Sperimentazione comparata di sistemi di adduzione del gas per la saldatura laser della lega di alluminio AA5083 - Anteprima tesi - Pagina 8 di 8
1.1 La saldatura per penetrazione 11 1.1.2 Il modello di Fabbro e Chouf Innanzitutto si consideri la prima riflessione del fascio laser sul fronte anteriore della keyhole (caso di singola riflessione). Il fascio incidente (con intensita` I0) raggiunge il fronte nel punto A (vedi fig.1.3) con una angolo di incidenza β. Nel sistema laboratorio (X,Z) in cui il fascio si propaga lungo la direzione Z, il punto A e` soggetto alla velocita` di traslazione di saldatura vW (per generalita` si considera un angolo γ) ed alla velocita` vd (causata dalla pressione di ablazione nell’intervallo di tempo in cui e` assorbita l’energia incidente). La velocita` vd e` perpendicolare al fronte delle keyhole e, per semplicita`, e` posta linearmente proporzionale all’intensita` del fascio laser assorbita: vd = kIabs (1.4) = kI0 cos β A(β) (1.5) = kI0 cos β {A0(cos β)q)} (1.6) = vd0 (cos β)q+1 (1.7) dove k e` una costante, A0 e q e` una quantita` caratteristica del materiale ed infine vd0 = kI0A0 e` la velocita` con cui il fronte anteriore si sposta se β = 0 (caso in cui il fascio laser incide con angolo nullo). vd0 non dipende dalle condizioni del punto A, ma dalle caratteristiche del fascio e del materiale. Da calcoli trigonometrici, si ricava che [3]: cosα (sinα)q+1 = vd vd0 (1.8) dove α = pi2 − β, per cui se il coefficiente di assorbimento A(β) e` indipendente dall’angolo di incidenza (β = 0), si ottiene tanα = vw vd0 (1.9) Ora, se il fascio incidente ha diametro D, il materiale in quella dimensione trasversale (vedi fig.1.5) subira` uno spostamento con una penetrazione massima data dalla relazione P = D tanα = D vw vd0. (1.10) Quest’ultima relazione esprime il fatto che durante la interazione del fascio laser con il materiale, questo ultimo e` spinto verso il basso con una velocita` vd0 durante il tempo di traslazione D vw . Il risultato ottenuto nel caso della prima riflessione puo` essere applicato alle successive riflessioni. Dopo ogni riflessione, il fascio sara` deviato e la sua intensita` diminuisce. Reiterando il processo, si ottiene una geometria finale stazionaria della keyhole e si puo` ottenere la profondita` di penetrazione totale P data dalla somma delle penetrazioni P (n) relativa allo strato della n-esima riflessione.
Relatore: Pietro Mario Llugarà
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