Protocollo di prove accelerate per la durabilità strutturale di molle di sospensione per gruppi lavanti

Il lavoro di tesi di seguito esposto, eseguito in collaborazione con Electrolux S.p.A., propone l’obiettivo di definire protocolli di prove accelerate per garantire la durabilità strutturale di molle di sospensione di gruppi lavanti. Nel caso specifico l’indagine viene condotta sulle macchine E6WD-1400 RPM 9 Kg ed E6WD-1600 RPM 8 Kg. La problematica principale con cui l’azienda si sta fronteggiando consiste nella rottura prematura delle molle di sospensione; tali molle sono soggette a carichi ciclici con spostamento medio ed ampiezza di spostamento variabili in modo random, a seconda del carico di biancheria, dello sbilanciamento della stessa all’interno del cestello, della quantità d’acqua e della velocità di rotazione del cestello. Le fasi ritenute “più affaticanti” sono da associarsi alle velocità critiche comprese nella fascia di velocità 220 e 320 RPM, per le quali il cestello e dunque la vasca raggiungono la risonanza e la fase di centrifuga; quest’ultima si distingue in “intermediate spin” e “maximum spin” e raggiunge rispettivamente le velocità di 1200 RPM e 1400 RPM. Entrambe le fasi citate sollecitano con le massime ampiezze di spostamento le molle. La rottura delle molle di sospensione del gruppo lavante pregiudica l’integrità e il funzionamento della macchina stessa; per questo principale motivo è stata eseguita una campagna di prove sperimentali su molle di trazione prodotte da due fornitori esterni di Electrolux: “Mevis” e “Mollfam”. Primariamente ci si è concentrati sull’esecuzione di prove a fatica in controllo di spostamento con macchina servoidraulica “MiniBionixII” messa a disposizione dal DII dell’Università di Padova, tali prove sono state eseguite con il preciso intento di determinare alcune curve di Woehler a diversi spostamenti medi costanti. Successivamente sono state analizzate le superfici di frattura mediante acquisizioni digitali, ottiche e al SEM, al fine di determinare la presenza e l’entità dei difetti superficiali o interni da cui innescano e propagano le cricche per fatica. Si è proceduto quindi con una campagna di raccolta dati nella sede Electrolux di Porcia, all’interno del “Validation Lab”, acquisendo, mediante trasduttori lineari a filo posizionati in parallelo alle molle gli spostamenti applicati alle molle stesse durante le varie fasi di lavaggio. Oltre ad aver raccolto informazioni sugli spostamenti, è stata valutata costantemente la velocità di rotazione del cestello durante tutte le prove effettuate, così da poter sovrapporre le informazioni e verificare quale fase di lavaggio manifesti gli spostamenti di maggior entità. I dati di spostamento raccolti, sono stati successivamente elaborati con software per analisi “Look” e “Famos”, in particolare si è applicato il metodo “Rain-Flow” che ha permesso di riorganizzare le storie di carico, che ricordiamo essere random, secondo spettri di carico ad ampiezza decrescente. In tal modo è stato possibile applicare le teorie del danneggiamento di Miner, e definire un’ampiezza di carico equivalente. È stata effettuata una campagna di prove a fatica in ampiezza variabile che ha consentito di determinare l’indice di danno effettivo a rottura. Sono stati costruiti spettri di carico equivalenti, con lo scopo di replicare in macchina di prova servoidraulica una storia di carico fedele a quella reale e sono infine state analizzate le superfici di frattura, verificando la presenza delle tipiche linee di spiaggia. Il seguente lavoro di tesi è terminato definendo un protocollo di prove velocizzate ed equivalenti che permettano all’azienda Electrolux S.p.A. di definire precisi requisiti di durata e precisi metodi di prova da far rispettare alle aziende esterne fornitrici. La definizione di tale protocollo mira a garantire l’effettiva durabilità strutturale delle molle in utilizzo, salvaguardando l’azienda e il consumatore.