Progettazione, realizzazione e validazione di una attrezzatura di laboratorio idonea alla conduzione di prove di fatica assiale sul componente biella

Il lavoro si è svolto nel reparto R&D della società Agrati di Veduggio con Colzano, azienda operante nel settore dei sistemi di fissaggio. La presente tesi ha lo scopo di progettare e realizzare un’attrezzatura idonea a valutare il comportamento a fatica di viti biella serrate direttamente sul componente reale, secondo la specifica richiesta dal cliente. L’attrezzatura permette il montaggio dell’assieme biella-viti su una macchina per prove di fatica assiale a risonanza magnetica. Questa tipologia di prova consente di supportare il cliente nella procedura di omologazione del prodotto. Dopo uno studio documentale relativo alle funzionalità della macchina di prova e del componente biella, il lavoro si è concentrato sulla progettazione e realizzazione al calcolatore di un primo modello solido semplificato dell’attrezzatura. La struttura è stata validata dapprima tramite l’ausilio delle nozioni della meccanica classica e attraverso le specifiche indicate nelle pertinenti norme internazionali (es. VDI 2230). La realizzazione di più simulazioni ad elementi finiti (un modello semplificato ed un successivo modello affinato, corrispondente alla geometria reale) ha consentito di confermare i calcoli preliminari e ha fornito nuove e dettagliate informazioni circa le sollecitazioni generate dai cicli di carico simulati. Ciò ha permesso di ottimizzare i carichi generati dal serraggio delle viti dell’attrezzatura, garantendone la completa funzionalità. La definizione dei disegni costruttivi, con particolare attenzione alle tolleranze dimensionali e geometriche, necessarie a garantire il corretto allineamento della biella con la macchina di prova, ha permesso la realizzazione degli attrezzi. La fase operativa del progetto ha previsto controlli dimensionali e delle caratteristiche del materiale, la realizzazione di un impianto di lubrificazione, la stesura di una procedura di montaggio, l’esecuzione di test su un primo componente reale e la conseguente validazione operativa degli attrezzi. I test effettuati hanno permesso la definizione di un diagramma di Wöhler approssimato e l’implementazione del metodo Stair-case per la determinazione della resistenza a fatica delle viti biella.