Local annealing of Al 6060 alloy using fiber laser to improve formability

The increase of new metallic materials for industrial components, has allowed a significant increase in research on new production unconventional processes. As part of the heat treatments a new frontier is the localization of the treatment in small areas , changing only the properties in these areas . In particular , this thesis , evaluates the feasibility and characterizes a localized annealing treatment, with the aid of a fiber laser source capable of providing an adequate amount of heat to the material , developing phenomena of recovery and recrystallization of an alloy aluminum ( 6000 series ) . Whereas , the low absorption of the radiation emitted from the fiber laser , of this metal , the process is difficult to perform . The verification of the feasibility was assessed through an analysis of the evolution of the hardness , the microstructure and the mechanical properties ( yield strength and UTS ) before and after the heat treatment of flat samples with different levels of deformation . The heat treatment developed was then applied on an industrial component , assuming replacement of the treatment in the oven with the laser . With the aid of a finite element simulation have been identified in the critical areas , and only on these has been realized treatment. After experimentally verified the effective reduction of the hardness and the evolution of the microstructure obtaining a recrystallized structure, ( in the laser treatment is limited to the surface layer ), some components treated with laser were inserted in the production process.

L’aumento di nuovi materiali metallici per la realizzazione di componenti industriali, ha permesso un notevole incremento di ricerche su nuovi processi produttivi non convenzionali. Nell’ambito dei trattamenti termici una nuova frontiera risulta la localizzazione del trattamento su aree ridotte, modificando solo in queste zone le proprietà. In particolare, questa tesi, valuta la fattibilità e caratterizza un trattamento localizzato di ricottura, con l’ausilio di una sorgente laser in fibra in grado di fornire un adeguata quantità di calore al materiale, sviluppando fenomeni di recupero e ricristallizzazione, su una lega di alluminio (serie 6000). Considerando, il basso assorbimento, della radiazione emessa da laser in fibra, di questo metallo, il processo risulta di difficile esecuzione. La verifica della fattibilità è stata valutata attraverso un analisi dell’evoluzione della durezza, della microstruttura e delle proprietà meccaniche (limite di snervamento e UTS) prima e dopo il trattamento termico su campioni piani con differenti livelli di deformazione. Il trattamento termico sviluppato è poi stato applicato su un componente industriale, ipotizzando la sostituzione del trattamento in forno con quello laser. Con l’ausilio di una simulazione ad elementi finiti sono state individuate le zone critiche e solo su queste è stato realizzato il trattamento. Dopo aver sperimentalmente verificato l’effettiva riduzione della durezza e l’evoluzione di una microstruttura ricristallizzata, (nel trattamento laser è limitata allo strato superficiale), alcuni componenti trattati con laser sono stati inseriti nel processo produttivo.