Sviluppo di modelli sperimentali, numerici e predittivi della vita a fatica di componenti per macchine automatiche

Questa tesi di dottorato analizza la caratterizzazione sperimentale e numerica di pinze elastiche impiegate nei caricatori automatici di barre, con l’obiettivo di migliorarne le prestazioni meccaniche, l’accuratezza dimensionale e la resistenza a fatica. Due acciai legati, 60MnSiCr4 e 52SiCrNi5, sono stati analizzati in diverse condizioni di trattamento termico mediante prove di trazione e di fatica a flessione rotante, in conformità alle norme ISO 6892-1 e ISO 1143. I risultati hanno evidenziato che il 52SiCrNi5 offre prestazioni superiori, mostrando minori distorsioni dopo il trattamento termico e una maggiore resistenza a fatica, in particolare quando trattato per ottenere una durezza di 47 HRC, individuata come condizione ottimale per applicazioni industriali. Inoltre, i risultati di fatica sono stati rielaborati passando da regimi di carico completamente alternato a carichi pulsanti mediante il criterio di Goodman–Haigh, al fine di renderli applicabili alle reali condizioni operative. Sono state inoltre condotte analisi agli elementi finiti per valutare l’influenza dei parametri geometrici sulla distribuzione delle tensioni e sulla forza di serraggio. Campagne virtuali fattoriali complete e modelli di regressione multivariabile hanno consentito lo sviluppo di equazioni predittive che correlano la geometria alla risposta meccanica. È stato implementato un approccio di progetto inverso tramite il Solver di Microsoft Excel, che consente l’ottimizzazione automatizzata della geometria della pinza in funzione di obiettivi meccanici prefissati, anche combinati tra loro. La ricerca propone una metodologia integrata e data-driven che combina validazione sperimentale, modellazione analitica e ottimizzazione, fornendo un quadro efficiente per il progetto predittivo di componenti meccanici ad alta precisione.