Issue 12

C. Clienti et alii, Frattura ed Integrità Strutturale, 12 (2010) 37-47; DOI: 10.3221/IGF-ESIS.12.04 39 In questo quadro complesso, è stato definito dai partners del progetto, quale esempio di applicazione della metodologia di possibile controllo di qualità, lo sviluppo di una simulazione su una cella d’assemblaggio marmitte esistente in Magneti Marelli Exhaust System Industrial Management Technology, presso l’impianto di Venaria (TO). Il dispositivo oggetto di studio è una staffa sostegno tubazioni per sistemi di scarico automobilistico, che viene fissata sotto la vettura e che subisce, nel corso del proprio ciclo vita, sollecitazioni a fatica. Essa viene saldata con un processo MIG a filo continuo. D ESCRIZIONE DELL ’ INDAGINE irettamente dalla linea di produzione, è stata estratta una prima serie di componenti. La staffa è connessa al tubo tramite due cordoni di saldatura, si presenta con la medesima curvatura del tubo per l’intera lunghezza del cordone, per assumere successivamente una forma rettilinea. Il tratto di tubazione campione (Fig. 1) presenta una lunghezza complessiva di circa 75 mm e diametri esterno ed interno pari a 42 mm e 39 mm rispettivamente. Una seconda serie di componenti, di tipo diverso, presenta invece una lunghezza del tratto di tubazione di circa 220 mm, definita a seguito delle indicazioni derivante dalle prime prove sperimentali, con gli stessi diametri del tubo (Fig. 2). La staffa è connessa al tubo da un solo lato tramite un cordone di saldatura; presenta inizialmente la medesima curvatura del tubo per tutto il tratto di saldatura, per poi assumere una doppia curvatura ed a seguire una forma rettilinea, in modo tale da aumentare, per esigenze applicative, l’eccentricità fra asse tubo ed asse staffa. Figura 1 : Prima serie di componenti. Figura 2 : Seconda serie di componenti. In accordo con le indicazioni fornite da Magneti Marelli, entrambe le campionature sono state sollecitate, in questa prima fase, con forze agenti in direzione coassiale all’ultimo tratto della staffa. Al fine di definire le caratteristiche della macchina di prova si è proceduto alla determinazione dell’ordine di grandezza della resistenza dell’intero componente (tubo–saldatura–perno) attraverso un calcolo approssimato della resistenza del cordone di saldatura. E’ stato stimato che il carico di rottura della saldatura ad angolo per i componenti del primo tipo (doppio cordone di saldatura) è di circa 28kN; di circa la metà per i componenti della seconda campionatura (un solo cordone di saldatura). Individuati gli ordini di grandezza delle condizioni di sollecitazione dei componenti, sono state scelte le macchine di prova: Instron 8501 configurata per prove assiali fino a 100kN, per i test sui componenti della prima campionatura, e Instron 8872, configurata per prove assiali fino a 25kN, per i test su quelli della seconda campionatura. E’ stato necessario studiare, progettare e realizzare opportuni supporti che permettessero l’applicazione del carico desiderato. Relativamente alla prima tipologia di campioni, sono stati effettuati diversi studi preliminari di ancoraggi per collegare il componente alla Instron 8501 tra la cella di carico (in alto) e l’attuatore (parte inferiore della macchina di prova). In Fig. 3 si riportano la sequenza delle proposte vagliate e l’ancoraggio adottato (nella parte inferiore della figura), tralasciando per esigenze di spazio le considerazioni che ne hanno motivato la scelta. Le verifiche, analitica e mediante analisi FEM, hanno consentito la determinazione della più idonea geometria dell’ancoraggio (Fig. 4). Si evidenzia soltanto il fatto che la forma dei campioni non presenta alcun asse o piano di simmetria, e considerato che gli assi del perno e del tubo sono sghembi, si è proceduto allo studio di una struttura di ancoraggio che consentisse con manovre semplici la D