Analisi strutturali ed elastodinamiche di componenti meccanici risonanti ad altissima frequenza

L’attività svolta ha lo scopo di avviare uno studio di ricerca avanzato finalizzato alla definizione di metodologie per ottimizzare la progettazione dei componenti meccanici di sistemi di saldatura a ultrasuoni. Questo argomento è molto significativo vista la diffusione sempre crescente di questi sistemi nei processi tecnologici per la saldatura di diversi materiali. Ci si concentra sui sonotrodi e sulle loro proprietà dinamiche e meccaniche. Il sonotrodo è il vero utensile del processo, dato che è a diretto contatto con le parti da saldare, e risulta sottoposto a elevate tensioni e fenomeni affaticanti. Dato che i sonotrodi lavorano tipicamente a frequenze di risonanza di 20 kHz, si richiede che la loro vita utile raggiunga un elevatissimo numero di cicli di lavoro (ordine di 10^12 cicli). Oggigiorno, sono richiesti sonotrodi sempre più performanti in grado di saldare in maniera estremamente affidabile, ripetibile e veloce anche materiali a elevate resistenze e durezze e il limite principale del processo è la loro durata. L’ottimizzazione del progetto di un sonotrodo risulta quindi determinante per le prestazioni complessive di un sistema di saldatura a ultrasuoni. Lo strumento di modellazione più convincente per la progettazione di sistemi vibranti con componenti aventi geometria complessa appare il metodo degli elementi finiti. La sua applicazione in tale contesto è l’oggetto di indagine di questo elaborato, finalizzato all’individuazione delle caratteristiche geometriche che più influenzano la vita a fatica e il comportamento dinamico dei sonotrodi.