• laser femtosecondo
• microscopia

SOMMARIO
Questo lavoro ha come oggetto l’analisi superficiale di componenti meccanici su scala nanometrica condotta utilizzando la microscopia a sonda, in particolare lo Shear Force Microscope (microscopio a forza di taglio, SHFM); lo SHFM permette di acquisire la topografia delle superfici analizzate, mediante una sonda aghiforme oscillante di dimensioni dell’ordine delle decine di nanometri, senza il contatto tra essa e la superficie. Disponendo della mappa topografica sotto forma di matrice numerica è possibile quindi determinare quantitativamente i parametri morfologici della superficie.
Le superfici analizzate sono state realizzate tramite lavorazione laser con impulsi ultracorti (800 fs) su acciaio inossidabile martensitico AISI 440C.
Il lavoro è diviso in due parti: la prima è lo studio topografico di marcature prodotte dal fascio laser con una unica passata; di queste sono state determinate le dimensioni della marcatura, e quindi calcolato il rateo di asportazione, in funzione dei parametri di lavorazione; inoltre sono state studiate le diverse tipologie di strutture periodiche (LIPSS, Laser Induced Periodic Surface Structure) che nascono sulla superficie lavorata. La seconda parte è l’analisi di microforature, in particolare ugelli di iniettori di motori ad accensione comandata, dei quali è stata analizzata, al variare dei parametri di lavorazione, la geometria delle strutture periodiche (LIPSS), come ad esempio orientamento, periodicità e rugosità.

ABSTRACT
The aim of this work is the surface analysis of mechanical components at nanoscale resolution using scanning probe microscopy, in particular the Shear Force Microscopy (SHFM); the SHFM allows to acquire the topography of surfaces, by a needle-like oscillating probe (diameter on order of tens of nanometers) with no contact between probe and surface. The topographic map is a numerical matrix that allows us to quantitatively determine the morphological parameters of surfaces.
The analyzed surfaces were made by laser machining with ultrashort pulses (800 fs) on martensitic stainless steel AISI 440C.
The work is divided into two parts: the first part is the study of engravings produced by laser beam with a single pass; the size of the incision was determined, and then calculated the material removal rate as a function of the process parameters; also various types of periodic structures (LIPSS, Laser Induced Periodic Surface Structure), which arise on the machined surface, were studied. The second part is the analysis of microholes, in particular fuel injection nozzles for spark-ignition engines; the geometry of the periodic structures (LIPSS), such as orientation, periodicity and surface roughness were studied, as function as the process parameters.