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Utilizzare l'equazione di Coffin-Manson per calcolare il numero di cicli termici

Gente,

Diamo un'occhiata a Patty e ai suoi amici…

Patty, Rob e Pete si stavano recando alla loro consueta riunione mensile, durante la quale, insieme al Professore, avrebbero discusso di un libro che stavano leggendo tutti. Il libro di questo mese riguardava il generale Leslie R. Groves.

Copertina del libro "Racing for the Bomb" di Robert S. Norris, che raffigura due foto in bianco e nero di uomini.

«Questo è stato uno dei libri più interessanti che abbiamo letto», ha esordito Pete all’inizio della riunione. «Credo che la maggior parte delle persone sia a conoscenza del genio tecnico degli scienziati coinvolti nel Progetto Manhattan, come J. Robert Oppenheimer e Richard Feynman, ma pochi apprezzano il contributo del generale Groves», ha proseguito Pete.

«Sono d’accordo», disse Rob. «Senza il coordinamento di Grove di quella mole impressionante di dettagli, grandi e piccoli, del programma, ci sarebbe voluto il triplo del tempo», proseguì.

«Esatto!» intervenne il professore. «Ha creato un’impresa da 20 miliardi di dollari per produrre i componenti della bomba in meno di tre anni. Chi altro avrebbe potuto farlo?»

«Una delle cose che mi è sembrata quasi comica è che era così bravo a mantenere il segreto sul progetto che la sua famiglia non aveva idea che stesse lavorando alla bomba finché la notizia non è apparsa sui giornali», esclamò Patty.

I quattro membri del club del libro hanno continuato a chiacchierare del libro per altri 20 minuti circa. Patty ha sentito vibrare il cellulare. Era un messaggio di Mike Madigan.

«Rob, Pete, sembra che Mike ci abbia affidato un altro incarico. Vuole che lo chiamiamo, quindi andiamo nel mio ufficio», suggerì Patty.

Sebbene tutti e tre frequentassero la facoltà di ingegneria dell’Ivy U, Mike Madigan, amministratore delegato di ACME, stipulò con loro un contratto in bianco per svolgere attività di consulenza part-time. La consulenza part-time è una pratica piuttosto comune nel mondo accademico, poiché aiuta i professori e il personale tecnico a tenersi aggiornati e, al contempo, a guadagnare un po’ di soldi.

Patty ha chiamato il numero di Mike e ha attivato il vivavoce.

“Abbiamo un cliente per il quale assembliamo televisori. Ogni televisore subisce 10.000 cicli di accensione/spegnimento nel corso della sua vita utile. La variazione di temperatura derivante da questi cicli va da 20 °C a 50 °C. Stiamo effettuando prove di ciclo termico sui circuiti stampati da 0 °C a 100 °C. Quanti cicli termici dovremo eseguire per eguagliare i 10.000 cicli in campo?” ha chiesto Madigan.

Patty sorrise tra sé e sé, poiché aveva appena risolto un problema simile per un seminario sull’affidabilità che stava preparando. La tecnica le era quindi ancora fresca nella mente.

«Devi usare l’equazione di Coffin-Manson », spiegò Patty.

«Ehi!» ridacchiò Mike, «Il problema è così grave da doverci preoccupare delle bare?»

«Il modello di Coffin-Manson serve a mettere in relazione la deformazione con le variazioni di temperatura. Ci aiuterà a calcolare il numero corretto di cicli», intervenne Rob.

Rob, Patty e Pete hanno tirato fuori le calcolatrici per vedere chi riusciva a trovare la risposta per primo. Pete ha vinto la gara.

«Ho ottenuto un fattore di accelerazione (AF) pari a 25», annunciò Pete con aria trionfante.

«D'accordo», sospirarono all'unisono Patty e Rob.

«L'equazione è piuttosto semplice», ha spiegato Patty. Guarda la figura qui sotto.

L'equazione per il fattore di accelerazione AF è pari al rapporto, racchiuso tra parentesi, tra ΔT test e ΔT campo, elevato a.

«Il fattore di accelerazione di Coffin-Manson per la saldatura senza piombo, m, è di circa 2,7», concluse Patty.

«Quindi, devi eseguire circa 400 (10.000/25) cicli nella camera di prova», disse Pete.

«Wow! Sono davvero sollevato», disse Mike, «pensavo che ci volessero 2.500 cicli termici o anche di più».

«Non è assolutamente possibile che avessimo avuto tempo a sufficienza per quel numero di cicli, ma 400 sono tranquillamente fattibili», concluse Mike con un sospiro di sollievo.

I quattro hanno chiacchierato ancora un po’ e poi si sono separati dopo aver risolto un altro problema di assemblaggio elettronico.

Salute,

Dr. Ron