Analisi e ottimizzazione della saldatura per diffusion bonding di laminati microcanalizzati = Analysis and optimization about micro-channeled laminates diffusion bonded

Il Diffusion Bonding (DB) è una tecnica di saldatura allo stato solido, in cui due oggetti accoppiati, generalmente entrambi metallici, sono sottoposti contemporaneamente ad alta temperatura e pressione, mediante le quali, gli atomi interfacciali dei due componenti si muovono, scambiandosi e legandosi tra di loro, facendo così sparire l’interfaccia di separazione dei due corpi ed ottenendo quindi un oggetto unico. Questa tecnica si basa su fenomeni di deformazione plastica iniziale, successivo scorrimento viscoso (creep) e diffusione che attivano e avvicinano le interfacce fino alla distanza interatomica necessaria alla formazione di un legame metallurgico stabile. Essendo la tecnica generalmente molto più lenta rispetto ad una saldatura per aggiunta di materiale fuso (brasatura), i due corpi, che sono entrambi totalmente riscaldati alla temperatura di esercizio, hanno modo e tempo di uniformare la temperatura evitando zone termicamente alterate (ZTA) e shock termici tipici delle saldature classiche. L’assenza della ZTA e la formazione di legami chimici stabili, porta ad avere proprietà meccaniche e microstrutturali molto superiori alle saldature classiche, vicine a quelle del materiale massivo: saldature per DB ben riuscite arrivano ad avere il 90% o più delle proprietà originali del materiale massivo di partenza. Il progetto, finanziato e gestito dall’azienda STV Italia S.r.l. ha lo scopo dell’ottenimento di un blocco compatto, a partire da una serie di laminati (in acciaio AISI 316LN) chimicamente incisi a formare una famiglia di canali. Le lamine saranno saldate attraverso la tecnica di Diffusion Bonding in condizioni HIP (hot isostatic pressing) al fine di ottenere un blocco unico canalizzato da utilizzare come scambiatore di calore (PCHE printed circuit heating exchanger). Per fare ciò risulta essenziale ottenere una buona saldatura, senza però deformare eccessivamente i canali. Questa tesi si pone l’obbiettivo di introdurre ed analizzare la teoria alla base del funzionamento del DB, e discutere i risultati delle varie prove atte al raggiungimento delle migliori proprietà fisico-meccaniche-metallurgiche dei PCHE ottenuti per DB.