Tecnologie e processi di saldatura
Lavorazioni mediante LASER
Simulazione di processo
Lavorazione di materiali a struttura cellulare
Saldatura Ibrida LASER-Arco.
L'attività di ricerca nell'ambito dei processi di
saldatura ibrida è iniziata con lo studio
e l'ottimizzazione del corretto accoppiamento tra le sorgenti
coinvolte e con la
valutazione dell'influenza dei principali parametri di processo
(potenza, distanza tra
arco e fascio LASER, posizione focale, composizione gas di
copertura, modalità di
trasferiemtno dell'arco) sulle caratteristiche dimensionali del
cordone. Al fine di caratterizzare
ulteriormente il processo è stato condotto uno studio di tipo
sperimentale
e simulativo sull'evoluzione del gas di copertura nella zona di
saldatura, valutando
come i parametri relativi al gas stesso (flusso, densità, modalità
di adduzione) influenzino
la sua concentrazione in un intorno del bagno fuso. La suddetta
attività di
ricerca è stata condotta su acciai inossidabili e leghe di
alluminio della classe 6xxx,
avvalendosi anche di tecniche di Design of Experiment ed analisi
statistica dei risultati
per identificare il ruolo dei parametri di processo e come questi
effettivamente
influenzino i risultati ottenuti. Nell'ambito della saldatura
ibrida di leghe di alluminio
è stato condotto un ulteriore studio volto a valutare l'influenza
dei parametri ptincipali
di processo sulla formazione di porosità nella zona fusa. Durante
tale attività si è utilizzata
la tecnicha radiografica ai raggi X per valutare il numero e la
dimendsione dei
pori presenti nel cordone.
Saldatura LASER di materiali dissimili.
L'attività di ricerca nell'ambito dei processi di saldatura
LASER di materiali dissimili
si è focalizzata in particolare sulla giunzione di materiali
metallici con materiali polimerici.
Sono state realizzate numerose prove sperimentali di giunzione tra
acciaio
inossidabile e polimeri di diversa natura come PA66 e PA66
rinforzato con fibra di
vetro. La qualità del giunto è stata valutata mediante prove di
trazione.
Trattamento Termico LASER.
L'attività di ricerca nell'ambito dei trattamenti termici
superficiali mediante laser si è
sviluppata in due filoni fondamentali: modellazione numerica e
simulazione di processo
ed applicazioni sperimentali su componenti industriali. La prima
attività ha
comportato lo studio dei modelli matematici per la previsione del
campo termico indotto
nel materiale dall'interazione con la radiazione laser, della
diffusione di elementi
leganti all'interno del materiale dovuta al ciclo termico, delle
trasformazioni microstrutturali
e del rinvenimento eventualmente dovuto all'interazione tra passate
ravvicinate
in condizioni non stazionarie ed in presenza di cicli ad altissimi
gradienti termici. In
particolare si è reso necessario sviluppare modelli originali per
le trasformazioni in
austenite e per il rinvenimento post tempra tenendo in
considerazione che le valutazioni
derivanti dal digramma Fe-C non sono applicabili nei trattamenti
laser a causa
della loro severità. Tali modelli sono stati implementati
all'interno del software LHS
(Laser Hardening Simulator) appositamente realizzato in C++ per
simulare in maniera
completa il trattamento termico mediante laser. Tale strumento
consente di prevedere
non solo le strutture metallurgiche derivanti dal trattamento
termico, ma anche la distribuzione
dei profili di durezza nella zona trattata sia in condizioni di
passata singola
che di passate multiple anche tenendo in considerazione le diverse
strategie di passata.
La seconda parte dell'attività ha comportato la realizzazione di
numerose prove
sperimentali su materiali differenti (acciai al carbonio e
inossidabili) e utilizzando diverse
sorgenti laser (CO2, fibra, diodi), sia su componenti di geometria
semplice che
complessa (corpi cavi, profili dentati, scanalature). La suddetta
attività è stata sviluppata
con il duplice scopo di caratterizzare il processo da un punto di
vista di una
potenziale applicazione industriale e di validare i risultati
ottenuti mediante l'applicazione
del software LHS.
Laser Shock Peening.
L'attività di ricerca nell'ambito del Laser Shock Peening si è
sviluppata sia in termini
di modellazione numerica del processo che di prove sperimentali su
acciai e leghe di
alluminio. In particolare si è sviluppato un modello che consenta
di prevedere l'effetto
del trattamento sia ad alta che a bassa temperatura.
