia per il montaggio del connettore.

Inserite le estremità del tubo fino all'arresto nel connettore per accertare la distribuzione uniforme del LOKPREP si ruoti il connettore 360 gradi come mostrato in Figura 9.

Figura 9

Quindi il connettore viene inserito nelle ganasce come mostrato in Figura 10 e si applica la pressione necessaria al fissaggio stabile del giunto ed in condizioni di mancanza d’aria il sigillante anaerobico può reagire e rendere a tenuta stagna il collegamento.

Figura 10

Adesso andremo ad analizzare alcuni esempi specifici relativi ai circuiti di refrigerazione di un frigorifero.

 

Montaggio di un collegamento con un arresto interno

Questo tipo di assemblaggio si può avere nel collegamento tra evaporatore e tubo di ritorno compressore.

Preparazione delle estremità del tubo

Le estremità dei tubi devono essere pulite ed esenti dalle bave e dovrebbero essere diritte per almeno 30 millimetri (1-3/16 ".) La vernice, la granulosità, il petrolio ed il grasso devono essere rimossi con un mezzo adatto (smeriglio). Le estremità del tubo devono essere pulite in un senso rotativo, non in un senso longitudinale, per garantire l’ermeticità al giunto.

Applicazione LOKPREP

Il tubo capillare viene tirato circa 10 millimetri (3/8") fuori dal connettore LOKRING e viene applicato il LOKPREP. Per impedire l’ostruzione dei tubi capillari deve essere usata soltanto una piccola quantità di LOKPREP.

Montaggio dell collegamento LOKRING

I tubi capillari vengono spinti nuovamente dentro il connettore, fino all'arresto, e quindi viene ruotato il connettore di 360° per una distribuzione uniforme di LOKPREP.

Assemblaggio finito

 

Montaggio di un connettore di riduzione

Questo tipo di assemblaggio si può applicare nel collegamento capillare-evaporatore e filtro-capillare.

La preparazione dei tubi da collegare è uguale alla precedente.

Assemblaggio -- Lato capillare del tubo

1. Si inserisce completamente il tubo capillare nel connettore fino a che il tubo non estenda circa 20 millimetri (3/4") oltre l'altra estremità del connettore.

2. Si piega un po' il tubo capillare dietro il LOKRING che riduce il connettore.

Assemblaggio -- Lato maggiore del Tubo

1. Si applica LOKPREP alla superficie esterna del secondo tubo e si inserisce nel LOKRING che riduce il connettore in modo che l'estremità capillare del tubo avanzi nel più grande tubo.

2. Si inserisce il tubo più grande nel connettore fino a che non venga a contatto con l’arresto interno del connettore.

3. Si sostiene il tubo capillare dal LOKRING che riduce il connettore circa 10 millimetri (3/8") esi applica una goccia di LOKPREP dietro il connettore.

4. Si spinge il tubo capillare nuovamente dentro il connettore fino alla curvatura.

5. Si ruoti il connettore 360° per distribuire anche il LOKPREP su entrambi i tubi. Poiché il tubo capillare si estende tramite il connettore del tubo di LOKRING e nell'altro tubo, il bloccaggio non è mai un problema.

 

Final Assembly

Incollaggio

L’incollaggio si pone come soluzione alternativa alla saldobrasatura, in quanto estremamente veloce, impedisce gli accoppiamenti galvanici nei giunti con due metalli diversi, anche se offre una resistenza agli sforzi di taglio inferiore. Questo sistema consiste nell’applicazione sulla giunzione di un collante di natura diversa a seconda dei metalli da collegare, dalla resistenza meccanica richiesta e dall’abiente in cui si troverà in esercizio il componente.

Vantaggi

·  Il legame è continuo, per cui si ha una distribuzione più uniforme degli sforzi su tutta l’area incollata, evitando concentrazioni locali degli sforzi.

·  Gli adesivi hanno buone capacità di smorzamento acustico e delle vibrazioni.

·  L’assemblaggio generalmente avviene a temperature prossime a quella ambiente.

·  Il giunto risulta  impermeabile ai gas.

·  Si possono collegare materiali diversi, infatti evita gli accoppiamenti galvanici.

·  Una tubazione incollata risulta più leggera di una saldata o campata col lokring.

·  Non richiede conoscenze specialistiche come la saldatura.

Svantaggi

·  La resistenza del giunto incollato risulta meno resistente rispetto alle altre tecniche.

·  La resistenza massima si ottiene solo dopo un periodo di  indurimento.

·  Alcuni agenti chimici possono influire sugli adesivi.

·  Non sopporta bene la fatica termica.

·  E’ difficilmente smontabile.

 

La resistenza di un giunto incollato dipende da:

·  coesione dell’adesivo indurito;

·  adesione fra l’adesivo e le superfici da incollare;

·  tipo di adesivo;

·  effetti elettrostatici e chimici;

·  preparazione della superficie.

Per garantire una adesione ottimale occorre una adeguata preparazione delle superfici da incollare. E’ quindi necessario seguire questa procedura:

·Pulire e sgrassare: sporco, grasso e vernice impediscono una buona adesione;

·Abradere meccanicamente: si aumentano ed attivano le superfici di contato delle parti da incollare;

·Pre-trattare chimicamente: la disincrostazione chimica aumentà l’affinità superficiale

L’attivazione delle superfici può essere fatta anche tramite pre-trattamento a fiamma.

 

A seconda della natura dei materiali da incollare e dei criteri per il giunto incollato, può essere sufficiente pulizia e sgrossatura, seguito da abrasione con carta smerigliata.

Nelle giunzioni alluminio-rame dei frigoriferi vengo utilizzati principalmente adesivi epossidici e poliuretanici e nel Lokring adesivi anaerobici.

Adesivi epossidici

Gli adesivi epossidici sono resine termoindurenti e sono sistemi a due componenti (resina+induritore) e reticolano solo dopo miscelazione; la reticolazione può essere accelerata tramite riscaldamento. Nelle resine epossidiche monocomponenti resina e induritore sono già miscelati e affinché reagiscano basta attivarli termicamente.

Danno luogo a giunti con un’elevata resistenza al taglio ed eccellenti caratteristiche di scorimento, però sfogliatura e resistenza agli urti sono relativamente basse e possono essere migliorate utilizzando adesivi “rinforzanti”, che contengono gomma, la quale rallenta la diffusione delle crepe.

Range della temperatura d’esercizio:

·adesivi bicomponente da -50°C a +80°C

·adesivi monocomponente da -50°C a +120°C

 

Adesivi poliuretanici

Generalmente sono adesivi a due componenti, uno dei quali è a base isocianato. Sono disponibili adesivi poliuretanici a bassa viscosità, ma sono pericolosi per la salute per i reagenti a basso peso molecolare volatili, che contengono, quindi si lavora preferibilmente con collanti a medio-alta viscosità.

Dopo la miscelazione a temperatura ambiente i componenti reagiscono velocemente sviluppando calore e creano legami forti e resilienti. Hanno un’elevata resistenza agli urti e un’eccellente resistenza agli sforzi di taglio. Il loro limite sta nella viscosità e velocità di indurimento e nel fatto che non possono essere applicati in ambienti caldi e umidi.

Range della temperatura d’esercizio va da -50°C a +80°C

 

Adesivi anaerobici

A differenza degli adesivi precedenti sono di tipo strutturale e sono noti come “sigillanti” o “composti di bloccaggio”.

Gli adesivi anaerobici sono monocomponenti, la loro formulazione è basata su resine di poliestere acrilico ed induriscono in assenza d’aria ed in presenza di una superficie metallica.

Questi adesivi sono particolarmente adatti per incollare parti che coincidono perfettamente e vengono applicati principalmente per:

·Lokring;

·fissaggio di componenti coassiali;

·tenute e guarnizioni per tubi;

·blocchi filettati.

Normalmente, i giunti possono essere manipolati per 10-30 minuti dopo il montaggio e la massima reticolazione, che corrisponde alla massima resistenza dell’incollaggio, avviene dopo 6-24 ore. Il processo di indurimento può essere accelerato considerevolmente con l’uso di un catalizzatore supplementare (primer superficiale) o calore.

Range di esercizio: da -50°C a +150°C.

 

 

 

 

 

 

Bibliografia

www.avsaldature.it

www.lokring.com

www.lokringusa.com

www.vulkan-lokring.de

www.new-technologies.org

www.quadrantplastics.com

W.Nicodemi, Metallurgia, Masson

R.E.Reed-Hill, Phisical Metallurgy Principles, PWS

Fontana Green, Corrosion Engineering, Mc Grow Hill