{"id":16386,"date":"2026-03-25T10:52:39","date_gmt":"2026-03-25T09:52:39","guid":{"rendered":"https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/?p=16386"},"modified":"2026-03-25T10:59:02","modified_gmt":"2026-03-25T09:59:02","slug":"lasers4maas_wmg_saldatura_laser_acciaio_inox","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.publiteconline.it\/applicazioni-laser\/lasers4maas_wmg_saldatura_laser_acciaio_inox\/","title":{"rendered":"Superare i limiti della saldatura dell’inox"},"content":{"rendered":"\n

A seguito del lancio del progetto Horizon Europe Lasers4MaaS, il Laser Beam Welding team dell’Universit\u00e0 di Warwick (WMG) ha lavorato a stretto contatto insieme all’UK Atomic Energy Authority (UKAEA) e a CIVAN Lasers per sviluppare processi avanzati di saldatura laser per gli acciai inossidabili delle centrali a fusione.<\/em><\/p>\n\n\n\n

Nell’attuale progetto sviluppato all\u2019interno di Horizon Europe Lasers4MaaS<\/a> , il Laser Beam Welding team dell’Universit\u00e0 di Warwick (WMG) in collaborazione con l’UK Atomic Energy Authority (UKAEA) \u00a0<\/em>si concentra su una sfida produttiva fondamentale per le future centrali a fusione: la giunzione affidabile ed efficiente di tubi strutturali di servizio a sezione spessa.
L’ambizione \u00e8 chiara: sfruttare fasci laser ad alta potenza e forma dinamica per la saldatura autogena a passaggio singolo di tubi di servizio di grosso spessore,<\/strong> migliorando la stabilit\u00e0 del foro chiave e la qualit\u00e0 della saldatura, mantenendo la potenza del laser al livello pi\u00f9 basso.
Il raggiungimento di questo obiettivo rappresenterebbe un importante passo avanti, non solo per l’energia da fusione, ma anche per l’industria pesante in generale. Guardando alle centrali del futuro, l’obiettivo \u00e8 quello di sviluppare un dimostratore rappresentativo per la saldatura laser interna ( la cosiddetta \u201cin-bore laser welding\u201d) in ambiente confinato. L’obiettivo primario \u00e8 dimostrare che uno strumento di saldatura integrato, che incorpora un’efficace protezione con gas, la gestione dei fumi e il raffreddamento attivo, \u00e8 in grado di completare in modo affidabile il processo di saldatura per tutta la durata operativa richiesta.
Il successo dipende dal mantenimento di una qualit\u00e0 di saldatura costante e dalla ripetibilit\u00e0, senza causare danni critici allo strumento stesso. In questo contesto, \u00e8 essenziale mantenere bassa la potenza del laser, a causa dei limiti intrinseci del raffreddamento in ambienti cos\u00ec ristretti.<\/p>\n\n\n\n

La saldatura laser si evolve<\/h3>\n\n\n\n

La saldatura laser \u00e8 gi\u00e0 saldamente affermata come tecnologia industriale fondamentale, apprezzata per la sua precisione, le elevate velocit\u00e0 di lavorazione e la capacit\u00e0 di fornire giunti di alta qualit\u00e0 in modo costante. \u00c8 indispensabile in settori quali la mobilit\u00e0 elettrica automobilistica, i dispositivi medici, ma anche la microelettronica. Tuttavia, quando i requisiti si spostano verso la saldatura profonda a passaggio singolo di metalli strutturali, i limiti della saldatura laser convenzionale diventano sempre pi\u00f9 evidenti. Nell’ambito del programma attuale, sono gi\u00e0 state realizzate saldature a passaggio singolo di 5 mm di spessore in SS316L utilizzando un fascio statico proveniente da una sorgente laser multimodale. <\/strong>Andare pi\u00f9 in profondit\u00e0 comporta una nuova serie di sfide derivanti dai limiti di qualit\u00e0 del fascio dei laser a fibra multimodali ad alta potenza convenzionali, dall’aumento dell’instabilit\u00e0 del foro chiave a grandi profondit\u00e0 di penetrazione e dall’attenuazione del fascio causata dal pennacchio di vapore.
Il successo \u00e8 quindi determinato dal sistema integrato, che combina il generatore laser stesso, un efficace gas di protezione superiore e inferiore per prevenire l’ossidazione, una gestione robusta del pennacchio (plume<\/em>) e un fissaggio adeguato.
I recenti progressi nella tecnologia laser stanno iniziando ad affrontare queste sfide attraverso la combinazione coerente dei fasci (CBC) e l’array ottico a fase (OPA<\/strong>). Anzich\u00e9 affidarsi a un’unica sorgente multimodale ad alta potenza, i sistemi CBC combinano in modo coerente pi\u00f9 fasci monomodali, ciascuno con una qualit\u00e0 intrinseca elevata. Fondamentalmente, quando combinati, questi fasci mantengono le loro caratteristiche monomodali, producendo un’emissione laser con bassa divergenza e una grande profondit\u00e0 di fuoco. Il diametro finale del fascio \u00e8 definito dall’ottica di focalizzazione selezionata, preservando il rapporto favorevole tra lunghezza focale, dimensione del punto e profondit\u00e0 di fuoco.<\/p>\n\n\n\n

Un set-up sperimentale<\/strong><\/h3>\n\n\n\n
\"Il
Nella Figura 1 il set-up sviluppato da Lasers4MaaS (a sinistra) e forma del fascio testata (a destra)<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Lasers4MaaS ha adottato questo progresso tecnologico e ha sviluppato sistematicamente un setup sperimentale dedicato, come illustrato nella Figura 1<\/strong>. In questo lavoro sperimentale, \u00e8 stata eseguita la saldatura laser bead-on-plate su piastre SS316L da 50 mm x 150 mm, con saldature eseguite su una lunghezza di 120 mm e a una velocit\u00e0 di saldatura standard del settore di 15 mm\/s.
La configurazione di saldatura laser utilizzata per gli esperimenti includeva un laser CIVAN OPA6 da 14 kW<\/a><\/strong>, con una lente di pre-focalizzazione di 1,5 m. Il sistema \u00e8 stato abbinato a una testa di scansione galvanometrica SmartMOVE SH30G-ME-LD per posizionare con precisione il raggio. Il piano focale \u00e8 stato impostato a 1070 mm dalla piastra inferiore della testa ottica CIVAN. Con il CBC-OPA di CIVAN, la forma del raggio viene generata sovrapponendo pi\u00f9 modelli di diffrazione.
Seguendo un approccio incrementale, abbiamo iniziato a utilizzare la forma pi\u00f9 fondamentale, corrispondente a un singolo modello di diffrazione e mostrata nella Figura 1<\/strong>: essa comprende un punto gaussiano centrale (circa 136 \u03bcm di diametro con una lente di pre-focalizzazione di 1,5) e 4 lobi principali, generati da un singolo clic posto al centro della matrice di generazione della forma. La profondit\u00e0 di fuoco con questa configurazione era di ben \u00b110 mm. Tutti i test sono stati eseguiti utilizzando gas di protezione argon puro, erogato alla zona di saldatura a una pressione manometrica di 2 bar e con un controllo del flusso di 30 (superficie superiore)\/10 (superficie inferiore) l\/min. Il gas \u00e8 stato erogato attraverso un ugello appositamente progettato integrato con la lama d’aria, posizionato a 70 mm dalla zona di processo. Durante la saldatura, il raggio laser \u00e8 rimasto fisso, insieme alla lama d’aria e all’ugello del gas, mentre il campione \u00e8 stato spostato da uno stadio lineare di precisione per garantire condizioni di saldatura costanti.
I risultati ottenuti finora sono molto incoraggianti. Le prove di saldatura dimostrano una relazione quasi lineare tra la potenza laser applicata e la profondit\u00e0 di saldatura ottenuta su spessori di piastra di 3, 5, 10 e 16 mm (Figura 2<\/strong>). Il confronto di questi risultati con la letteratura pubblicata evidenzia ulteriormente il potenziale della capacit\u00e0 di saldatura sviluppata.<\/p>\n\n\n\n

\"Figura
Figura 2: saldature prodotte utilizzando la funzionalit\u00e0 Lasers4MaaS su SS316L a una velocit\u00e0 di saldatura di 15 mm\/s.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Sostenibile e prestazionale<\/strong><\/h3>\n\n\n\n
\"Confronto
Figura 3: Confronto tra Lasers4MaaS e i migliori e peggiori risultati della categoria riportati nel dominio pubblico. I dati di riferimento sono stati estratti dal database Scopus e filtrati utilizzando le parole chiave \u201c316L\u201d, \u201claser a fibra\u201d e \u201claser CW\u201d, conservando solo gli studi che riportavano profondit\u00e0 di saldatura superiori a 5 mm. Per garantire la comparabilit\u00e0 tra le diverse condizioni sperimentali, l\u2019apporto energetico \u00e8 stato calcolato moltiplicando la potenza laser totale per il tempo di interazione e successivamente normalizzato in base alla profondit\u00e0 di saldatura ottenuta.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Come riassunto nella Figura 3<\/strong>, il presente lavoro dimostra prestazioni particolarmente elevate in termini di energia richiesta per unit\u00e0 di penetrazione della profondit\u00e0 di saldatura. Nel complesso, il nostro sistema offre prestazioni eccezionali rispetto agli studi su spessori di materiale e condizioni di lavorazione simili. Questo vantaggio \u00e8 direttamente collegato all’architettura del sistema, che supera i sistemi laser multimodali ad alta potenza convenzionali sia in termini di capacit\u00e0 di penetrazione che di efficienza energetica. Dal punto di vista della sostenibilit\u00e0, i risultati sono particolarmente promettenti, con un’ulteriore ottimizzazione in corso e la sperimentazione di forme di fascio dinamiche pi\u00f9 avanzate.
Rompendo il compromesso di lunga data tra alta potenza e qualit\u00e0 del fascio, il progetto sta dimostrando la saldatura profonda, stabile ed efficiente dal punto di vista energetico di materiali esigenti come l’acciaio inossidabile 316L. Per le centrali a fusione, questa capacit\u00e0 supporta la produzione di strutture robuste e ad alta integrit\u00e0, essenziali per i sistemi energetici del futuro. Al di l\u00e0 delle centrali a fusione, la stessa tecnologia ha un potenziale di trasformazione per settori quali la cantieristica navale e l’industria pesante in generale, dove la giunzione di sezioni spesse, la produttivit\u00e0 e l’efficienza sono sempre pi\u00f9 critiche per raggiungere gli obiettivi di sostenibilit\u00e0.<\/p>\n\n\n\n

di prof. Pasquale Franciosa, WMG – University of Warwick<\/em><\/p>\n\n\n\n

***BOX FINALE***
Questo progetto ha ricevuto finanziamenti dal programma di ricerca e innovazione HORIZON EUROPE dell’Unione Europea nell’ambito della convenzione di sovvenzione n. 101178719. Il contenuto della presente pubblicazione \u00e8 di esclusiva responsabilit\u00e0 dei partner del Consorzio qui elencati e non rappresenta necessariamente il punto di vista della Commissione Europea o dei suoi servizi.<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

A seguito del lancio del progetto Horizon Europe Lasers4MaaS, il Laser Beam Welding team dell’Universit\u00e0 di Warwick (WMG) ha lavorato a stretto contatto insieme all’UK Atomic Energy Authority (UKAEA) e a CIVAN Lasers per sviluppare processi avanzati di saldatura laser per gli acciai inossidabili delle centrali a fusione.<\/p>\n","protected":false},"author":4,"featured_media":16387,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[179,177],"tags":[],"class_list":["post-16386","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-applicazioni","category-in-evidenza"],"yoast_head":"\nSuperare i limiti della saldatura dell'inox - Applicazioni Laser<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"A seguito di Lasers4MaaS, l'Universit\u00e0 di Warwick (WMG) ha sviluppato processi di saldatura laser per gli acciai inossidabili.\" \/>\n<meta name=\"robots\" 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