Rinforzo locale di componenti in lamiera mediante tecniche additive

Questa ricerca descrive due casi studio che utilizzano la deposizione laser di metalli per il rinforzo locale di componenti in lamiera.

Vengono esaminati due scenari di riferimento, in entrambi si fa uso di leghe di alluminio: nel primo viene utilizzato il rivestimento laser per aumentare la rigidità di un componente preformato, nel secondo invece viene impiegato un rivestimento locale su lamiera per aumentare lo spessore prima di un’operazione di flangiatura del foro.

I risultati mostrano che entrambe le scelte sono valide. L’applicazione di rivestimenti sulla lamiera prima di un’operazione di formatura del metallo è volta a garantire un’adeguata formabilità, che può essere limitata dal materiale dello strato e dai cambiamenti indesiderati nella microstruttura del foglio. Tale limite deve essere preso in considerazione nella progettazione dell’operazione di formatura, il rivestimento su componenti già formati infatti deve far fronte all’inevitabile distorsione del componente.

Ciononostante, l’introduzione della produzione additiva nel campo della formatura della lamiera apre la possibilità di ottenere nuovi prodotti, come ad esempio tailored blanks realizzate tramite laser cladding da impiegarsi nell’ottica del lighweight design.

Rinforzi locali: quali applicazioni?

In molte applicazioni, il rinforzo locale di componenti in lamiera può essere una valida opzione, ad esempio:
• supportare aree altamente caricate che presentano dispositivi di fissaggio o giunzioni;
• creare elementi funzionali;
• compensare l’assottigliamento del foglio durante le operazioni di formatura del metallo;
• fabbricare componenti per veicoli derivanti da parti di serie;
• per ragioni acustiche;
• per la protezione dalla corrosione e dall’usura.

La Figura 1 mostra una tipica applicazione in cui un rinforzo locale risulta utile per migliorare le prestazioni del componente senza ricorrere a una lamiera di spessore maggiore. Il dado del rivetto nella Figura 1a potrebbe essere sostituito da una flangia formata. Questa soluzione ridurrebbe sia il peso sia il rischio di corrosione. La sostituzione del dado del rivetto con una flangia formata è possibile solo se la flangia fornisce uno spessore di lamiera sufficiente. Le operazioni di flangiatura, tuttavia, in genere portano all’assottigliamento della lamiera, come mostrato nella Figura 1b.

Una possibile soluzione per l’applicazione mostrata in Figura 1 è quella di produrre rinforzi locali utilizzando processi di produzione additiva come il Laser Metal Deposition (LMD). In questo documento, verrà utilizzato il termine laser cladding, che rappresenta la stessa tecnologia ma è più indicativo del fatto che gli strati vengano depositati.

 

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