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Sunday, 19 Novembre 2017
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Sconfiggere la fatica

In genere, le fratture da fatica si presentano in corrispondenza delle saldature. In genere, le fratture da fatica si presentano in corrispondenza delle saldature.

La qualità di saldatura è fondamentale per le prestazioni di qualsiasi applicazione in acciaio. Questo vale in particolare per i prodotti realizzati in acciaio altoresistenziale (HSS), visti i maggiori livelli di stress a cui sono sottoposti. Ora il ricercatore dottorando Thomas Stenberg di Stoccolma ha ideato un nuovo metodo per assicurare la qualità di saldatura.

di Isabelle Kliger

 

Novembre 2016


In genere, nei prodotti HSS, difetti e fratture si presentano in corrispondenza delle saldature. Quando si muovono o vibrano, i particolari sono più soggetti a fatica (o usura) a causa delle maggiori concentrazioni di stress tra la saldatura e il materiale di base. Se la qualità della saldatura è inferiore allo standard richiesto, possono addirittura iniziare a formarsi delle cricche. Come spiega Anders Ohlsson, Manager of Joining & Thermal Cutting Technologies allo SSAB Knowledge Service Center, effettuare un controllo di qualità affidabile sulle strutture saldate è estremamente costoso. Di conseguenza, oggi uno dei limiti principali per il settore dell’acciaio è l’incapacità di assicurare in modo efficace la qualità di saldatura dei propri prodotti. “Generalmente la saldatura viene effettuata durante la produzione, ma la qualità può essere controllata solamente tramite ispezioni visive al termine del processo. Pertanto, un componente può attraversare tutte le fasi di produzione prima che sia eventualmente individuato un difetto di saldatura, che richiede quindi la riparazione o la rottamazione del componente stesso”, spiega. “Inoltre, a causa dei budget e dei tempi limitati, normalmente è possibile ispezionare solamente una minima parte della produzione. Nonostante il considerevole tempo dedicato all’ispezione delle saldature, si corre quindi il rischio di immettere sul mercato prodotti che presentano difetti di saldatura”, aggiunge Ohlsson.

“Questo sistema fornirà un feedback immediato al saldatore, che saprà se il giunto saldato è conforme a tutti i requisiti”. Thomas Stenberg, ricercatore al Kth Royal Institute of Technology di Stoccolma (KTH)

Grazie a un’innovazione di Thomas Stenberg, ricercatore al KTH Royal Institute Of Technology di Stoccolma (KTH), presto questi problemi saranno un ricordo del passato. Infatti, Stenberg e colleghi hanno sviluppato un nuovo metodo affidabile di garanzia della qualità (QA) che prevede la scansione della superficie saldata con un sensore di profilo laser per misurare la qualità di saldatura. L’aspetto più rivoluzionario di questo metodo è che la valutazione avviene in tempo reale, cioè durante il processo di saldatura. “Questo sistema fornirà un feedback immediato al saldatore, che saprà se il giunto saldato è conforme a tutti i requisiti”, spiega Stenberg. “In caso contrario, il robot di saldatura sarà in grado di adattare i parametri del processo per assicurare una qualità di saldatura conforme ai requisiti desiderati, senza dover interrompere il processo o ripetere l’operazione”. Ohlsson aggiunge che il nuovo metodo QA potrà rivoluzionare il modo in cui molti clienti di SSAB utilizzano l’HSS, aprendo la porta ad altre applicazioni grazie alle sue qualità superiori, tra cui la riduzione del peso dei componenti e del consumo di carburante. “Minimizzando il numero di difetti da fatica, l’HSS potrà essere utilizzato in molte applicazioni per le quali attualmente non è ritenuto idoneo, ad es. macchinari e componenti soggetti a concentrazioni di stress elevate. Alcuni esempi di queste applicazioni sono i telai per i macchinari produttivi e forestali, i telai dei rimorchi e i componenti utilizzati per la produzione di energia”, aggiunge Ohlsson. Secondo Stenberg, che si è aggiudicato lo Swedish Steel Prize 2015 di SSAB nella categoria “University Challenge” per il proprio lavoro rivoluzionario sul nuovo metodo QA, i vantaggi per i clienti saranno estremamente significativi.

Il robot di saldatura sarà in grado di adattare i parametri per assicurare una qualità di saldatura conforme ai requisiti desiderati, senza dover interrompere il processo o ripetere l’operazione. Thomas Stenberg, ricercatore al Kth Royal Institute of Technology di Stoccolma (KTH)

“In primo luogo, prevediamo un aumento di produttività del 50% circa grazie alla maggiore velocità di movimento dei robot, sommato a una riduzione fino al 30% del consumo di materiale di apporto per la saldatura”, conferma. “Inoltre, consentirà ai produttori di abbreviare i tempi di conduzione, riducendo il numero di ispezioni necessarie e di prodotti da rilavorare o rottamare”.


Aree di utilizzo
La nuova tecnologia di garanzia della qualità è destinata in primo luogo a una serie di metodi di saldatura, tra cui MMA, MIG/MAG, TIG, SAW, al laser e al plasma. SSAB la ritiene particolarmente indicata per gli acciai altoresistenziali Strenx.

Il nuovo metodo QA
Il metodo prevede una tecnologia rivoluzionaria di garanzia della qualità che sfrutta un sensore di profilo laser per valutare la superficie del cordone di saldatura e quantificare i parametri necessari per assicurare la qualità dei componenti strutturali soggetti al carico da fatica. Il saldatore utilizza il sensore di profilo laser per misurare la superficie saldata e valutare la qualità della saldatura. Qualora sia inadeguata, il robot di saldatura regola i parametri del processo per assicurare che la qualità di saldatura sia conforme ai requisiti desiderati. Attualmente Thomas Stenberg e colleghi stanno lavorando allo sviluppo di una versione commerciale del metodo, che dovrebbe essere disponibile sul mercato nel giro di 1 - 3 anni.

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