Issue 12

L. Ceschini et alii, Frattura ed Integrità Strutturale, 12 (2010) 3-12; DOI: 10.3221/IGF-ESIS.12.01 4 processes permitted to obtain joints substantially defect-free. The microstructures of the joints were found to be dependent on both the initial microstructure of the composites and the welding process. With respect to the base metal, an increase on impact strength properties of AA6061/20%Al 2 O 3p and AA7005/10%Al 2 O 3p joined by FSW have been measured, due to the reduction of the grain size, aspect ratio and mean size of the reinforcement particles. The impact strength of the base AA2124/25%SiC p composite and LFW joints were found to be comparable, due to the limited effects of the welding process on the microstructure, which was already very fine in the base material. P AROLE C HIAVE . Compositi a matrice metallica; Alluminio; Saldatura; Friction Stir Welding; Linear Friction Welding; Microstruttura; Resilienza. I NTRODUZIONE compositi a matrice metallica (CMM) e rinforzo particellare ceramico possono essere saldati utilizzando le stesse tecnologie applicate alle corrispondenti leghe non rinforzate. L’ottenimento di giunzioni affidabili è tuttavia dipendente dai parametri di processo, che devono essere attentamente controllati, soprattutto nel caso di processi di saldatura per fusione, al fine di evitare la formazione di difetti microstrutturali nel cordone. In processi TIG e MIG, ad esempio, la presenza del rinforzo particellare può creare problematiche peculiari, quali: formazione di fasi infragilenti, a seguito di indesiderate reazioni interfacciali tra matrice e rinforzo; aumento della viscosità del bagno, con conseguente riduzione di penetrazione del cordone di saldatura; disomogenea distribuzione del rinforzo; presenza di gas occluso [1-2]. I limiti delle tecnologie di saldatura per fusione possono essere superati applicando processi di giunzione allo stato solido, quali la Friction Stir Welding (FSW) e la Linear Friction Welding (LFW), che permettono di eliminare tutte le problematiche connesse alla fusione della matrice [3-5]. Nella FSW (Fig. 1-a) un utensile cilindrico, composto da una spalla e da un pin, opportunamente sagomato, viene posizionato all’altezza della linea di giunzione dei componenti, che devono essere rigidamente accostati, quindi posto in rotazione e fatto traslare lungo la linea di giunzione. Al fine di controllare le caratteristiche microstrutturali dei giunti e, conseguentemente, di aumentare le loro proprietà meccaniche, è necessario ottimizzare i parametri di saldatura: forma e dimensioni del pin, velocità di rotazione e di traslazione, carico applicato all’utensile. L’attrito che si genera nel contatto tra l’utensile ed il materiale, nel suo moto di roto-traslazione lungo la linea di giunzione, provoca un riscaldamento localizzato senza che venga mai raggiunta la temperatura di fusione, favorendo alti tassi di deformazione e il rimescolamento plastico dei lembi di saldatura [6-8]. La FSW è stata inizialmente sviluppata per la saldatura di leghe di alluminio, ma studi recenti hanno dimostrato come essa possa essere applicata con successo anche ai relativi compositi con rinforzo particellare [9-10] . Uno dei possibili problemi nell’applicazione della FSW ai CMM con rinforzo discontinuo è tuttavia costituito dall’usura dell’utensile, indotta dalla presenza di particelle ceramiche di elevata durezza [11]. Questa problematica può essere superata grazie alla saldatura lineare per attrito LFW, di cui si riporta uno schema in Fig. 1-b. Questa possibile alternativa alla FSW è nata con l’obiettivo di estendere l’applicazione della saldatura per attrito rotante ( Rotary Friction Welding , RFW) a componenti non assial-simmetrici e di forma complessa [12] . Figura 1 : Rappresentazione schematica dei processi (a) FSW [7] e (b) LFW [11]. I