Friction Stir Welding: dal comportamento a corrosione, meccanico, microstrutturale e termico dei giunti di alluminio allo sviluppo di un modello simulativo completo
Creators: name: BOCCHI, Sara
Publisher: name: Universit� degli studi di Bergamo
Year: 2022

description: Negli ultimi decenni l'alluminio si � rivelato essere un materiale di notevole importanza in campo ingegneristico, soprattutto nel settore aeronautico e automobilistico, per il suo vantaggioso rapporto tra propriet� meccaniche e peso. In questi settori, le leghe di alluminio indurenti per precipitazione assumono una posizione di spicco, in quanto sono in grado di raggiungere propriet� meccaniche paragonabili a quelle degli acciai da costruzione.
Tuttavia queste leghe, conosciute anche come leghe alto-resistenziali, sono difficilmente saldabili con i metodi fusori tradizionali ed � proprio per ovviare a questo problema che recentemente sono stati studiati metodi alternativi di giunzione permanente.
Nel 1991, presso il Welding Institute, � stata sviluppata la Friction Stir Welding (FSW), un nuovo processo di saldatura allo stato solido che consente l'unione permanente di un'ampia gamma di componenti e di svariate geometrie.
Oltre alla possibilit� di utilizzare questa tecnologia per saldare materiali altrimenti difficili da lavorare, la FSW si sta dimostrando una promettente green technology in quanto caratterizzata da un'elevata efficienza energetica, dovuta alle temperature in gioco molto pi� basse rispetto alla temperatura di fusione del materiale lavorato, e dal rispetto per l'ambiente, grazie al limitato materiale di scarto e all?eliminazione delle radiazioni e dei fumi nocivi.
Questa caratteristica non � trascurabile in quanto � risaputo che, all'interno del campo produttivo, il manifatturiero � tra i settori maggiormente inquinanti e, oggigiorno, una delle sfide pi� importanti che il mondo � chiamato ad affrontare � proprio quello di ricercare uno sviluppo sempre pi� sostenibile per ridurre l?inquinamento globale.
Questa sfida riguarda soprattutto le emissioni dirette e indirette di CO2, tema strettamente legato al settore industriale che provoca direttamente circa il 40% delle emissioni mondiali e che, negli ultimi anni, ha continuamente aumentato le emissioni inquinanti, fatta eccezione per il recente effetto COVID.
L'obiettivo principale di questa tesi � quindi l?analisi della tecnologia Friction Stir Welding con lo scopo finale di ampliarne la conoscenza e, di conseguenza, implementarne le possibilit� di una applicazione sempre pi� massiva, al fine di renderla maggiormente spendibile in campo industriale.
Per fare ci�, questa ricerca � stata divisa in due parti. Nella prima sono state studiate la variazione della microstruttura e la caratterizzazione del comportamento alla corrosione di giunti in lega di alluminio alto-resistenziale saldati con tecnologia Friction Stir Welding. Successivamente, sulla base dei dati raccolti sperimentalmente e della rilevata importanza dell'apporto termico, la ricerca � stata implementata analizzando in dettaglio l'influenza del ciclo termico generato dal processo stesso sul comportamento meccanico e sulla microstruttura dei giunti, utilizzando diversi sistemi di raffreddamento esterni rispetto al set-up tradizionale.
A valle dell'intera fase sperimentale, sono state applicate tecniche di simulazione agli elementi finiti e di intelligenza artificiale, nonch� algoritmi di ottimizzazione, con il fine di sviluppare un modello predittivo in grado di determinare i parametri di input in funzione dei parametri di output desiderati.