Caratterizzazione meccanica di giunti di testa saldati con fascio laser Nd:YAG

摘要

In questo lavoro l'approccio della caratterizzazione meccanica con provini miniaturizzati e stato applicato con successo nello studio della saldabilita con fascio laser di lamiere in lega di magnesio saldate di testa, in quanto ha permesso con notevole risparmio di tempi e costi, la determinazione delle proprieta meccaniche in una fase di sperimentazione preliminare. Infatti e stato possibile, a partire da pezzi di lamiera di piccola dimensione, fornire informazioni aggiuntive a quelle ottenute con la sola analisi metallografica e individuare rapidamente e con maggiore dettaglio, la finestra operativa in cui realizzare le successive sperimentazioni con provini standardizzati per prove meccaniche e tecnologiche. In quest'ottica, sono state di forte ausilio le considerazioni riguardanti gli aspetti energetici del processo di saldatura laser che si legano in maniera significativa con i parametri morfologici del cordone di saldatura, e con gli output di resistenza a trazione dei giunti. In generale, la lega di magnesio AZ31 saldata con laser Nd:YAG, presenta caratteristiche molto elevate dal punto di vista delle proprieta meccaniche quali resistenza a trazione nel range di velocita di saldatura e potenza del laser indagati. I valori di R percent infatti hanno punti di massi-mo pari al 96 percent circa per lo spessore di 1 mm e del 92 percent per lo spessore di 0,75 mm. La sperimentazione effettuata ha permesso di rilevare che sulle saldature effettuate sullo spessore di 1 mm, il range di parametri indagati contiene i parametri ottimali, ragione per la quale nella successiva sperimentazione verra progettato un piano sperimentale centrato su questi punti. Per quanto riguarda invece le saldature effettuate sullo spessore di 0,75 mm, la caratterizzazione meccanica con provini miniaturizzati conferma i risultati delle metallografie che mettevano in evidenza la scarsa qualita dei giunti dovuta quasi interamente al problema del disallineamento delle lamiera. Si pone dunque l'attenzione sulla necessita di effettuare le successive saldature con una attrezzatura appositamente progettata per lamiere sottili. I risultati della sperimentazione sulle lamiere saldate di 0,75 mm di spessore, forniscono inoltre indicazioni sul range di parametri da indagare per ottenere saldature di completa penetrazione. Per quanto riguarda la saldabilita della lega di magnesio AZ31, il massimo valore dell'efficienza ottenuto nella sperimentazione, e pari a 24,2 percent, riscontrato nella saldatura a P_1 = 500 [W], Vs = 5 [m/min]. Attraverso simulazioni numeri-che basate sull'equazione di Rosenthal, e stato calcolato un coefficiente di assorbimento (a) pari a 0,62: Dividendo il valore sopra indicato dell'efficienza per il coefficiente di assorbimento trovato, si ottiene un valore di efficienza di fusione pari a circa il 40 percent, in linea con quanto e suggerito dalla letteratura per la saldatura laser delle leghe di Mg [14].