Il laser in fibra nella saldatura tubo-piastra degli scambiatori di calore a fascio tubiero. Potenzialità e limiti rispetto alla convenzionale tecnologia TIG

Abstract: Il processo di scambio termico tra due fluidi è utilizzato in molte applicazioni industriali grazie alle numerose tipologie di scambiatori di calore. Questa tesi si focalizza sullo scambiatore a fascio tubiero. Nella produzione di questa tipologia di scambiatori nessun altro processo di lavorazione è ripetuto così frequentemente come il fissaggio dei tubi alla piastra. A oggi, per ottenere una totale tenuta fra tubo-piastra, l’unica strada percorribile è la saldatura orbitale TIG. Questa tecnologia presenta dei limiti, primi fra tutti la bassa velocità di saldatura e l’esigua profondità del cordone. Il mercato richiede tecnologie di produzione ad alta efficienza e prestazioni. Ottimizzando la saldatura si ha un considerevole risparmio in termini di tempo ed economici. È dunque fondamentale cercare, studiare e selezionare il processo più veloce e corretto. Il fissaggio dei tubi alla piastra deve soddisfare requisiti molto rigorosi. Deve essere in grado di resistere a forze importanti causate dalla pressione interna o dalla dilatazione termica della piastra tubiera, deve essere inoltre resistente alla corrosione. Il laser, non è ancora comparso sul mercato internazionale per la saldatura tubo-piastra, poiché lo sfruttamento del potenziale tecnologico di questo processo richiede un know-how globale molto approfondito e specifico, personale qualificato e costi elevati. Obiettivo di questa tesi è studiare l’affidabilità e la qualità della saldatura automatica orbitale laser tubo-piastra eseguendo un confronto tecnico-economico con la convenzionale tecnologia TIG, valutando la convenienza alla reale introduzione della tecnologia laser sul mercato internazionale nel processo di produzione degli scambiatori a fascio tubiero. Grazie alla Maus Italia, azienda leader del settore, è stato possibile realizzare la parte sperimentale eseguendo diverse prove su campioni di giunti tubo-piastra, utilizzando tubi con diametri e spessori differenti in modo da poter determinare vantaggi e svantaggi dei due processi nelle diverse opzioni. In ultimo è stato sviluppato un modello di costo per quantificare in termini economici l’investimento relativo alle tecnologie usate.