FOCUS
Descrizione degli esperimenti Lamiere in rame puro( spessore 0,9 mm) sono state saldate in sovrapposizione a lamiere in alluminio puro( spessore 1,3 mm). Gli esperimenti di saldatura sono stati eseguiti presso il laboratorio dedicato alla mobilità elettrica di Optoprim, dove è installato un sistema di saldatura, costituito da una sorgente laser blu ad alta potenza a emissione continua( mod. LDF Blue 3CC di LaserLine). La movimentazione del fascio è stata gestita tramite una testa di scansione( mod. Intellscan 330 di ScanLab). Le caratteristiche principali del sistema di saldatura sono riportate nella Tabella 1, mentre la caustica del fascio è illustrata in Figura 1. Sulla base di sperimentazioni precedenti, sono state definite le condizioni di processo idonee per la saldatura mediante ciascuna strategia di scansione( ovvero traiettoria lineare e wobbling, i cui schemi sono riportati nella Figura 2); tali condizioni sono riportate in Tabella 2. Per ogni condizione di processo, sono stati realizzati cordoni di saldatura lineari( di 35 mm di lunghezza) al fine di raggiungere un comportamento stabile della pozza fusa; per ciascuna condizioni sperimentale, sono state effettuate tre repliche per valutare la variabilità del processo. La scelta relativa alle caratteristiche del wobbling è stata effettuata come segue:( I) modalità di wobbling di configurazione circolare;( II) frequenza di oscillazione selezionata per ottenere una sovrapposizione del 50 %;( III) ampiezza di oscillazione scelta in modo da adottare un valore tipico per i laser n-IR in configurazione wobbling( 1 mm). La qualifica visiva è stata effettuata osservando le superfici superiore e inferiore dei cordoni mediante microscopia ottica( OM, mod. Leitz Aristomet). Successivamente, le sezioni trasversali dei cordoni sono state preparate seguendo la procedura metallografica standard per analisi microstrutturale. Tutte le sezioni trasversali dei cordoni sono state analizzate in OM con luce non polarizzata per evidenziare la forma dei cordoni di saldatura e misurarne le dimensioni caratteristiche, quali la larghezza( W) alla sommità e la penetrazione massima( P). Inoltre, la microstruttura e la miscelazione dei due elementi
puri, Cu e Al, nel bagno di fusione è stata studiata utilizzando un microscopio elettronico a scansione( SEM, mod. Leo 1413, e FEG-SEM Hitachi SU70), dotato di sensore EDS per l’ analisi composizionale. I cordoni di saldatura sono stati analizzati integralmente mediante micro-tomografia computerizzata(µ-CT) per valutarne la qualità, evidenziando e dimensionando eventuali difetti. I campioni sono stati scansionati separatamente utilizzando un sistema tomografico a doppio tubo( mod. Phoenix V | tome | x M, di Waygate Technologies, Baker Hughes, Germania), installato presso Omeco. In particolare, è stata condotta un’ analisi per la classificazione dei difetti presenti all’ interno dei cordoni di saldatura, per tutta la loro lunghezza:( I) difetti di porosità, caratterizzati da un valore di sfericità a partire da 0.5;( II) difetti di volume, aventi forma irregolare e quindi un valore di sfericità compreso tra 0 e 0.5. Infine, le prove
Figura 3. Vista superiore( a-c) ed inferiore( b-d) dei cordoni di saldatura ottenuti nella configurazione Cu / Al, adottando un percorso lineare( a-b) e percorso wobbling( c-d)
Figura 4. Sezioni trasversali rappresentative dei cordoni di saldatura, ottenute nella configurazione Cu / Al adottando una traiettoria lineare( a) ed il wobbling( b)
Tabella 2. Parametri di processo utilizzati per la saldatura Cu / Al impiegando entrambe le strategie di scansione del fascio, lineare e wobbling
Strategia di saldatura Laser Power [ kW ] Velocità di saldatura [ mm / s ] Frequenza di oscillazione [ Hz ] Ampiezza di oscillazione [ mm ] Lineare 3 80-- Wobbling 3 40 80 1
22 TECNOLOGIE LASER- novembre