Utilaje Tamplarie PVC

Utilaje productie tamplarie tip termopan din profile pvc si aluminiu.

by Jurasic ®

Comportarea in timp a imbinarilor sudate la profile de tip U din PVC

Comportarea in timp a imbinarilor sudate la profile de tip U din PVC

Sudarea profilelor PVC pentru productia TERMOPANULUI

Comportarea in timp a imbinarilor sudate la profile de tip U din PVC
Eficienta durabilitatii unei ferestre depinde de mai multi factori. Cele mai importante marimi care exercita o influenta sunt durabilitatea la conditiile vremii si rezistenta la imbinarile ramei. Acestea sunt valabile la toate materiile prime pentru aluminiu si lemn ca si pentru materiale plastice.
Care este durabilitatea unui colt sudat?
Imbinarile materiei prime pentru ramele de geam din aluminiu, lemn sau chiar materiale sintetice se fac in colturi. Piesa de imbinare pentru profilele de geam din PVC nu s-a impus pana la sfarsit, deoarece aceasta se imbina prin sudare cu rama geamului. Cu aceasta ocazie profilele sunt taiate la capete cu o inclinare de 45 de grade si sunt imbinate de regula intr-un unghi drept. Profilele se pot suda si intr-un alt unghi.
Utilajele folosite pentru sudura si parametrii de sudura sunt optimizati, in timp ce metodele de verificare si de calcul a rezistentei imbinarii prin sudura si a rezistentei minime sunt din ce in ce mai limitate. Ferestrele sunt considerate cele mai longevive materiale de constructii. Durata de viata a ferestrelor din PVC cu profil U este de aproximativ 50 de ani sau chiar mai mult. Ferestrele sunt supuse la diferite incarcari, si anume: greutatea sticlei, fortele rezultate din folosinta, incarcarile din vant, solicitarile aparute din cauza schimbarilor de temperatura. De aceea pentru calitatea acestor ferestre sunt mai importante imbinarile de colt decat rezistenta la rupere. Sunt realizate diferite incercari in timp pentru a discuta si studia concluziile rezultate.
Imbinarea prin sudare a profilelor din PVC reprezinta din punct de vedere economic, un avantaj esential in fabricarea ferestrelor. Sudurile in colt sunt realizate fara alte materiale de adaos. Ele sunt etanse si ajung sa indeplineasca cu ajutorul sudurii si al unui coeficient de sudura fz = 0,9 si de aceea schimba rezistenta materialului de baza.
Factorii de care depinde calitatea unei suduri sunt: receptivitatea, grosimea peretelui, geometria profilului, temperatura de sudura, presiunea de incalzire si timpul de incalzire, temperatura mediului inconjurator, curentul de aer sau condensul; acesti factori sunt responsabili pentru determinarea calitatii si pentru controlarea sudurii profilelor. La inceputul fabricarii ferestrelor din materiale sintetice cu profile PVC-U, controlul acestora se facea printr-o verificare vizuala, prin care se observau doar defectele majore. Primele incercari de solicitare asupra colturilor sudate se faceau prin lovirea acestora de podele de beton, prin indoirea colturilor sudate cu mana sau prin lovire cu un ciocan. Totusi aceste teste deosebeau sudurile bune de cele proaste.
In 1970 aceste ferestre au intrat in productie de serie, iar imbinarea in colturi a fost necesara pentru a realiza aceeasi calitate. Un alt mijloc de incercare a sudurii il reprezenta incercarea la intindere. Acest test ofera rezultate similare dar prezinta un proces mai complex de incercare, si anume, probele de sudura pe colt trebuiesc decupate si incercate la rupere. Cu toate ca acesta metoda de testare necesita foarte mult de lucru, ea se folosea pentru stabilirea coeficientului de sudura si al calitatii sudurii RAL-GZ 716/1.
Cautarile unor metode de testare mai simple, care sa ii ajute pe constructorii de ferestre la stabilirea rezistentei sudurii pe colt, a dus la testul de compresiune asupra profilului sudat. Acesta era asezat, cu varful in sus, pe o bucata de lemn tare sau pe o bucata de aluminiu, avand latura de 100 mm. Forta de compresiune este transmisa pe partea ascutita a sudurii de colt.
Aceasta se indoaie pana cand se rupe. Forta masurata la rupere se considera forta maxima si se noteaza ca rezistenta coltului de sudura.
Cu toate deficientele evidente ale acestei metode de incercare, cum ar fi influenta geometriei profilului si neglijarea rezistentei la frecare, ea s-a folosit multi ani pentru stabilirea rezistentei imbinarii pe colt. Din cauza slabiciunilor enumerate, s-a cautat o metoda de testare mai simpla si mai sigura. In acelasi timp s-a incercat imbunatatirea aparatelor de sudura cu un cap, care la inceput erau destul de primitive. S-a incercat si optimizarea conditiilor de sudare, care au fost solutionate cu ajutorul Asociatiei de sisteme de ferestre din PVC (Gütegemeinschaft Kunststoff-Fenstersysteme www.GKFP.de), Asociatia germana pentru tehnica de sudare (Deutscher Verband für Schweisstechnicke.V., DVS) si Centrul de materiale sintetice (Süddeutsches Kunststoffzentrum, SKZ) 1989.
Metoda de testare a fost de asemenea imbunatatita. Cu ajutorul incercarilor de compresiune s-a putut masura exact rezistenta imbinarii pe colt fara a lua in considerare fortele de frecare. Din cauza faptului ca oamenii care construiesc ferestre s-au obsnuit cu aparatele de masurat presiunea, s-au inlocuit intai blocurile de presiune cu un aparat pe care se monteaza profilul sudat in colt cu laturile pe role metalice. Rolele metalice sunt de diferite diametre si se pot adapta dupa profile. Intre axele rolelor se afla un spatiu de 130 mm iar pentru montaj de 200 mm. Din cauza diversitatii geometriei profilelor au fost necesare introducerea unei varietati de role de diferite raze si latimi, iar aceasta metoda s-a dovedit a fi la fel de complicata. Intr-un final s-au impus doua metode pentru definirea calitatii imbinarii profilelor prin sudura la colt, si anume:
– testul cantarului, reprezentand incercarea la compresiune prin indoire;
– testul de incercare la forfecare, prin fixarea unei laturi de un corp fix.
Dupa ce s-au ales aceste doua metode de testare a imbinarii profilelor prin sudura, care teoretic pot fi stabilite si prin calcul, s-au putut compara rezultatele fortelor de rupere ale profilelor luand in calcul si forma acestora. Diferentele dintre rezultatele calculate si cele obtinute prin incercari arata ca forma profilelor nu este cuprinsa 100% in calcul, pentru ca la profilele asimetrice se obtine o indoire rigida, nu curba. In ciuda faptului ca studiile de la inceput, fortele minime de rezistenta si solicitarile minime pe baza calculelor teoretice nu erau in perfecta concordanta cu cele doua metode de testare, acestea au fost introduse in norme. S-a stabilit ca pentru testul de compresiune este trecuta in norma (RAL-GZ716/1) o solicitare minima de d min = 35 N/mm2, iar pentru testul de intindere DINEN12608 d = 25 N/mm2.
Intre timp s-au efectuat, in cadrul RAL- asigurarea calitatii, mii de teste de verificare a imbinarilor (teste de aptitudine, de supraveghere, dar si controale de productie). Cu aceasta ocazie nu s-a atins, prin teste pe diferite probe, valoarea solicitarii minime de rupere d min = 35 N/mm2 si s-a dedus faptul ca o sudura buna depinde mai mult de conditiile de sudura deca de geometria profilelor. Pentru a obtine o imbinare de colt optima nu trebuie sa se tina cont numai de parametrii receptori de sudura, ci si de conditiile de sudura ale profilelor, si anume de greutate si marime care trebuie potrivite.
Daca luam in calcul marimile de influenta la instalarea parametrilor de sudura, atunci aceste cerinte de sudura din normativul RAL pentru profilele din PVC sunt indeplinite.
Comportamentul materialelor
Incercarile de indoire la presiune care sunt efectuate zilnic, in numar mare cu ajutorul aparaturii, atat de producatorii de profile cat si de cei de ferestre sunt considerate numai incercari pe termen scurt la care sunt incarcate pana la rupere imbinarile sudate in colt respectiv in –T cu 50m/min. Forta de rupere, la care se ajunge, va fi comparata cu incarcare minima la rupere realizata de catre producatorul de profil pentru o tensiune de rupere minima de s min = 35 N/mm2.
Rezistenta pe termen scurt este, cu toate acestea, la toate materiile prime, in cel mai bun caz, potrivita pentru o estimare admisibila incarcarii pe termen lung. Aceasta este definita ca tensiune admisibila care poate fi suportata de o constructie o lunga perioada de timp, fara a avansa deformarile. Pentru o materie prima elastica cum ar fi spre exemplu otelul, durabilitatea este data atunci cand tensiunea de la s = A * E = const. Conform legii lui Hooke, acest lucru insemnand ca intinderea A creste linear cu tensiunea si este reversibila la descarcare, care la otel este aproape de cazul rezistentei la rupere.
La o materie prima termoplastica cum ar fi PVC-ul, zona lui Hooke este in comparatie mai mica si se termina la o intindere a carei valoare este vizibil sub 1%.
Incarcarile care depasesc aceste valori conduc la un comportament elastico-vascos al PVC-ului, moment in care deformarea creste odata cu perioada de actionare chiar si in faza in care incarcarile raman la fel. Acest lucru este denumit fluaj, fenomen care se retrage insa total dupa descarcare, chiar daca timpul de relaxare este mare.
O incarcare care creste in continuare ajunge intr-un final la o deformare plastica, adica nu mai este reversibila, deci este pasibila de rupere. La o incarcare dinamica cu 230 N se paraseste deja zona legii lui Hooke dupa circa 10.000 de incarcari. Dupa accea, deformarea in zona elastico-vascoasa va creste pana la circa 240.000 de incarcari. In zona plastica creste apoi deformarea mai puternic, dar pentru inceput doar linear, cu pana la 380.000 de incarcari pana cand indoirea creste exponential si duce la rupere. Avand in vedere ca se suprapun partial cele trei zone, aflarea teoretica a comportamentului la fluaj nu a fost pana acum posibil de aflat cu exactitate. Din cauza faptului ca zona legii lui Hooke, a materiei prime elastice este foarte mica, nu este posibila trasarea unei granite de incarcari in interiorul acestei zone pentru a stabili actiunea economica a materiei prime de constructie.
Granitele de incarcare trebuie asezate mai ales in zona elastico-vascoasa. Aceasta inseamna ca este posibil un fluaj mai scazut al materialului sub influenta incarcarilor, dar o deformare plastica nu are voie sa apara.