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Progettazione assistita di un componente per autotrazione in resina termoplastica e studio del processo di produzione

Il presente lavoro di tesi riguarda la riprogettazione di un particolare di un autocarro a trazione integrale, maturata durante la mia esperienza formativa presso l’azienda Durso s.r.l. L’obiettivo preposto è la sostituzione dell’attuale materiale in uso, con una resina termoplastica, e la successiva individuazione del processo di lavorazione adatto a tale componente. È noto che la facilità di lavorazione delle resine termoplastiche, nonché la loro economicità, rispetto ai materiali convenzionali, offrono un’elevata competitività alla produzione industriale. A valle di un’analisi complessiva del comparto produttivo, la prima fase dell’elaborato è focalizzata sulla scelta del particolare adatto, tenuto conto delle caratteristiche e della processabilità di ognuno. Da quest’indagine si è optato per la riprogettazione del convogliatore in vetro-resina, presente nel sistema di raffreddamento dell’autocarro FARMER SV. Ne consegue che, da un punto di vista tecnologico, la lavorazione in resina termoplastica è affidata al processo di termoformatura. Quest’ultima risulta essere una tecnologia molto semplice ed intuitiva, in quanto non si avvale della fusione, ma produce manufatti per mezzo della deformazione plastica di un semilavorato, portato allo stato gommoso. La riprogettazione del convogliatore, è stata realizzata mediante l’ausilio del software CAD Solidworks 09; la geometria in esame è sostanzialmente dovuta a vincoli di natura costruttiva, presenti nel sistema di raffreddamento dell’autocarro, in cui le modifiche principali hanno tenuto conto sia del materiale scelto che del processo di produzione. Una volta ottenuta quella che è la struttura finale del componente, infine, ho realizzato lo stampo. Poiché la termoformatura, consente l’impiego di un singolo stampo, maschio o femmina, con conseguente riduzione dei costi d’esercizio, ho optato per l’utilizzo dello stampo maschio associato ad un processo di formatura cosiddetto ‘a vuoto’. Successivamente, mediante un’analisi numerica agli elementi finiti, che consente una simulazione delle possibili condizioni di esercizio del componente, ho individuato la resina termoplastica adatta. In questa fase ho utilizzato il software Ansys 12.1. Si sottolinea che nel caso in esame, gli unici carichi da valutare sono, per lo più termici, in quanto il convogliatore, distanziando le ventole dal radiatore, risulta costantemente investito dal flusso d’aria calda che fuoriesce da quest’ultimo. La simulazione numerica è stata supportata da una serie di prove sperimentali, atte al campionamento delle temperature del flusso d’aria mediante l’applicazione di termocoppie, posizionate all’uscita e all’ingresso del radiatore, permettendo così la stima dell’entità dello scambio termico presente. Confrontando i risultati ottenuti per le varie termoplastiche, a parità dei carichi termici, la scelta è ricaduta sul policarbonato, in quanto presenta la più bassa deformazione elastica equivalente. L’analisi numerica, dunque, fornisce un modo per certi aspetti abbastanza versatile per controllare la qualità del prodotto termoformato, soprattutto nella fase iniziale della progettazione. Attraverso la realizzazione di un opportuno modello, sarà dunque possibile analizzare e capire gli effetti di ciascun parametro che si intende controllare, permettendo così un miglioramento del processo e minimizzando gli eventuali errori che ne derivano da una messa in prova.

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1 Introduzione: obiettivi del progetto Il presente lavoro di tesi è stato sviluppato durante l’esperienza formativa presso l’azienda Durso s.r.l., con l’obiettivo di analizzare e razionalizzare particolari di un autocarro a trazione integrale, ai fini di conseguire un abbattimento dei costi di produzione: tutto ciò si è tradotto con l’individuazione di uno o più componenti adatti alla riprogettazione, ipotizzando così, un’alternativa all’attuale materiale usato e, conseguentemente, lo sviluppo dell’opportuno processo di produzione. Il materiale che si intende usare, è una resina termoplastica, la cui tipologia sarà scelta in funzione delle condizioni operative a cui il particolare dovrà lavorare. Da un punto di vista tecnologico, la lavorazione in resina termoplastica è affidata al processo di termoformatura, infatti, rispetto ai materiali convenzionali, le resine termoplastiche presentano dei vantaggi sia in termini di costo, che di lavorabilità, anche se non sempre è possibile utilizzare questi materiali, in quanto possiedono dei limiti che in determinate applicazioni risultano vincolanti. La termoformatura è una tecnologia molto semplice ed intuitiva, non si avvale della fusione, ma produce manufatti per mezzo della deformazione plastica di un semilavorato portato allo stato gommoso. La termoformatura moderna parte da un semilavorato: una foglia in rotoli oppure una lastra piana. Ha delle analogie con il soffiaggio dei corpi cavi, dove viene deformato un semilavorato allo stato gommoso, una preforma iniettata oppure un tubo estruso. Analogamente all’estrusione-soffiaggio, il manufatto termoformato deve essere liberato dallo sfrido con una lavorazione meccanica successiva ( cesoiatura, contornatura con utensile rotante o taglio con laser). Il procedimento riesce a dare il meglio di sè nel caso di manufatti piuttosto grandi, moderatamente sagomati, a spessore costante, e con sottosquadro nelle possibilità della tecnologia. Lo stampo è “uniface”, modella il manufatto con una sola superficie, può essere sia positivo (stampo “maschio”) sia negativo (stampo “femmina”). La sagomatura della lastra avviene principalmente per mezzo del vuoto, che agisce in modo da far aderire la lastra allo stampo freddo (da alcuni viene perciò detta formatura a vuoto ), sino a che il manufatto non abbia raggiunto la temperatura adatta. A valle di queste considerazioni, 7

Laurea liv.II (specialistica)

Facoltà: Ingegneria

Autore: Francesco Roselli Contatta »

Composta da 124 pagine.

 

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