2. Materiali
3. Tecnologie
4. Requisiti di progettazione
CAPITOLO 3 - TECNOLOGIE
3.2 - TECNOLOGIE DI GIUNZIONE
3.2.6 - Friction Stir Welding (FSW)

Si tratta di una tecnologia recentemente introdotta e brevettata dal TWI (The Welding Institute) in grado di operare la saldatura tra lamiere o componenti estrusi in lega di alluminio mediante giunzioni di testa rettilinee.

La lavorazione prevede l’inserimento di un utensile rotante all’interfaccia dei due pezzi da saldare. Ad esso è impresso un moto rettilineo lungo la linea di giunzione e rotativo intorno al proprio asse (vedi Figura).

In questo modo si genera un flusso plastico di materiale intorno all’utensile che produce una saldatura allo stato solido con un basso livello di distorsione.

Schema di giunzione mediante Friction Stir Welding (fonte: The Welding Institute, 2000)

L’azione dell’utensile rompe e asporta lo strato di ossido disperdendolo nella saldatura stessa. Dopo la lavorazione, questa si presenta di buona fattura, e la microstruttura del materiale attorno ad essa presenta una grana fine senza particolari difetti (vedi Figura 3.2.3).

I
II
I. Aspetto del cordone di saldatura; II. Sezione di saldatura tra componenti in lega da getto e in lega da lavorazione plastica (spessore di 6 mm) (fonte: The Welding Institute, 2000)

Vantaggi:

  • Aspetto del cordone di saldatura;
  • Basso numero di difetti (dieci volte minore rispetto alla resistenza a punti);
  • Buona resistenza a fatica;
  • Ridotta richiesta di energia;
  • Assenza di schermatura con gas e di particolari preparazioni delle superfici;
  • Qualità dipendente da parametri facilmente controllabili (stato e profilo del pezzo e sua movimentazione);
  • Lavorazione ripetibile e facilmente monitorabile;
  • Possibilità di saldare spessori fino a 12 mm;
  • Possibilità di saldare leghe differenti (per esempio delle serie 5000 e 6000);
  • Possibilità di saldare profilati estrusi e componenti stampati con parti pressofuse;
  • Possibilità di utilizzo di normali fresatrici adattate.

Svantaggi:

  • Ridotta velocità del processo (vedi Tabella in basso);
  • Limitazione a linee di giunzione rettilinee;
  • Necessità di bloccaggio rigido dei pezzi per evitare rotture del cordone (in caso di completa penetrazione), a causa delle elevate pressioni coinvolte;
  • Tolleranze elevate, pari a circa il 10% dello spessore;
  • Problemi nelle zone di inizio e fine giunzione, con rilascio di fori che devono essere eventualmente riempiti;
  • Limitata flessibilità rispetto alla saldatura ad arco e alla saldatura laser;
  • Necessità di ulteriori sperimentazioni per la praticabilità a livello produttivo.

Mediante un’eventuale robotizzazione del processo sarebbe possibile estendere la lavorazioni a geometrie tridimensionali più complesse.

I - Configurazioni possibili

II - Giunto a posizione variabile

Square butt

3 piece T butt

Combined butt and lap

2 piece T butt

Single lap

Edge butt

Multiple lap

Possible corner fillet weld

Tipologie di giunti ottenibili con la saldatura FSW (fonte: The Welding Institute, 2000)

Prove sperimentali sono state condotte su lamiere in lega 6082 e i risultati relativi alle velocità di esecuzione sono riportati nella Tabella seguente.

1.6

0.6

3.2

0.3

Velocità del processo di FSW per lamiere in lega 6082
(fonte: The Welding Institute, 2000)
 
 
Copyright 2001-2010 Marco Traverso - All Rights Reserved