Forniamo una panoramica dettagliata del processo di pallinatura a cavitazione con trattamento laser, i suoi vantaggi e i risultati sperimentali disponibili. Infine, confrontiamo il processo di pallinatura a cavitazione con laser con il processo di pallinatura tradizionale.
La pallinatura a cavitazione è un processo di modifica della superficie che migliora le proprietà meccaniche dei materiali metallici. Questo processo coinvolge la formazione di onde di pressione ad alta frequenza che causano cavità o vuoti sulla superficie del materiale. Il collasso di queste cavità produce onde d’urto ad alta pressione che colpiscono la superficie del materiale e la induriscono, deformandola plasticamente e portando alla formazione di tensioni residue di compressione. L’applicazione della tecnologia laser nel processo di pallinatura a cavitazione offre ulteriori benefici, come un controllo preciso sulla zona di trattamento, un’efficienza processuale migliorata e una densità energetica aumentata rispetto ai metodi tradizionali di pallinatura a cavitazione.
Come viene effettuato il processo di pallinatura a cavitazione con laser in pratica?
Il processo di pallinatura a cavitazione con laser viene eseguito in un ambiente controllato, di solito in un serbatoio pieno di un liquido adeguato, come acqua o una soluzione appositamente messa a punto per la pallinatura. Il laser è focalizzato sulla superficie del materiale e l’energia del laser viene assorbita dal liquido, producendo onde di pressione ad alta frequenza che causano la formazione di cavità .
L’energia del laser può essere controllata con precisione, permettendo la formazione di cavità di dimensioni e frequenza specifiche. Mentre l’energia del laser continua ad essere assorbita dal liquido, le cavità crescono fino a raggiungere una dimensione critica, a questo punto collassano, producendo onde d’urto ad alta pressione che colpiscono la superficie del materiale. Questo processo si ripete diverse volte al secondo, con un ciclo ripetuto di formazione e collasso delle cavità . Le tensioni residue di compressione che ne conseguono migliorano le proprietà meccaniche del materiale, come la resistenza alla fatica, la tenacità e la resistenza all’usura.
La pallinatura a cavitazione con laser è stato oggetto di intensa ricerca e sviluppo e numerosi studi sperimentali sono stati eseguiti per investigare gli effetti del processo sulle proprietà meccaniche dei componenti metallici. Questi studi hanno dimostrato che La pallinatura a cavitazione con laser può migliorare significativamente la resistenza alla fatica dei materiali, oltre ad aumentare i livelli di durezza e tensioni residue. Uno studio condotto dagli scienziati dell’Università di Limoges, in Francia, ha rilevato che la pallinatura a cavitazione con laser ha aumentato la vita alla fatica dei componenti in lega di alluminio AA6082 fino al 50%.
Un altro studio effettuato presso l’Istituto di Scienza dei Materiali e Ingegneria dell’Istituto Federale di Tecnologia di Zurigo ha riscontrato che la pallinatura a cavitazione con laser ha portato ad un aumento del 30% nei livelli di durezza e tensioni residue dei componenti in acciaio inossidabile. In aggiunta a questi risultati sperimentali, numerose simulazioni numeriche sono state eseguite per studiare i meccanismi alla base del processo della pallinatura a cavitazione con laser. Queste simulazioni hanno confermato che le onde ultrasoniche ad alta intensità generate dal laser sono in grado di indurre deformazione plastica nella superficie dei componenti metallici, conducendo a miglioramenti delle proprietà meccaniche.
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