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Sperimentazione comparata di sistemi di adduzione del gas per la saldatura laser della lega di alluminio AA5083

Informazioni tesi

  Autore: Giuseppe Basile
  Tipo: Tesi di Laurea
  Anno: 2003-04
  Università: Università degli Studi di Bari
  Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
  Corso: Fisica
  Relatore: Pietro Mario Llugarà
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 86

Una frontiera aperta nel campo della ricerca scientifica odierna `e la saldatura laser delle leghe di alluminio. L’importanza industriale di queste leghe `e notevole; in particolare la lega alluminio-magnesio AA5083 si caratterizza per la sualeggerezza, propriet`a meccaniche e resistenza all’attacco corrosivo degli agenti atmosferici o dell’acqua salata che la candidano alle applicazioni nel campo dei trasporti.
La saldatura con tecniche tradizionali di queste leghe `e particolarmente arduo a causa del loro principale componente, l’alluminio, che ha un basso punto di fusione, bassa viscosit`a, alta conducibilit`a termica ed alta reattivit`acon l’ossigeno: queste caratteristiche rendono la saldatura facilmente soggetta a porosit`a e cricche. Con la l’ausilio della tecnologia laser, la ricerca attuale mira a realizzare giunti efficienti. Comunque anche durante il processo di saldatura laser si deve tener conto delle caratteristiche dell’alluminio, quali l’alta riflettivit`a alla lunghezza d’onda del fascio laser di solito impiegato ( = 10, 6μm prodotta da sorgenti laser a CO2) e l’alta conducibilit`a termica di questo materiale che `e causa di dispersioni dell’energia. A questi bisogna aggiungere i problemi legati
alla evoluzione del processo e agli elementi presenti in lega (magnesio) che sono basso fondenti e volatizano facilmente.
Gli approcci finora utilizzati per risolvere alcuni problemi della saldatura laser delle leghe di alluminio, considerano l’utilizzo di alte potenze (5 − 10kW). In questa maniera si supera il problema dell’alta riflettivit`a di queste leghe ma ne nascono altri legati all’eccessivo apporto termico che ne scaturisce.
In questo lavoro si vuole sondare la possibilit`a di saldare la lega AA5083
utilizzando un fascio laser di potenza ottica 2, 5kW ma di qualit`a elevata. Parallelamente all’analisi, si `e avviato uno studio sistematico dei sistemi di adduzione del gas di assistenza di cui si trova poca traccia nella letteratura. Disponendo di due sistemi di adduzione del gas di assistenza (uno con ugello coassiale al fascio laser e l’altro con doppio ugello che flussa il gas lateralmente), si vuole verificare quali dei due costituisce la migliore configurazione per avere una saldatura di testa efficiente della lega AA5083. Per far ci`o saranno studiati i ruoli dei diversi parametri di processo legati alla sorgente laser (velocit`a di saldatura e posizione
del fuoco del fascio rispetto alla superficie) e legati al sistema di adduzione del gas di assistenza (tipo e portata del gas e distanza ugello campione).

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Introduzione Una frontiera aperta nel campo della ricerca scientifica odierna e` la saldatura laser delle leghe di alluminio. L’importanza industriale di queste leghe e` note- vole; in particolare la lega alluminio-magnesio AA5083 si caratterizza per la sua leggerezza, proprieta` meccaniche e resistenza all’attacco corrosivo degli agenti atmosferici o dell’acqua salata che la candidano alle applicazioni nel campo dei trasporti. La saldatura con tecniche tradizionali di queste leghe e` particolarmente ar- duo a causa del loro principale componente, l’alluminio, che ha un basso punto di fusione (660◦C), bassa viscosita`, alta conducibilita` termica ed alta reattivita` con l’ossigeno: queste caratteristiche rendono la saldatura facilmente soggetta a porosita` e cricche. Con la l’ausilio della tecnologia laser, la ricerca attuale mira a realizzare giunti efficienti. Comunque anche durante il processo di saldatura laser si deve tener conto delle caratteristiche dell’alluminio, quali l’alta riflettivita` alla lunghezza d’onda del fascio laser di solito impiegato (λ = 10, 6µm prodotta da sorgenti laser a CO2) e l’alta conducibilita` termica di questo materiale che e` causa di dispersioni dell’energia. A questi bisogna aggiungere i problemi legati alla evoluzione del processo e agli elementi presenti in lega (magnesio) che sono basso fondenti e volatizano facilmente. Gli approcci finora utilizzati per risolvere alcuni problemi della saldatura laser delle leghe di alluminio, considerano l’utilizzo di alte potenze (5 − 10kW ). In questa maniera si supera il problema dell’alta riflettivita` di queste leghe ma ne nascono altri legati all’eccessivo apporto termico che ne scaturisce. In questo lavoro si vuole sondare la possibilita` di saldare la lega AA5083 utilizzando un fascio laser di potenza ottica 2, 5kW ma di qualita` elevata. Paral- lelamente all’analisi, si e` avviato uno studio sistematico dei sistemi di adduzione del gas di assistenza di cui si trova poca traccia nella letteratura. Disponendo di due sistemi di adduzione del gas di assistenza (uno con ugello coassiale al fascio laser e l’altro con doppio ugello che flussa il gas lateralmente), si vuole verificare quali dei due costituisce la migliore configurazione per avere una saldatura di testa efficiente della lega AA5083. Per far cio` saranno studiati i ruoli dei diversi parametri di processo legati alla sorgente laser (velocita` di saldatura e posizione del fuoco del fascio rispetto alla superficie) e legati al sistema di adduzione del gas di assistenza (tipo e portata del gas e distanza ugello campione).

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Parole chiave

gas di assistenza
laser welding
lega aa5083
lega di alluminio-magnesio
saldatura laser
sistemi di adduzione
ugelli di saldatura

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