Laser Beam Welding of Stainless Steels

Obiettivo principale di questa tesi di dottorato è quello di studiare la saldatura laser degli acciai inossidabili. Durante gli esperimenti un laser Nd-YAG in onda continua da 1.1kW è stato utilizzato per saldare rispettivamente acciai martensitici in configurazione di piena penetrazione e combinazioni di acciai austenitici/ferritici in configurazione d’angolo. È stata studiata l’influenza di vari parametri di processo come potenza del laser, velocità di saldatura, diametro della fibra, angolo di incidenza e defocalizzazione nonché le loro interazioni sulla geometria del giunto e sulle sue proprietà meccaniche. Si sono analizzati, inoltre, gli effetti della densità di energia e dell’energia per unità di lunghezza sulle caratteristiche del giunto di saldatura in modo da evidenziare la dipendenza del processo dai fenomeni di scambio termico. Successivamente si è studiato la microstruttura della solidificazione del giunto e la relativa distribuzione degli elementi di lega per diversi valori della densità di energia correlandole con la variazione locale della microdurezza. Durante il corso della ricerca, sono state utiliizzate tecniche di DOE come il FFD ed il RSM con l’obiettivo di modellare ed ottimizzare il processo di saldatura laser. In questa fase, per ogni materiale saldato sono stati elaborati dei modelli in grado di determinare i fattori chiave che governano il processo. Tali modelli, inoltre, sono stati ottimizzati prendendo in considerazione la combinazione dei parametri di processo che consente di avere giunti di qualità superiore in termin di geometria e caratteristiche meccaniche. È stato, infine, elaborato un modello teorico per la determinazione della geometria di un giunto ottenibile dalla saldatura in piena penetrazione di acciai ferritici. Tale modello si basa sul concetto che la geometria risultante è funzione del tipo di scambio termico che si genera durante il processo e che a sua volta tale scmbio termico vari in funzione della densità di energia fornita dla laser. Il modello ha dimostrato una corrispondenza con i dati sperimentali con una maggior accuratezza nel caso di saldatura per conduzione.