Le microlavorazioni effettuate mediante laser di potenza si stanno sviluppando a livello industriale grazie alla tecnologia in continua evoluzione di sorgenti laser innovative. Il conseguente effetto di tipo termico sul materiale risulta essere un aspetto fondamentale sul risultato della lavorazione in questione. Per questo motivo, sorgenti laser che consentono la riduzione del calore introdotto durante la lavorazione risultano essere notevolmente interessanti da studiare per favorire la loro applicazione a livello industriale. In questo contesto si mettono in evidenza l’introduzione dei laser in fibra pulsati per microlavorazioni. Queste sono sorgenti laser innovative che risultano essere estremamente interessanti per lavorazioni di precisione e su piccole dimensioni, grazie alla elevata qualità del fascio laser, l’elevata focalizzabilità ed anche l’elevata produttività. In questo lavoro è proposto uno studio riguardante l’effetto della lavorazione laser, effettuata mediante un laser in fibra, nel processo di microforatura di titanio commercialmente puro. La sorgente utilizzata è un laser in fibra pulsata da 50W, che consente la generazione di impulsi laser di durata nell’ordine dei nanosecondi. Nella prima parte del lavoro è stata identificata una zona di fattibilità tecnologica per la realizzazione di fori ed all’interno della quale sono proposti dei modelli di regressione che legano i parametri di processo agli attributi di qualità dei fori. Successivamente sono identificate due condizioni di processo limite, ovvero quella più energetica e quella meno energetica, sulle quali è stata effettuata un’analisi relativa al danneggiamento termico del materiale a seguito della lavorazione laser. Tale valutazione è stata effettuata mediante misure di nanodurezza, che consentono di valutare variazioni di durezza in zone estremamente contenute nell’ordine di qualche micron sia nelle zone di ingresso e di uscita dei fori sia nella loro sezione trasversale. Il risultato raggiunto indica che la lavorazione laser provoca una variazione sulla durezza del materiale ed è possibile stimare la dimensione della zona termicamente alterata attraverso il profilo di nanodurezze.

Microforatura laser di titanio:studio del processo e valutazione del suo effetto sulla microstruttura del materiale

BIFFI, CARLO ALBERTO;LECIS, NORA FRANCESCA MARIA;PREVITALI, BARBARA;VEDANI, MAURIZIO;VIMERCATI, GIANMARCO
2011

Abstract

Le microlavorazioni effettuate mediante laser di potenza si stanno sviluppando a livello industriale grazie alla tecnologia in continua evoluzione di sorgenti laser innovative. Il conseguente effetto di tipo termico sul materiale risulta essere un aspetto fondamentale sul risultato della lavorazione in questione. Per questo motivo, sorgenti laser che consentono la riduzione del calore introdotto durante la lavorazione risultano essere notevolmente interessanti da studiare per favorire la loro applicazione a livello industriale. In questo contesto si mettono in evidenza l’introduzione dei laser in fibra pulsati per microlavorazioni. Queste sono sorgenti laser innovative che risultano essere estremamente interessanti per lavorazioni di precisione e su piccole dimensioni, grazie alla elevata qualità del fascio laser, l’elevata focalizzabilità ed anche l’elevata produttività. In questo lavoro è proposto uno studio riguardante l’effetto della lavorazione laser, effettuata mediante un laser in fibra, nel processo di microforatura di titanio commercialmente puro. La sorgente utilizzata è un laser in fibra pulsata da 50W, che consente la generazione di impulsi laser di durata nell’ordine dei nanosecondi. Nella prima parte del lavoro è stata identificata una zona di fattibilità tecnologica per la realizzazione di fori ed all’interno della quale sono proposti dei modelli di regressione che legano i parametri di processo agli attributi di qualità dei fori. Successivamente sono identificate due condizioni di processo limite, ovvero quella più energetica e quella meno energetica, sulle quali è stata effettuata un’analisi relativa al danneggiamento termico del materiale a seguito della lavorazione laser. Tale valutazione è stata effettuata mediante misure di nanodurezza, che consentono di valutare variazioni di durezza in zone estremamente contenute nell’ordine di qualche micron sia nelle zone di ingresso e di uscita dei fori sia nella loro sezione trasversale. Il risultato raggiunto indica che la lavorazione laser provoca una variazione sulla durezza del materiale ed è possibile stimare la dimensione della zona termicamente alterata attraverso il profilo di nanodurezze.
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