Nei processi di saldatura la preparazione delle superfici da giuntare rimane uno dei fattori determinanti ai fini della resistenza del giunto sia a medio che lungo termine. Generalmente quando si parla di preparazione del giunto si pensa immediatamente alla preparazione geometrica delle superfici da saldare, tuttavia, esistono diversi casi in cui il processo di preparazione prevede anche la pulizia superficiale, al fine di eliminare possibili contaminanti e/o rivestimenti che possono generare difetti nel cordone di saldatura. Un caso particolare, in cui tale esigenza è fortemente sentita, è la saldatura delle lamiere destinate alla realizzazione delle strutture navali. Questo perché le lamiere destinate alla cantieristica navale sono, generalmente, rivestite da un primer che svolge la funzione di barriera protettiva ai fini dell’ossidazione. Tra i primer adottati nella cantieristica navale, di fondamentale importanza sono i Pre-Construction Primer (PCP), anche detti “Shop Primer”. Questi sono dei rivestimenti sottili (15-25 micron di spessore) che vengono applicati direttamente in cantiere prima dello stoccaggio a breve termine delle lamiere. Il PCP è formato essenzialmente da una matrice polimerica caricata da zinco in polvere che funge da anodo sacrificale evitando l’ossidazione della lamiera sottostante. Durante il processo di saldatura la vaporizzazione dei componenti del primer (sia quelli organici sia quelli inorganici) può generare difetti nel cordone di saldatura, quali soffiature e porosità. Questi difetti, ovviamente, influenzano il comportamento meccanico a breve e lungo termine della giunzione. Per evitare questi difetti, è necessario rimuovere il primer dalle zone limitrofe al giunto prima dell’operazione di saldatura. Le tecniche normalmente utilizzate per la pulizia delle lamiere sono: spazzolatura, sabbiatura (anche con anidride carbonica solida), getto d'acqua ad alta pressione e solventi chimici. Queste tecniche oltre a non permettere un controllo accurato dell’estensione della zona trattata, hanno lo svantaggio di essere difficilmente automatizzabili. Inoltre, l'uso di solventi o di abrasivi potrebbe causare problemi ambientali o di contaminazione del materiale. Una valida alternativa a queste tecniche proviene ancora una volta dal mondo dei laser ed è la pulizia laser. Questo processo ha recentemente trovato applicazioni nella pulizia degli stampi, nella preparazione delle superfici per l’incollaggio e, ovviamente, nella pulizia selettiva dei metalli da vernici o da rivestimenti. Il processo è molto semplice, esso si basa sull’utilizzo di sorgenti impulsate, generalmente caratterizzate da potenze di picco elevate, che, agendo sul rivestimento in tempi molto brevi, riescono a produrne la vaporizzazione senza necessariamente intaccare il materiale sottostante. Le tecniche più raffinate prevedono l’utilizzo di una sorgente laser con una lunghezza d’onda tale che il fascio risulti essere ben assorbito dal rivestimento e, contemporaneamente, totalmente riflesso dal substrato. In questa maniera è possibile assicurarsi che il processo di pulizia si limiti alla sola rimozione del rivestimento senza intaccare il substrato. Nel caso della preparazione delle lamiere per la saldatura, questa finezza non è necessaria in quanto, l’operazione successiva di saldatura comunque produrrà un cambiamento profondo della superficie. Rispetto alle tecniche tradizionali, la pulizia laser offre numerosi vantaggi, tra cui: assenza di contatto meccanico o usura dell'utensile, ottimo controllo della dimensione della zona trattata, riduzione degli inquinanti secondari, elevata silenziosità del sistema, basso consumo energetico, minima manutenzione, bassi costi di gestione, processo costante e ripetibile, possibilità di essere facilmente implementato sulle attrezzature in uso per la realizzazione di sistemi automatici. Lo studio realizzato presenta una sperimentazione in tale ambito. In particolare presenta i risultati di prove di pulizia realizzati su rivestimenti protettivi di tipo commerciale, mediante un laser a bassa potenza (30W) ed elevata efficienza energetica. Queste ultime caratteristiche sono fondamentali quando si deve considerare la sostenibilità del processo da un punto di vista energetico-ambientale. Lo studio fa parte di un progetto di ricerca finalizzato alla realizzazione di un sistema intelligente e sostenibile di saldatura per l'industria della costruzione navale.

Leone, C., Genna, S., Nele, L., D'Addona, D. (2015). Il laser nella cantieristica navale. APPLICAZIONI LASER(50), 66-71.

Il laser nella cantieristica navale

GENNA, SILVIO;
2015-01-01

Abstract

Nei processi di saldatura la preparazione delle superfici da giuntare rimane uno dei fattori determinanti ai fini della resistenza del giunto sia a medio che lungo termine. Generalmente quando si parla di preparazione del giunto si pensa immediatamente alla preparazione geometrica delle superfici da saldare, tuttavia, esistono diversi casi in cui il processo di preparazione prevede anche la pulizia superficiale, al fine di eliminare possibili contaminanti e/o rivestimenti che possono generare difetti nel cordone di saldatura. Un caso particolare, in cui tale esigenza è fortemente sentita, è la saldatura delle lamiere destinate alla realizzazione delle strutture navali. Questo perché le lamiere destinate alla cantieristica navale sono, generalmente, rivestite da un primer che svolge la funzione di barriera protettiva ai fini dell’ossidazione. Tra i primer adottati nella cantieristica navale, di fondamentale importanza sono i Pre-Construction Primer (PCP), anche detti “Shop Primer”. Questi sono dei rivestimenti sottili (15-25 micron di spessore) che vengono applicati direttamente in cantiere prima dello stoccaggio a breve termine delle lamiere. Il PCP è formato essenzialmente da una matrice polimerica caricata da zinco in polvere che funge da anodo sacrificale evitando l’ossidazione della lamiera sottostante. Durante il processo di saldatura la vaporizzazione dei componenti del primer (sia quelli organici sia quelli inorganici) può generare difetti nel cordone di saldatura, quali soffiature e porosità. Questi difetti, ovviamente, influenzano il comportamento meccanico a breve e lungo termine della giunzione. Per evitare questi difetti, è necessario rimuovere il primer dalle zone limitrofe al giunto prima dell’operazione di saldatura. Le tecniche normalmente utilizzate per la pulizia delle lamiere sono: spazzolatura, sabbiatura (anche con anidride carbonica solida), getto d'acqua ad alta pressione e solventi chimici. Queste tecniche oltre a non permettere un controllo accurato dell’estensione della zona trattata, hanno lo svantaggio di essere difficilmente automatizzabili. Inoltre, l'uso di solventi o di abrasivi potrebbe causare problemi ambientali o di contaminazione del materiale. Una valida alternativa a queste tecniche proviene ancora una volta dal mondo dei laser ed è la pulizia laser. Questo processo ha recentemente trovato applicazioni nella pulizia degli stampi, nella preparazione delle superfici per l’incollaggio e, ovviamente, nella pulizia selettiva dei metalli da vernici o da rivestimenti. Il processo è molto semplice, esso si basa sull’utilizzo di sorgenti impulsate, generalmente caratterizzate da potenze di picco elevate, che, agendo sul rivestimento in tempi molto brevi, riescono a produrne la vaporizzazione senza necessariamente intaccare il materiale sottostante. Le tecniche più raffinate prevedono l’utilizzo di una sorgente laser con una lunghezza d’onda tale che il fascio risulti essere ben assorbito dal rivestimento e, contemporaneamente, totalmente riflesso dal substrato. In questa maniera è possibile assicurarsi che il processo di pulizia si limiti alla sola rimozione del rivestimento senza intaccare il substrato. Nel caso della preparazione delle lamiere per la saldatura, questa finezza non è necessaria in quanto, l’operazione successiva di saldatura comunque produrrà un cambiamento profondo della superficie. Rispetto alle tecniche tradizionali, la pulizia laser offre numerosi vantaggi, tra cui: assenza di contatto meccanico o usura dell'utensile, ottimo controllo della dimensione della zona trattata, riduzione degli inquinanti secondari, elevata silenziosità del sistema, basso consumo energetico, minima manutenzione, bassi costi di gestione, processo costante e ripetibile, possibilità di essere facilmente implementato sulle attrezzature in uso per la realizzazione di sistemi automatici. Lo studio realizzato presenta una sperimentazione in tale ambito. In particolare presenta i risultati di prove di pulizia realizzati su rivestimenti protettivi di tipo commerciale, mediante un laser a bassa potenza (30W) ed elevata efficienza energetica. Queste ultime caratteristiche sono fondamentali quando si deve considerare la sostenibilità del processo da un punto di vista energetico-ambientale. Lo studio fa parte di un progetto di ricerca finalizzato alla realizzazione di un sistema intelligente e sostenibile di saldatura per l'industria della costruzione navale.
2015
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Rilevanza nazionale
Articolo
Comitato scientifico
Settore ING-IND/16 - TECNOLOGIE E SISTEMI DI LAVORAZIONE
Italian
Senza Impact Factor ISI
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Leone, C., Genna, S., Nele, L., D'Addona, D. (2015). Il laser nella cantieristica navale. APPLICAZIONI LASER(50), 66-71.
Leone, C; Genna, S; Nele, L; D'Addona, D
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