Ricerca sulle strategie per lo smontaggio dei giunti bullonati nell'economia circolare

In today's context, where the words reuse and recycle are cornerstones, it is critical to develop methodologies that minimize damage to components used during disassembly operations. In this thesis, the objective was pursued to research and investigate the effectiveness of nondestructive methods for the disassembly of bolted joints. A significant role was assumed by vibrations, which, due to their oscillatory nature, can impair joint closure by considerably reducing the clamping force. This reduction facilitates disassembly while limiting the extent of damage to fasteners. Weathering, temperature variations and mechanical deformation are some of the phenomena to which joints are subjected during their normal use. For this reason, research has focused on studying bolted joints under different operating conditions, attempting to simulate the stresses to which they are subjected during their use, such as by subjecting specimens to heating and cooling cycles. To understand the positive impact and importance of an economic system based on the reuse and recycling of materials, including through nondestructive disassembly, the first part of this thesis provides an overview of the circular economy. The second part aims to provide an in-depth overview of the composition and main phenomena to which bolted joints, which are widely used in a variety of industries, are subject. As vibrations are intended to be exploited for the disassembly of joints, the third part briefly introduces piezoelectric materials and actuators, with the latter acting as vibration sources. The last part of the thesis presents a machine and tool (both designed and developed by Dipl.-Ing. Richard Blümel) made for disassembly of bolted joints, with an analysis of the extent of damage on the microstructure of the bolts by metallography. All tests and procedures were performed at the Mechanical Engineering Campus of the University of Hanover.

Nel contesto odierno, in cui le parole riutilizzo e riciclo sono punti cardine, è fondamentale sviluppare metodologie che minimizzino il danno ai componenti usati durante le operazioni di smontaggio. In questa tesi, si è perseguito l'obiettivo di ricercare e investigare l'efficacia di metodi non distruttivi per il disassemblaggio di giunti bullonati. Un ruolo significativo è stato assunto dalle vibrazioni che, a causa della loro natura oscillatoria, possono compromettere la chiusura del giunto, riducendo considerevolmente la forza di serraggio. Questa riduzione facilita lo smontaggio, limitando al contempo l'entità dei danni agli elementi di fissaggio. Agenti atmosferici, variazioni di temperatura e deformazioni meccaniche sono alcuni dei fenomeni a cui le giunzioni sono sottoposte durante il loro normale utilizzo. Per tale ragione, la ricerca si è concentrata sullo studio di giunti bullonati in differenti condizioni operative, cercando di simulare le sollecitazioni a cui sono soggetti durante il loro impiego, ad esempio sottoponendo dei provini a cicli di riscaldamento e raffreddamento. Per comprendere l'impatto positivo e l'importanza di un sistema economico basato sul riuso e il riciclo dei materiali, anche grazie allo smontaggio non distruttivo, la prima parte della tesi fornisce una visione d'insieme sull'economia circolare. La seconda parte ha lo scopo di offrire una panoramica approfondita sulla composizione e sui principali fenomeni a cui sono soggetti i giunti bullonati, ampiamente utilizzati in svariati settori industriali. Poiché si intende sfruttare le vibrazioni per il disassemblaggio dei giunti, la terza parte introduce brevemente i materiali e gli attuatori piezoelettrici, con questi ultimi che possono fungere da sorgenti di vibrazioni. L'ultima parte della tesi presenta un macchinario e un utensile (entrambi progettati e sviluppati dal Dipl.-Ing. Richard Blümel) realizzati per lo smontaggio dei giunti bullonati, con un'analisi dell'entità dei danni sulla microstruttura dei bulloni tramite metallografia. Tutte le prove e le procedure sono state eseguite presso il Campus di Ingegneria Meccanica dell'Università di Hannover.