Riassunto analitico
Abstract — Il processo di saldatura laser applicato a superleghe nickel dissimili può portare a fenomeni di cricche ed infragilimento a livello metallurgico. Un recente sviluppo, definito saldatura laser con tecnica “wobbling” permette una gestione accurata dell’apporto termico ed è stata selezionata come soluzione più promettente per prevenire i difetti menzionati in componenti ad uso aerospaziale. È stato eseguito uno studio preliminare comparando le tecniche T.I.G. convenzionale, Laser ed il recente Laser con “wobbling” applicate a dei provini rappresentativi della saldatura, caratterizzandoli dal punto di vista meccanico, microstrutturale e metallurgico. I risultati sono stati inoltre valutati facendo riferimento alla specifiche applicabili, che definiscono i livelli qualitativi delle saldature in termini di difetti superficiali e volumetrici ammissibili per l’applicazione in campo aeronautico. I parametri di saldatura sono stati ottimizzati per il tipo di giunto studiato seguendo un piano prove sperimentali. I miglioramenti raggiunti con il processo di saldatura e tecnologia “wobbling” ottimizzati sono stati infine valutati su un caso reale applicativo risultato pronto alla fase di industrializzazione. Parallelamente è stato infatti sviluppato un impianto di saldatura automatica equipaggiato con sistema di visione, controllo dimensionale in tempo reale e robot multipli in grado di cooperare per ottenere la saldatura dei componenti, gestendo tutte le fasi a partire dalla presa, posizionamento, puntatura e protezione gassosa. Le prestazioni a livello di automazione sono state analizzate per comprenderne l’influenza sul processo di saldatura, i parametri sono stati infatti ottimizzati affinché l’intero ciclo produttivo risulti robusto ed i risultati dei controlli sulle saldature siano consistenti con quelli della qualifica.
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Abstract
Abstract — Laser Beam Welding (LBW) process applied to dissimilar Nickel-based superalloys can produce cracking and metallurgical embrittlement phenomena. A recent development of LBW, the Laser Wobbling Welding technique allows an accurate heat input management and was selected as most promising solution to prevent the mentioned flaws in components for aerospace applications. A preliminary study and comparison between conventional GTAW, LBW and the recent LBW with wobbler module has been carried out on representative samples with mechanical, microstructural and metallurgical characterization of the manufactured welded joint. The results were also evaluated considering the applicable specifications for the quality level required in the aerospace applications in terms of surface and volumetric weld defects. The welding parameters have been optimized for the studied welding joint following an experimental test plan. The improvements achieved with the Laser Wobbling Welding process with optimized welding parameters have been evaluated on a case study involving a real component ready for industrialization. An automatic welding equipment was also designed, realized and equipped with vision system, real time dimensional control, multiple robots that collaborate to obtain the welding between the items, managing all the phases from the beginning with the pick and place, tack welding and gas protection. The performance of the automation were analyzed to determine the influence on the welding process, the parameters were optimized to obtain a robust manufacturing cycle and the results from the controls on the welds in agreement with those of the qualification.
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