Un nuovo approccio alla saldatura dei modelli
Oltre il 50 % delle parti domestiche e modificate a livello globale contiene giunti saldati, pertanto la saldatura continua a essere un pilastro importante di molte economie. I materiali fusi formano un accumulo di metalli che si solidifica per formare un giunto. La comprensione della chimica nelle interfacce e della complessa morfologia dei cristalli è importante per evitare fessure e guasti. Gli scienziati e ingegneri hanno avviato il progetto MINTWELD(si apre in una nuova finestra) ("Modelling of interface evolution in advanced welding"), finanziato dall'UE, al fine di sviluppare un quadro di modellazione multi-scala e multi-fisico per la simulazione della chimica interfacciale e della formazione dei cristalli. A differenza dei metodi sperimentali convenzionali, questo nuovo approccio di modellazione computerizzata dovrebbe aiutare a guidare la costruzione dei sistemi sottomarini di trasporto di petrolio e gas. Il software di modellazione MINTWELD è stato in grado di descrivere i fenomeni chiave del processo di saldatura su tutte le scale di lunghezza interessate. In particolare ci si è concentrati sull'evoluzione dell'interfaccia solido – liquido. Il quadro ha messo in connessione modelli di interfaccia e di fessura atomistici ab initio e di dinamica molecolare con bordi del grano phase field su nano scala, chimica interfacciale e modelli di struttura. Questi sono stati integrati con modelli front tracking su mesoscala, descrivendo la crescita dei cristalli e la distribuzione delle dimensioni dei grani e con modelli di dinamica computazionale dei fluidi su macro scala del flusso di calore e massa. Con il flusso del fluido, la solidificazione, i modelli PF e FT, MINTWELD ha fornito i dati termodinamici, cinetici e di segregazione degli elementi relativi all'evoluzione dell'interfaccia di solidificazione e ai bordi del grano. Gli studi ab initio e di dinamica molecolare hanno fornito le energie superficiali e interfacciali. Con l'imaging sincrotronico in tempo reale, i ricercatori hanno potuto osservare l'evoluzione morfologica dei fronti di saldatura e i flussi interni nel punto di saldatura. Inoltre, un microanalizzatore con sonda a elettroni e una sonda atomica sono stati utilizzati per caratterizzare la chimica delle leghe nei pressi del bordo del grano. MINTWELD ha studiato modi per semplificare la saldatura e per renderla più sicura ed economica utilizzando nuove tecnologie e tecniche di modellazione computerizzate all'avanguardia. Garantendo il controllo su struttura e proprietà, i risultati di MINTWELD offrono l'opportunità di migliorare significativamente le prestazioni di saldatura, aprendo così nuovi mercati per il settore europeo della saldatura.
