Un'occhiata dal buco della chiave (della saldatura)
La saldatura a laser è un processo di giunzione ben funzionante, utilizzato per la realizzazione di ottime saldature in acciaio. L'applicazione ai metalli non ferrosi come l'alluminio e il titanio, particolarmente importante per i progetti di trasporto leggero, è impedita dai problemi relativi alla porosità della saldatura. Gli elevati livelli di porosità quando si penetra in profondità compromettono la forza e l'integrità della saldatura. L'utilizzo dei laser ad elevata brillanza più moderni con una migliore qualità del raggio, una maggiore flessibilità e più economici rappresenta una soluzione promettente, sebbene i dati a disposizione siano limitati. Per gettare solide basi per lo sviluppo di questa tecnica, gli scienziati finanziati dall'UE stanno eseguendo la caratterizzazione delle interazioni tra raggio e materiali nell'ambito del progetto "Prediction and control of porosity in laser welding of non-ferrous metals" (PCPLAS). Il team sta utilizzando una combinazione di modellazioni ed esperimenti, i più recenti dei quali forniscono informazioni fondamentali sul comportamento reale e input per i modelli, nonché fungono per i test degli algoritmi. Gli scienziati hanno sviluppato un modello complesso di formazione di fori a buco di chiave, critici per la porosità. Il buco deve essere sufficientemente grande da garantire la penetrazione dei materiali di saldatura ma non grande abbastanza da lasciare fuoriuscire il materiale dal giunto di saldatura. Per monitorare le effettive caratteristiche e gli schemi di flusso associati alla formazione dei fori a buco di chiave e il punto di fusione, è stata utilizzata la tecnica dell'imaging video ad alta velocità. I test di saldatura sperimentali hanno dimostrato che la porosità delle leghe di alluminio e di titanio selezionate diminuisce quando si aumenta la potenza del laser o si reduce la velocità di saldatura. I ricercatori hanno ipotizzato che, in condizioni di bassa potenza, le misure per la riduzione del diametro del buco di chiave, come l'utilizzo di un raggio laser più focalizzato, potrebbero contribuire alla riduzione della porosità. Queste leghe leggere potrebbero ridurre in modo significativo il consumo di carburante e le emissioni nei settori aerospaziale e automobilistico, ma i problemi legati alla porosità delle saldature hanno impedito alcune applicazioni. Grazie alle scoperte fatte con i nuovi esperimenti e modelli, gli utenti finali potrebbero avere presto a disposizione linee guida per l'utilizzo, con enormi vantaggi per il settore dei trasporti e per l'ambiente.
