Caratterizzazione di giunti saldati di leghe di alluminio per impieghi aeronautici

Le leghe di alluminio sono vantaggiosamente utilizzate nell'ingegneria strutturale quando si richiede un elevato rapporto proprietà meccaniche / peso. Ancor oggi, le leghe di alluminio trovano larga applicazione in campo aeronautico, nonostante i recenti sviluppi facciano pensare ad una diffusione sempre più massiccia dei materiali compositi. Altri settori di impiego industriale delle leghe di alluminio sono quello motoristico (soprattutto nelle parti tiepide del motore, fino ai 250°C); quello ferroviario (come materiale nei treni ad alta velocità, in numerose applicazioni, anche strutturali); nella costruzione di telai di biciclette; nella costruzione di serbatoi e tubi in pressione (soprattutto, in condizioni criogeniche, grazie alla buona duttilità, anche a bassa temperatura, e resistenza a corrosione). Nella scelta della lega più idonea per una data applicazione concorrono vari aspetti quali resistenza meccanica, duttilità, lavorabilità, saldabilità e resistenza alla corrosione, in relazione anche alle condizioni ed alle temperature di esercizio. Per quanto riguarda i problemi inerenti la saldabilità, si deve considerare che, alle alte temperature raggiunte con le tecniche di saldatura per fusione, l’alluminio si lega con l’ossigeno formando allumina, la quale rimane come inclusione nei giunti, riducendone sensibilmente la resistenza meccanica e la tenacità a frattura. La saldatura per fusione delle leghe di allumino mediante arco elettrico (TIG, e MIG) o fascio laser, viene quindi effettuata sotto protezione di gas inerte. Di recente sviluppo è la saldatura per attrito (FSW - Friction Stir Welding), in cui non viene raggiunta la temperatura di fusione del materiale. Nella saldatura per fusione delle leghe di allumino, a seguito dell’introduzione di imperfezioni nei cordoni (come inclusioni, porosità ed altri difetti) e della formazione di zone termicamente alterate nel metallo base, deve essere posta una particolare cura nella progettazione e nella realizzazione delle giunzioni, che possono risultare in qualche modo critiche per l’intera struttura. In questo lavoro si vuole caratterizzare la saldabilità di tre leghe di alluminio appartenenti rispettivamente alle serie 5000 (leghe Al - Mg dette peraluman, utilizzate per impieghi strutturali in ambienti particolarmente corrosivi), 6000 (leghe Al – Si – Mg, dette anticorodal, con buona lavorabilità alle macchine utensili, trattate termicamente per ottenere l’indurimento mediante precipitazione) e 8000 (leghe miste, comprendenti le leghe Al-Li, di minor densità, 2,5 - 2,6 g/cm³ in base alla percentuale di litio presente in lega, molto resistenti a fatica e molto tenaci anche a bassa temperatura). Allo scopo soprattutto di sperimentare la saldabilità della lega Al-Li, che di recente sta riscuotendo interesse in campo aeronautico grazie alla riduzione di peso specifico dovuto all’alligazione con il litio, saranno realizzare, per un confronto, saldature TIG di lamiere di tre diverse leghe (5052, 6061 e 8090). I giunti saldati saranno esaminati attraverso controlli non distruttivi (liquidi penetranti ed indagine radiografica), le rispettive proprietà meccaniche saranno valutate mediante prove di trazione e misure di microdurezza Vickers effettuate nelle sezioni saldate. Le superfici di frattura dei campioni sottoposti a trazione saranno studiate mediante osservazioni di microscopia elettronica in scansione SEM.