Come la tecnologia laser assiste la lavorazione di leghe difficili da tagliare?

Il principio fondamentale su cui si basa la lavorazione laser assistita è la capacità del laser di indurre un riscaldamento localizzato e controllato della zona di taglio. Questo riscaldamento provoca un ammorbidimento temporaneo del materiale, riducendo la durezza e la resistenza al taglio senza alterare in modo permanente le caratteristiche strutturali della lega. Il risultato è una significativa riduzione delle forze di taglio, che si traduce in una diminuzione dell’usura degli utensili e un incremento della velocità di lavorazione. Questo meccanismo risulta particolarmente efficace per materiali come le leghe di titanio, il nichel superlegato Inconel 718 o i compositi CFRP-Ti6Al4V, noti per la loro elevata resistenza meccanica e bassa conducibilità termica.

La fase α, caratterizzata da elementi stabili come alluminio, carbonio, ossigeno e azoto, conferisce proprietà di bassa resistenza meccanica ma è fondamentale per la stabilità termica. L’alluminio è l’elemento legante predominante in questa fase e svolge un ruolo cruciale nell’incremento della resistenza meccanica a temperature sia normali sia elevate, riducendo contemporaneamente la densità specifica e aumentando il modulo elastico del materiale. La fase β, invece, contiene elementi come vanadio, azoto e cromo, che determinano proprietà meccaniche fondamentali come la resistenza a trazione ultima e la durezza. Il carattere laminare della struttura beta con inclusioni di alfa secondaria influisce in modo determinante sulle prestazioni globali dell’lega, specialmente durante i processi di lavorazione meccanica e termica.

L’analisi di questi dati è indispensabile per comprendere il comportamento dell’lega durante la lavorazione meccanica, specialmente nelle tecnologie avanzate come la lavorazione con scarica elettrica assistita da ultrasuoni (US-EDAM). La fase β, più dura e resistente, reagisce diversamente sotto sollecitazioni termiche e meccaniche rispetto alla fase α, generando un’interazione complessa tra microstruttura e proprietà macroscopiche. Le condizioni di lavorazione, quali la velocità di taglio, la profondità di passata e la frequenza delle vibrazioni ultrasoniche, devono essere attentamente controllate per preservare l’integrità superficiale e minimizzare l’usura degli utensili.

Un’ulteriore considerazione riguarda l’importanza di utilizzare strumenti e tecniche di analisi avanzate, come la microscopia elettronica a scansione (SEM), la spettroscopia a dispersione di energia (EDS), la microdurezza e la profilometria 3D, che permettono di valutare in modo preciso le caratteristiche superficiali e la composizione chimica post-lavorazione. Solo attraverso un’analisi integrata della microstruttura, delle proprietà meccaniche e dei parametri di processo è possibile ottimizzare le prestazioni della lega Ti–6Al–4V in applicazioni critiche, come l’industria aerospaziale e biomedicale, dove la combinazione di leggerezza, resistenza e biocompatibilità è imprescindibile.