MONITORAGGIO IN-SITU DEL PROCESSO DI SALDATURA LASER MEDIANTE TERMOGRAFIA AD INFRAROSSI

I processi di saldatura laser che prevedono l’impiego di alte densità di energia sono caratterizzati da cicli termici instabili, le cui caratteristiche di riscaldamento e raffreddamento definiscono particolari regimi di lavorazione (conduzione o keyhole). La transizione tra questi regimi condiziona direttamente la dinamica del bagno di fusione (melt pool), la geometria della traccia e, in ultima analisi, la qualità finale della lavorazione. In tale contesto, la termografia a infrarossi si afferma come una metodologia di monitoraggio in-process e non invasiva estremamente efficace per monitorare la storia termica dell’intera lavorazione; tuttavia, la sua accuratezza è fortemente condizionata dalla natura dinamica del processo e dalle variazioni di emissività del materiale ad alta temperatura. Nel presente lavoro di tesi l’obiettivo principale è stato quello di definire e validare una procedura di calibrazione per una termocamera a infrarossi FLIR T1020, in grado di fornire valori di temperatura attendibili in presenza di variabilità dei parametri operativi. La sperimentazione è stata condotta su un provino in acciaio inossidabile AISI 410 impiegando una sorgente laser a fibra ad Itterbio (2 kW) per eseguire delle passate di fusione superficiale. Al fine di isolare l’interazione tra fascio laser e substrato della piastra e ridurre le interferenze ottiche, le prove sono state eseguite sull’impianto DED, disattivando l’apporto di polvere metallica. Le sequenze radiometriche sono state acquisite ed elaborate con apposito software FLIR Research Studio per poter estrarre i profili termici; a seguito, i dataset sono stati dapprima esportati in Excel e successivamente processati in ambiente Matlab, dove è stata implementata la procedura di calibrazione per ricostruire l’evoluzione delle temperature e correlare i dati termici con i parametri energetici derivati (densità di potenza, densità di energia ed energia lineare) al variare dei regimi di lavorazione. In particolare, l’obiettivo della procedura è stato stimare un ∆T calibrato a partire dal range medio di fusione del materiale, valore utilizzato successivamente per traslare e correggere i grafici dei profili termici.