Combinazione dei processi fascio laser – arco elettrico nella saldatura di lamiere placcate

Le lamiere in acciaio al carbonio e basso-legato, destinate alla costruzione di recipienti e apparecchiature, possono essere rivestite con placcatura in materiale legato per ottenere un’elevata resistenza meccanica ed una buona resistenza alla corrosione. La tecnica tradizionale di saldatura all’arco elettrico comunemente adottata prevede varie fasi e richiede in generale l’impiego di tre diversi metalli di apporto e di numerose passate di saldatura. Il presente lavoro riporta i risultati di prove di saldatura di testa di lamiere placcate in acciaio, utilizzando un processo combinato arco-elettrico+laser, con tecnica a singola passata e utilizzo di un solo materiale di apporto in forma di filo di opportuna composizione. Le lamiere di prova, di spessore totale 9 mm, sono in acciaio al carbonio placcato con acciaio inossidabile austenitico (spessore rivestimento 2.5 mm). La combinazione in serie si ottiene facendo agire le due sorgenti termiche separatamente in sequenza, senza interazione diretta fra loro. Tale tecnica viene sperimentata per associare gli specifici vantaggi di ciascuno dei due processi. Infatti il fascio laser consente una maggiore produttività grazie alla riduzione della sezione trasversale della zona saldata e della quantità di materiale di apporto, con riduzione anche dell’apporto termico totale nel giunto. L’arco elettrico, oltre a fornire la parte di energia necessaria per completare la zona fusa, ha l’effetto di ridurre le velocità di raffreddamento e di applicare un post-riscaldo con possibile rinvenimento delle strutture generalmente più dure generate dal fascio laser stesso. Inoltre in presenza di difetti geometrici il processo combinato può risultare più adatto del solo fascio laser a collegare i lembi senza difetti di profilo. Le osservazioni metallografiche insieme con le indicazioni della microanalisi al SEM, le prove di microdurezza e l’utilizzo del diagramma di Schaeffler hanno consentito di identificare le strutture ottenute e la loro composizione. La zona fusa risulta costituita da due distinte sottozone: - la prima, a maggior contenuto di elementi di lega, con una profondità poco superiore alla metà dello spessore totale, presenta una composizione media del 15..17% Cr e 7..9% Ni con struttura mista austenitico-martensitica. - la seconda si è formata senza un apprezzabile contributo del filo di apporto e deriva pertanto dalla fusione autogena del solo acciaio al C della lamiera di partenza. Anche se la composizione ottenuta nella zona di ripristino della placcatura non è risultata quella ideale (è un pò più povera in Cr e Ni di quanto richiesto), si può ritenere che una scelta più appropriata del filo di apporto potrebbe riportarne la composizione entro i limiti desiderati. Pertanto i dati sperimentali indicano la possibilità di mettere a punto procedimenti misti a fascio laser+arco elettrico in grado di consentire la saldatura in passata unica con impiego di un unico materiale d’apporto, realizzando una composizione chimica accettabile e soddisfacenti caratteristiche meccaniche.