Testa di saldatura Friction stir con perno retrattile: la vostra nuova attrezzatura FSW per saldature senza foro di uscita
La saldatura Friction Stir Welding è un processo per saldare qualsiasi lega di alluminio o rame o per saldature dissimili. Il vantaggio di questa tecnologia è che non raggiunge il punto di fusione dei materiali. Di conseguenza, il rischio di difetti è notevolmente ridotto e le proprietà meccaniche delle parti saldate sono vicine a quelle del materiale di base.
Tuttavia, un problema che può verificarsi in alcune applicazioni è il foro di uscita alla fine della saldatura FSW. Per questo motivo, sono state sviluppate apparecchiature per la saldatura FSW, tra cui macchine speciali, in grado di ottenere una saldatura senza foro di uscita. Tuttavia, il costo di investimento di queste macchine speciali è ancora molto elevato.
Gli ingegneri di Stirweld si sono quindi chiesti come rendere accessibile a tutti la FSW con perno retrattile. La soluzione è stata trovata: una testa FSW con perno retrattile per centri di lavoro.
Processo FSW a perno fisso contro processo FSW a perno retrattile
Il processo standard di saldatura Friction Stir Welding (FSW) è un processo in quattro fasi: i pezzi vengono bloccati, l’utensile viene ruotato e immerso nel materiale e poi spostato lungo i pezzi, mescolando il materiale per eseguire l’operazione di saldatura. L’utensile si sposta quindi verticalmente lasciando un foro di uscita. Nell’FSW con perno retrattile, è quest’ultima fase a cambiare. Prima che l’utensile si sposti verso l’alto, il perno si ritrae, consentendo di riempire il foro di uscita. Questa tecnologia apre nuove applicazioni. Infatti, grazie al perno retrattile, è possibile saldare spessori variabili con un unico utensile FSW.
Principio del perno retrattile FSW
Quali attrezzature industriali esistono per la FSW con perno retrattile?
Come per la saldatura FSW con un perno fisso, esistono vari tipi di attrezzature che possono essere utilizzate per eseguire operazioni FSW con un perno retrattile: macchine FSW speciali o robot industriali. Tuttavia, queste attrezzature comportano un costo di investimento elevato, non accessibile alla maggior parte delle aziende.
Per questo motivo, noi di Stirweld abbiamo voluto rendere accessibile questa tecnologia e consentire a ogni azienda di dotarsi della tecnologia FSW con perno retrattile. A questo scopo, abbiamo sviluppato una nuova testa di saldatura FSW per centri di lavoro: la testa di saldatura FSW a scomparsa per CNC.
La nostra testa FSW retrattile ha tutte le funzioni della nostra testa FSW standard: controllo e registrazione della forza, raffreddamento, protezione del mandrino da carichi e vibrazioni. La differenza è il perno retrattile, che consente di riempire il foro di uscita e di saldare spessori diversi con un unico utensile FSW.
Inoltre, proprio come la nostra testa FSW a perno fisso, la nostra testa FSW a perno retrattile può essere adattata a qualsiasi centro di lavoro.
Testa di saldatura FSW con perno retrattile: specifiche tecniche
La nostra testa di saldatura FSW con perno retrattile è un’attrezzatura industriale altamente tecnologica che riunisce tutte le caratteristiche tecniche che consentono una saldatura FSW di qualità. Infatti, è dotata di un controllo della forza che garantisce la qualità della saldatura da 1 a 18 kN, di una velocità di rotazione fino a 5000 giri/min, di un sistema di raffreddamento ad acqua e aria compressa e, infine, di una visualizzazione in tempo reale della forza di saldatura per facilitare la regolazione dei parametri di saldatura grazie al suo pannello di controllo remoto.
All’estremità di questa testa FSW con perno retrattile per il centro di lavoro è collegato un utensile. Questo utensile è l’unico materiale di consumo del processo di saldatura FSW. A differenza della saldatura FSW con un perno fisso, l’utensile FSW con perno retrattile è composto da due parti. La spalla e il perno retrattile sono indipendenti l’uno dall’altro per facilitare il cambio dell’utensile, ma anche per risparmiare sui costi. Il perno e la spalla sono sincronizzati nella velocità di rotazione. Inoltre, il sistema di attacco Whistle Notch consente la trasmissione di coppie elevate.
Testa Stirweld FSW con perno retrattile: un’attrezzatura intelligente
Oltre al perno retrattile, la nostra testa FSW è dotata di una potente interfaccia uomo-macchina (HMI) che consente di controllare al 100% la ripetibilità del processo.
Infatti, grazie alle sue funzioni di base, l’HMI della nostra testa FSW a perno retrattile rende le operazioni FSW ripetibili e qualitative.
La prima funzione è il controllo della forza di saldatura. La forza di saldatura è uno dei parametri più importanti da controllare per ottenere una saldatura FSW di qualità.
La seconda funzione è quella di controllare la lunghezza del perno. La lunghezza del perno può variare da 0 a 10 mm con una precisione di più o meno 0,05 mm.
Terza funzione: controllo della temperatura della testa. Per garantire la sicurezza delle operazioni di FSW, abbiamo predisposto due diverse misure di temperatura all’interno della nostra apparecchiatura, che attivano un allarme e poi un arresto di emergenza in caso di surriscaldamento.
Quarta funzione: l’utilizzo della testa. L’HMI ha una registrazione completa dell’utilizzo della testa di saldatura, del tempo di saldatura e del rapporto di utilizzo, elementi essenziali per la manutenzione predittiva.
Quinta funzione: avvisi pop-up. Sviluppata dai saldatori FSW, la testa Stirweld FSW ha due soglie: una soglia di vigilanza quando i parametri si discostano dalla finestra operativa e una soglia di protezione quando i parametri escono dalla finestra di protezione del processo.
Sesta e ultima funzione: la registrazione dei dati. Questa funzione può collegarsi direttamente all’ERP per registrare i dati relativi alle operazioni di saldatura.
Oltre alle 6 funzioni di base, la testa Stirweld FSW con perno retrattile offre una funzione avanzata: la portautensili FSW intelligente delle saldature FSW per un controllo di qualità al 100% e l’ottimizzazione dei parametri. Per saperne di più sulla misurazione della temperatura, andate qui.
Funzioni HMI: Testa FSW con perno retrattile
Aerospaziale: un settore che ha molto da guadagnare da una testa FSW a perno retrattile
La saldatura FSW a perno fisso era già un’importante innovazione per l’industria aerospaziale, in quanto permette di saldare l’alluminio ad alta resistenza, una lega di alluminio utilizzata nella produzione di parti aerospaziali.
Tuttavia, il foro di saldatura residuo risultante da un’operazione FSW a perno fisso costituiva un problema in termini di resistenza alla fatica o di tenuta dei pezzi saldati. Un’elevata resistenza alla fatica è il parametro chiave per la fattibilità di un pezzo aerospaziale.
La saldatura FSW con perno retrattile consente d’ora in poi di saldare diverse applicazioni in questi settori critici, in particolare per la saldatura di serbatoi.
La tecnica convenzionale per unire i serbatoi in alluminio è la saldatura ad arco. Tuttavia, la saldatura ad arco dei serbatoi in alluminio presenta diversi problemi in termini di efficienza della saldatura, resistenza alla fatica e alla corrosione.
È noto infatti che la saldatura di elementi circonferenziali come i serbatoi è un’operazione complicata. Nella produzione di serbatoi in alluminio, sono necessarie almeno due saldature circonferenziali per chiudere il serbatoio. Tuttavia, non è possibile saldare questo elemento con un’operazione di saldatura ad attrito a perno fisso. Il foro di uscita lasciato alla fine della saldatura può influire sulla tenuta e sulla resistenza alla fatica del serbatoio. La saldatura Friction Stir Welding con un perno retrattile è quindi necessaria per l’assemblaggio di serbatoi in alluminio, poiché questo processo FSW non lascia un foro di uscita.
Dopo l’operazione di FSW con perno retrattile, l’efficienza della saldatura è garantita al 100% (rapporto tra UTS della saldatura circonferenziale e UTS del metallo di base), la resistenza alla fatica è aumentata, la tenuta è perfetta e il serbatoio è resistente alla corrosione al 100%.
I produttori di serbatoi, che si tratti di serbatoi per razzi, serbatoi criogenici per idrogeno o serbatoi aeronautici, hanno quindi interesse a dotarsi di una testa di saldatura FSW con perno retrattile per centri di lavoro. Perché? Perché possono migliorare la qualità dei loro componenti a un costo controllato.
Per saperne di più sulla saldatura FSW dei serbatoi criogenici, leggete il nostro articolo sull’argomento.
Serbatoio di idrogeno in alluminio saldato mediante FSW
Saldatura FSW con perno retrattile: attrezzate a costi inferiori
Con la testa di saldatura Stirweld Friction Stir Welding potete dotarvi di FSW con perno retrattile a un costo inferiore. Grazie a questa testa e al suo potente HMI, le vostre saldature saranno di alta qualità e saranno resistenti alla fatica e alla corrosione; due caratteristiche essenziali per garantire la qualità di parti critiche come i serbatoi per lo spazio o l’aeronautica.
Questa nuova testa FSW di Stirweld è stata progettata e disegnata da esperti di saldatura FSW, a garanzia dell’efficacia di questa tecnologia. Alexia Grossot, ingegnere di progettazione strutturale presso Avantis, una società di ingegneria meccanica, ha potuto testare questa testa ed ecco la sua testimonianza.
“Volevamo evolvere lo strumento per adattarlo alle nostre esigenze. Prima utilizzavamo un braccio robotico per eseguire la saldatura FSW. Tuttavia, un robot è dotato di molte articolazioni, il che lo rende troppo flessibile. Questo lo rende troppo flessibile. Si deforma leggermente quando si preme sulla superficie saldata. In un’operazione come la FSW, si perde precisione. Per ottenere la precisione che desideriamo, avevamo bisogno della rigidità di una macchina utensile”.
Alexia Grosso
Ingegnere progettista
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