Come scegliere l’utensile FSW più adatto alla mia applicazione?
Dall’avvento della saldatura Friction Stir Welding (FSW), sono state introdotte numerose innovazioni volte a migliorare la qualità degli utensili FSW. Questi miglioramenti si traducono in una qualità superiore, saldature più stabili e una durata certificata. Oggi, molti si chiedono come scegliere il proprio utensile FSW e in che modo questa scelta influirà sulla qualità della saldatura. In questo articolo cercheremo di rispondere a questa legittima domanda. Per cominciare, è importante descrivere in dettaglio la composizione di un utensile FSW.
I diversi componenti di un utensile FSW: cos’è una spalla e cos’è un perno?
Uno strumento FSW è composto da tre parti: il corpo, la spalla e il perno.
La spalla è la parte che riscalda il materiale per attrito, al fine di ammorbidire i pezzi da lavorare e consentire così l’operazione di saldatura. Questa è la sua funzione principale. Maggiore è il diametro della spalla, maggiore è l’area di contatto, il che aumenta la capacità di attrito dell’utensile. Tuttavia, una spalla troppo grande causerà un surriscaldamento eccessivo del pezzo da lavorare e ridurrà la resistenza della saldatura. Le dimensioni della spalla dipenderanno quindi dallo spessore da saldare.
Inoltre, la spalla, con la sua forma a spirale anticiclica, consente di spingere il flusso di materiale verso il centro per impedirne la fuoriuscita dall’area di saldatura. Questa seconda caratteristica migliorerà la finitura superficiale della saldatura e la qualità della stessa. Grazie a questa caratteristica, non è necessario inclinare l’utensile durante l’operazione di saldatura. Questo perché le spirali trascinano il materiale verso l’asse, impedendogli di scivolare (vedi infografica qui sotto: “Non è più necessario un angolo di inclinazione sull’utensile FSW”).
Inoltre, la forma a spirale migliora la tolleranza allo scostamento del cordone di saldatura, riduce le bave e consente di realizzare saldature a spessore variabile.
Seconda parte: il perno – l’estremità dell’utensile.
Il perno è la parte dell’utensile che penetra nel materiale mescolandolo tramite un effetto di taglio: questa è l’azione di miscelazione. Infatti, grazie alla sua forma conica e alle sue scanalature, il perno riscalda il materiale e lo ammorbidisce per garantire la miscelazione dei materiali e la qualità della saldatura. La punta piatta del perno consente una migliore penetrazione dell’utensile e riduce quindi il rischio di mancanza di penetrazione. Il perno e le sue scanalature consentono l’agitazione nella direzione di rotazione dell’utensile, nonché la miscelazione verticale del materiale.
Il calore viene generato dall’attrito tra il pezzo in lavorazione e l’utensile, che provoca una deformazione plastica del pezzo e salda insieme le due parti.
In che modo la qualità del mio utensile FSW influisce sulla qualità della mia saldatura?
La qualità della saldatura dipende direttamente dalla qualità dell’utensile e dalla scelta dello stesso. Vedremo più avanti come scegliere l’utensile giusto per la vostra applicazione specifica.
Ma prima, vediamo in che modo la qualità dell’utensile influisce sulla qualità della saldatura FSW. Per comprenderlo, è importante tenere presente come funziona un’operazione di saldatura FSW.
Saldatura Friction Stir Welding in 4 fasi
Fissaggio dei pezzi da saldare: affiancati nella configurazione di saldatura di testa, uno sopra l’altro nella configurazione di saldatura a sovrapposizione. L’attrezzo non dipende dalla configurazione di saldatura. Per la saldatura di testa e quella a sovrapposizione si utilizza lo stesso attrezzo.
L’utensile penetra nel materiale: la spalla riscalda il materiale per attrito e il perno sigilla le parti tra loro.
Operazione di saldatura: l’utensile avanza lungo il cordone di saldatura e unisce i pezzi.
Fine della saldatura: l’utensile si sposta verso l’alto in senso verticale, lasciando un foro.
Come si può notare, la geometria dell’utensile influisce sulla qualità della saldatura. L’utensile contribuisce direttamente alla resistenza meccanica della saldatura. In che modo? Grazie alla forte miscelazione del materiale operata dal perno e al calore generato dalla spalla. Questi due fenomeni provocano una ricristallizzazione dell’alluminio che porta alla precipitazione di grani fini, contribuendo così all’ottima resistenza meccanica delle saldature FSW.
Tuttavia, al termine della saldatura, l’utensile lascerà un foro di uscita, come si può vedere nella fase 4 dell’infografica qui sopra. Non si tratta di un problema di qualità, ma per alcune applicazioni è preferibile rimuoverlo. La soluzione: l’utensile con perno retrattile. Laddove un utensile FSW convenzionale lascia un foro di uscita alla fine della saldatura, un utensile con perno retrattile sigilla il foro direttamente al termine della saldatura, senza alcun ulteriore intervento.
Infine, è stato apportato un ultimo miglioramento agli strumenti FSW: la misurazione in tempo reale della temperatura della saldatura. Lo strumento di misurazione della temperatura consente di monitorare la saldatura FSW in tempo reale: si tratta di uno strumento di controllo qualità.
Portautensili intelligente – lo strumento di misurazione della temperatura: precisione per una saldatura perfetta
Oltre alle funzionalità di uno strumento standard, lo strumento di misurazione della temperatura consente di misurare con precisione la temperatura della saldatura, al fine di regolare con precisione i parametri di saldatura e controllare il 100% dei pezzi.
Come funziona lo strumento di misurazione della temperatura?
Il sistema di misurazione della temperatura FSW è dotato di due supporti, uno fisso e uno rotante, ciascuno dei quali contiene una scheda elettronica. Queste schede elettroniche ricevono e trasmettono il segnale proveniente dalla sonda integrata nell’utensile al software. Grazie a questo sistema, è possibile controllare la temperatura della saldatura al fine di ottimizzare tutti i parametri di saldatura (velocità di rotazione, velocità di avanzamento, forza Z).
I vantaggi dello strumento di misurazione della temperatura Stirweld sono:
Ad esempio, lo strumento di misurazione della temperatura è molto utile per l’assemblaggio di componenti aerospaziali conformi alla norma EN 9100.
Come scegliere l’utensile per la saldatura Friction Stir Welding più adatto alla mia applicazione?
Per scegliere il tuo utensile FSW, devi tenere conto di 4 parametri:
Stirweld ha sviluppato una gamma di utensili standard destinati a diversi mercati e materiali da saldare. Per darvi un’idea di quale utensile FSW sia più adatto alla vostra applicazione, ecco alcuni esempi di scelta degli utensili FSW in base al settore di applicazione, al materiale utilizzato e allo spessore da saldare.
Strumento FSW per la tua applicazione
Ad esempio, per il settore aerospaziale, l’utensile FSW sarà realizzato in una lega ad alta resistenza, adatta ai componenti in alluminio più esigenti (serie 2xxx e 7xxx).
Un altro esempio è il settore automobilistico, dove la maggior parte dei componenti viene prodotta mediante fusione di alluminio. Queste leghe contengono silicio, che è intrinsecamente abrasivo. Per questo tipo di alluminio, utilizziamo utensili in ceramica, un materiale altamente resistente all’abrasione.
Stirweld vi offre una gamma completa di utensili FSW di alta qualità. Uno dei nostri principali clienti di riferimento è la società Ariane, leader nel settore aerospaziale.
Qual è la durata di vita di un utensile FSW?
Ci sono due fattori che influenzano la durata di un utensile FSW:
La durata dell’utensile dipenderà anche dai materiali da saldare: alluminio/alluminio, alluminio/rame, rame/rame, alluminio/acciaio.
Gli utensili FSW Stirweld hanno una durata media di2000 metri di saldaturain una configurazione “classica” di saldatura Al/Al con uno spessore inferiore a 8 mm. Per garantire la qualità dei propri utensili, Stirweld utilizza un banco di prova.
Il ruolo di Stirweld nella scelta del tuo utensile
Gli esperti di Stirweld sono a vostra disposizione per aiutarvi a scegliere l’utensile più adatto alle vostre esigenze (distanza e profondità di saldatura, geometria dell’utensile e materiale dei pezzi da saldare).
Stirweld vi offre una gamma completa di utensili in base al materiale dei vostri componenti:
Tutti gli utensili Stirweld sono disponibili nelle versioni con perno fisso e perno retrattile, con la possibilità di aggiungere un sistema di misurazione della temperatura.
Non esitate a scaricare il nostro catalogo per saperne di più sui nostri utensili FSW.
Grazie al nostro reparto tecnico, siamo inoltre in grado di sviluppare utensili specifici per le vostre applicazioni ed esigenze.
I vantaggi degli utensili Stirweld
Prodotto in grandi serie per ridurre il costo unitario.
Qualità garantita dal controllo dei materiali, dal trattamento termico e dalla geometria degli utensili – Fornitore di Ariane
Facilità d’uso grazie al sistema di chiusura Whistle Notch.
Tracciabilità grazie all’identificazione univoca di ogni utensile.
Consegna entro 48 ore grazie alla nostra scorta degli utensili più comuni.
Prestazioni grazie alla geometria ottimizzata: riduzione al minimo dei difetti e massimizzazione della produttività e della durata dell’utensile – testata su banco di usura.
Qualificazione con fase di pre-produzione per verificare l’idoneità dell’utensile e del processo alla vostra applicazione.
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