{"id":1482,"date":"2019-05-21T09:30:01","date_gmt":"2019-05-21T09:30:01","guid":{"rendered":"http:\/\/applicazioni-laser.it\/?p=1482"},"modified":"2025-07-11T07:53:19","modified_gmt":"2025-07-11T07:53:19","slug":"una-soluzione-laser-per-la-brasatura-delle-lamiere-zincate-a-caldo-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/una-soluzione-laser-per-la-brasatura-delle-lamiere-zincate-a-caldo-2\/","title":{"rendered":"Una soluzione laser per la brasatura delle lamiere zincate a caldo"},"content":{"rendered":"

I raggi laser possono sciogliere e addirittura vaporizzare i metalli in modo estremamente efficiente e preciso. Per questo motivo, vengono usati sempre pi\u00f9 di frequente come utensili per unire componenti, in particolare per saldarli e brasarli, per esempio nell\u2019industria automobilistica.
\nIn genere, i dispositivi laser, come le comuni torce per saldatura, sono caratterizzate da un unico punto focale o \u201cspot\u201d. Laserline ha da poco terminato lo sviluppo di ottiche multispot per la saldatura e brasatura laser che consentono di lavorare materiali particolarmente difficoltosi. I motori di FAULHABER<\/a><\/strong> garantiscono che l\u2019energia dello spot laser venga distribuita in modo corretto.<\/p>\n

di Marcus Remmel<\/em><\/p>\n

Lo zinco protegge l\u2019acciaio contro la ruggine. Di conseguenza, i produttori di veicoli usano prevalentemente lamiere zincate per i telai delle vetture. In passato, il rivestimento protettivo metallico veniva applicato tramite la galvanotecnica. Ora per\u00f2 si sta diffondendo sempre pi\u00f9 la zincatura a caldo, che garantisce una maggiore protezione contro la corrosione. In fase di processo produttivo per\u00f2 quando le lamiere zincate a caldo sono state utilizzate per la prima volta \u00e8 stata riscontrata una problematica inattesa durante il processo di brasatura.<\/p>\n

Brasatura o saldatura?<\/strong>
\nRispetto alla saldatura, la brasatura offre una serie di vantaggi per la produzione in serie nell\u2019industria automobilistica. Nel caso della saldatura, due lamiere vengono riscaldate fino alla temperatura di fusione, lungo il cordone di saldatura stesso, e poi unite direttamente tra loro. Ci\u00f2 richiede un elevato grado di precisione e non \u00e8 possibile ottenere un cordone di saldatura esteticamente di qualit\u00e0. I cordoni di saldatura sono ruvidi e la vaporizzazione dello zinco li rende porosi. Con la brasatura, invece, viene utilizzato come materiale di giunzione tra i fogli metallici un materiale diverso. La lega in rame e silicio, che viene liquefatta durante la brasatura e che successivamente si risolidifica, non solo unisce le due parti ma ne riempie anche il gap. Conseguentemente, la brasatura permette una maggiore tolleranza dimensionale e necessita uno sforzo minore per il bloccaggio dei pezzi in lavorazione. Soprattutto, la brasatura consente di realizzare delle giunzioni senza interstizi con un ottimo risultato estetico, e ci\u00f2 comporta che i componenti uniti possono essere successivamente verniciati senza doverli prima sottoporre a ulteriore lavorazione.
\nNel caso delle lamiere zincate a caldo, tuttavia, la brasatura non si comporta in maniera consueta. \u201cSulle superfici vicine alla linea di giunzione si registrava una maggiore presenza di schizzi della lega utilizzata. In particolare, si evidenziavano schizzi microscopici, che all\u2019inizio sono difficilmente visibili ma che lo diventano poi dopo la verniciatura\u201d afferma il dottor Axel Luft, direttore vendite per il settore automobilistico di Laserline.
\n\u201c\u00c8 stato inoltre constatato un deterioramento della qualit\u00e0 della linea di giunzione, che si presentava come pi\u00f9 ruvida, formando spesso delle piccole onde, cio\u00e8 punti in cui la lega utilizzata fuoriusciva i confini pianificati per la giunzione\u201d.<\/p>\n

Soluzione di brasatura per lamiere zincate a caldo<\/strong>
\nEra evidente che questi problemi erano correlati allo strato di zinco sulla lamiera di acciaio. In seguito alla zincatura a caldo, questo strato risultava pi\u00f9 spesso e pi\u00f9 irregolare. Inoltre, mostrava una riflessione diversa, che a sua volta influiva negativamente sul processo di brasatura. Thorge Hammer, che in qualit\u00e0 di ingegnere nel reparto di progettazione e sviluppo tecnologico presso la Volkswagen a Wolfsburg \u00e8 responsabile per questo processo di brasatura, ha avuto un\u2019idea su come risolvere il problema. A suo avviso, prima di eseguire la brasatura occorrerebbe rimuovere lo zinco dai margini della linea di giunzione. Tuttavia, ci\u00f2 richiederebbe che lo spot laser solitamente circolare fosse invece di forma rettangolare e necessiterebbe inoltre di un\u2019apertura attraverso la quale fosse possibile alimentare la lega per la brasatura.
\nGli angoli \u201cfrontali\u201d dello spot sarebbero pertanto responsabili della rimozione dello zinco, mentre la parte pi\u00f9 grande del rettangolo eseguirebbe l\u2019effettiva giunzione.
\n\u201cDa un punto di vista tecnico, questa soluzione non era possibile, ma eravamo sulla buona strada\u201d ricorda il dottor Markus Baumann, capo ingegnere responsabile dello sviluppo presso Laserline. \u201cAnzich\u00e9 formare uno spot con una sagoma complessa, e pertanto molto difficile dal punto di vista ottico, alla fine abbiamo aggiunto due spot pi\u00f9 piccoli a quello principale. Durante la brasatura, questi spot pi\u00f9 piccoli sono diretti sempre ai margini della linea di giunzione davanti allo spot principale grande pochi millimetri quadrati\u201d. La relativa energia \u00e8 sufficiente a vaporizzare lo strato di zinco di questa area, dare inizio alla fusione dell\u2019acciaio e generare una leggera ossidazione. Ci\u00f2 produce uno strato cosiddetto passivo, che impedisce la fuoriuscita della lega liquefatta da parte dello spot principale. Di conseguenza, le parti brasate non necessitano di successivi interventi di rimozione degli schizzi della lega prima della verniciatura. C\u2019\u00e8 poi anche un altro motivo a favore della forma rettangolare dello spot principale: esso infatti distribuisce il calore sulla lega in maniera pi\u00f9 uniforme rispetto al corrispettivo circolare, contribuendo cos\u00ec a creare un bagno di brasatura pi\u00f9 tranquillo. \u201cGrazie a questa tecnologia, eravamo finalmente in grado di risolvere tutti i problemi incontrati con le lamiere zincate a caldo\u201d, afferma con sollievo il dottor Luft.
\n\u201cOra la tecnologia viene usata nella produzione in serie alla Volkswagen. Ci consente inoltre di raggiungere una velocit\u00e0 di brasatura fino a 4,5 m\/min. \u00c8 probabile che presto altri produttori adotteranno questa tecnologia\u201d.<\/p>\n

Frazionamento del raggio con modulo ottico<\/strong>
\nUn modulo ottico garantisce l\u2019allineamento preciso degli spot. Contiene diversi elementi ottici che modificano in modo selettivo il raggio laser. La lente di collimazione allinea i raggi laser divergenti che escono dal cavo a fibre ottiche, affinch\u00e9 si propaghino in parallelo l\u2019uno rispetto all\u2019altro. Un cosiddetto vettore di omogeneizzazione genera uno spot principale squadrato, mentre altri elementi ottici scindono il raggio e generano spot aggiuntivi. Nel caso della brasatura, vengono creati due spot guida nella parte anteriore e laterale dello spot principale. Per ottenere una linea di giunzione pulita alla fine del processo, \u00e8 necessario impostare debitamente la distribuzione della potenza sia tra lo spot principale e quelli guida, sia tra i due spot guida. La modalit\u00e0 di distribuzione della potenza del laser a questi spot dipende dalla posizione degli elementi ottici. Spostando questi elementi lungo gli assi X e Y, \u00e8 possibile ottenere la precisa distribuzione della potenza laser necessaria per l\u2019operazione in questione.
\nAd esempio, per saldare in profondit\u00e0 l\u2019alluminio, \u00e8 possibile posizionare un piccolo spot intenso all\u2019interno dello spot grande pi\u00f9 tenue. Per saldare insieme lamiere di diverso spessore, \u00e8 possibile adattare due spot al rispettivo materiale. Ci\u00f2 \u00e8 fattibile durante il processo in esecuzione perch\u00e9 gli elementi nel modulo ottico di Laserline sono motorizzati. La lunghezza del margine di questo modulo squadrato \u00e8 di 12 cm e la profondit\u00e0 di 5 cm. Gli elementi ottici e il sofisticato sistema meccanico sono alloggiati in questo spazio ridotto. Non rimane pertanto molto spazio per i motori. Il principale requisito che i sistemi di azionamento devono soddisfare \u00e8 quindi quello della compattezza.
\n\u201cAbbiamo scelto i servomotori C.C. brushless della serie 1226 B di FAULHABER con diametro di 12 mm, con vite per il movimento fissata direttamente all\u2019albero motore senza sistema di accoppiamento\u201d spiega il dottor Baumann. \u201cQuesta procedura ci garantisce un sistema di azionamento molto compatto che, nonostante le sue ridotte dimensioni, \u00e8 in grado di fornire la potenza e la velocit\u00e0 necessarie. Un altro elemento determinante \u00e8 stata la facilit\u00e0 di integrazione nel sistema del controllore di movimento\u201d. Il controllore di movimento di FAULHABER \u00e8 stato collocato all\u2019esterno del modulo e comunica tramite l\u2019interfaccia seriale RS232. Se il cliente Laserline lo desidera, la combinazione motore\/controllore pu\u00f2 essere attuata anche attraverso il sistema bus CAN senza necessit\u00e0 di effettuare alcuna modifica sulla meccanica o sulla carcassa esterna. Il controllore RS232 pu\u00f2 essere sostituito facilmente da una versione con interfaccia CANopen.
\nMotore con posizione garantita
\nL\u2019ottica laser \u00e8 montata su un braccio meccanico durante la brasatura e la saldatura; tale braccio meccanico porta l\u2019ottica laser nella posizione desiderata. L\u2019ottica deve poter resistere a notevoli carichi dinamici che agiscono sui motori e che possono provocare dei cambiamenti indesiderati in termini di posizione. \u201cCi\u00f2 non rappresenta alcun problema per il motore FAULHABER, perch\u00e9 rileva la sua posizione corrente utilizzando il sensore Hall integrato e, se necessario, regola nuovamente al pi\u00f9 tardi quando il laser viene posizionato sul punto di giunzione\u201d ricorda il dottor Luft. \u201cCi\u00f2 garantisce l\u2019eliminazione di qualsiasi posizionamento errato. Grazie all\u2019elevata qualit\u00e0 dei sistemi di azionamento, possiamo contare su risultati coerentemente riproducibili. Ci\u00f2 \u00e8 fondamentale perch\u00e9 i nostri clienti si attendono un funzionamento durevole e senza problemi per un periodo minimo di sette anni!\u201d
\nIl dottor Baumann era certo di trovare il motore giusto presso FAULHABER, cos\u00ec come era avvenuto otto anni prima quando stava cercando il motore adatto ad un nuovo sistema ottico di ingrandimento. All\u2019epoca, per questo tipo di dispositivo venivano generalmente utilizzati i motori passo-passo. Tuttavia, come riferisce l\u2019ingegnere di sviluppo, tali motori passo-passo hanno rivelato dei problemi a livello di accelerazione delle masse nel braccio motorizzato: \u201cI carichi dinamici potevano far saltare al motore passo-passo alcuni singoli passi. Per impedire che ci\u00f2 avvenisse, utilizzavamo un encoder per la determinazione della posizione e la nuova regolazione. Ci\u00f2 non solo risultava complicato, ma in questa combinazione anche costoso. Quando ero pi\u00f9 giovane, necessitavo di un motore compatto per una nave modello e l\u2019ho trovato da FAULHABER. Me ne sono ricordato quando stavo sviluppando il sistema ottico di ingrandimento, quindi ho contattato FAULHABER e ho trovato di nuovo la soluzione ottimale. Ci\u00f2 ci ha permesso di creare una soluzione estremamente economica che, da allora, si \u00e8 rivelata vincente\u201d. Anche il nuovo modulo multispot svolge perfettamente il proprio lavoro nella produzione di serie. Inoltre, il sistema ottico ha gi\u00e0 raccolto ampi favori tra gli esperti: la soluzione tecnica e l\u2019efficienza economica raggiunta nelle applicazioni industriali in cos\u00ec poco tempo hanno convinto la giuria internazionale della \u201cInnovation Award Laser Technology\u201d. Quest\u2019anno ha assegnato il primo premio al team di sviluppatori.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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