Saldatura a raggio laser di leghe leggere
Le leghe Al-Li rappresentano un’opzione interessante per l’industria aerospaziale poiché la bassissima densità del litio potrebbe consentire il miglioramento delle prestazioni degli aerei grazie al peso strutturale ridotto. Tuttavia, i materiali di prima e seconda generazione presentavano problemi in termini di duttilità, robustezza e resistenza a rottura e corrosione. Si prevede che la terza generazione di leghe Al-Li darà un contributo importante alla riduzione del peso degli aerei. La CE ha sostenuto i membri del progetto LAWENDEL (Laser welding of newly developed Al-Li alloy) nel tentativo di sviluppare un processo di saldatura laser adatto alle leghe Al-Li di nuova concezione con ridotto contenuto di litio e altre modifiche. Una combinazione unica di lavoro di modellazione sperimentale e teorica ha ridotto significativamente sia il tempo che i costi necessari per l’ottimizzazione, rispetto all’approccio tradizionale “trial and error”. I ricercatori hanno dimostrato la validità della nuova tecnologia di saldatura laser utilizzando tre pannelli piani irrigiditi, realizzati con leghe Al-Li di terza generazione. In particolare, sono state utilizzate le leghe AA2198 per il rivestimento e AA2196 per quattro traverse equidistanti (entrambe disponibili in commercio). I ricercatori hanno studiato la saldabilità al laser delle nuove leghe e hanno confrontato le loro caratteristiche microstrutturali e proprietà meccaniche con le leghe Al-Li tradizionali. La ricerca è iniziata con la lega AA2198 e uno studio di fattibilità della saldatura a raggio laser. Sono stati preparati anche campioni rivettati in AA2024 che sono stati sottoposti a test micromeccanici e microstrutturali per il confronto con i campioni saldati. È stata esaminata la microstruttura delle saldature mediante microscopia elettronica a scansione e ottica. La composizione chimica locale è stata analizzata mediante spettroscopia a raggi X a dispersione di energia, mentre l’analisi della diffrazione da retrodiffusione elettronica è stata utilizzata per caratterizzare texture e granulometria. I dati sperimentali hanno contribuito alla convalida dei modelli calibrati e alla determinazione dei parametri di processo ottimali per prestazioni di saldatura superiori. In particolare, i dati di campo di temperatura hanno facilitato lo sviluppo di un modello di suscettibilità alla criccabilità a caldo, affrontando uno dei principali problemi delle leghe Al-Li. Il progetto LAWENDEL ha combinato il meglio dei due mondi, ovvero l’uso di leghe Al-Li molto leggere e la loro adesione superiore tramite saldatura laser a emissioni basse o assenti. Il risultato finale sarà una vasta gamma di possibili applicazioni della saldatura laser e la sua ampia accettazione nell’industria aerospaziale.
Parole chiave
Saldatura a raggio laser, leghe Al-Li, industria aerospaziale, LAWENDEL, modellazione di elementi finiti, modellazione della suscettibilità alla criccabilità a caldo
