Resistenza statica di giunzioni brasate in rame per applicazioni nel campo della refrigerazione: criteri di resistenza dalla letteratura e validazione sperimentale

Lap brazed joints are widely employed for joining pipes and components used in refrigeration and air-conditioning systems. These components are mainly subjected to stresses induced by the internal pressure exerted by the contained refrigerant fluid. The objective of this thesis is to analyze the static strength of such joints, considering both similar copper–copper joints and dissimilar copper–brass and copper–steel joints. To support the analysis, elasto-plastic finite element simulations are carried out in order to predict failure modes and to identify an applicable strength criterion. In order to validate the numerical results, two experimental campaigns are performed. The first involves tensile tests conducted on various types of lap brazed joints as well as on the base materials, with the aim of identifying recurring failure mechanisms. Subsequently, burst pressure tests are carried out to provide a detailed analysis of the joint behavior under real operating conditions.

Le giunzioni brasate a sovrapposizione sono ampiamente utilizzate nel collegamento di tubazioni in rame e componenti destinati ai settori della refrigerazione e del condizionamento. Tali componenti sono principalmente sollecitati dall’azione della pressione interna esercitata dal fluido refrigerante contenuto. L’obbiettivo di questo elaborato è analizzare la resistenza statica di tali brasature, considerando sia giunti simili rame-rame, sia giunti dissimili rame-ottone e rame-acciaio. A tal proposito vengono condotte simulazioni numeriche agli elementi finiti in campo elasto-plastico finalizzate alla previsione delle modalità di cedimento e all’individuazione di un criterio di resistenza applicabile. Per la validazione dei risultati numerici ottenuti, vengono svolte due campagne sperimentali, inizialmente vengono effettuate prove di trazione su giunti e su materiale base per poter approfondire le modalità di cedimento ricorrenti. Successivamente, vengono svolte prove di scoppio per analizzare in modo dettagliato la resistenza statica sotto le modalità di carico realmente agenti in condizioni di ordinario funzionamento.