Abbinare un dado a un bullone: classe di qualità, altezza, ingranamento e dado a flangia contro dado esagonale

Abbinare la classe del dado alla classe del bullone — e riverificarla quando il bullone cambia

Un dado più debole del bullone sposta la rottura sul dado, così il giunto cede nel componente meno costoso invece di quello progettato. Un bullone di grado 8 con un dado di grado 2 si rompe al dado, ed è per questo che i due gradi si abbinano anziché scegliere in modo indipendente ¹⁶. La stessa logica percorre le tabelle di trattamento della fragilizzazione da idrogeno: vi si abbinano dado grado 8 con bullone 8.8, dado grado 10 con bullone 10.9 e dado grado 12 con bullone 12.9, e ogni abbinamento porta la propria fascia di durezza ¹⁴. Quelle fasce sono una conseguenza dell'abbinamento, non un criterio di selezione a sé. L'abbinamento non è permanente. Un dado che ha funzionato con un bullone di classe 10.9 non va riportato automaticamente quando il bullone passa a 12.9. La classe di dado richiesta, l'altezza del dado, l'ingranamento della filettatura e la capacità rispetto al carico di prova vanno tutti riverificati ¹⁸. Se state ancora scegliendo il bullone stesso, le definizioni delle classi di qualità sono esposte in Cosa codificano le classi di qualità dei bulloni 8.8, 10.9 e 12.9. Ciò che le fonti non danno è il rapporto numerico di carico di prova che definisce una coppia accoppiata, né una tabella delle sostituzioni ammesse a classe inferiore. Chiedete al fornitore dei dadi di dichiarare il carico di prova che il suo dado sviluppa contro la vostra classe di bullone, invece di presumere che un gradino in basso sia sicuro.

Fissare altezza del dado e ingranamento della filettatura dal materiale più tenero

La lunghezza di ingranamento è governata dal più tenero dei due materiali filettati, perché è quello che si strappa. Un elemento di fissaggio in acciaio nell'alluminio richiede almeno 1,5 volte il diametro nominale di ingranamento, contro 1 volta per l'acciaio ²⁰. La ragione è la durezza: l'alluminio si colloca intorno a 60–80 HV contro 250–370 HV per gli acciai strutturali, quindi una coppia di serraggio scritta per acciaio su acciaio strappa le filettature in alluminio ²⁰. Quella sola regola è l'unico valore numerico di ingranamento che le fonti danno. Un calcolatore dello strappo della filettatura tratta la lunghezza minima di ingranamento come un risultato calcolato dalle aree di taglio della filettatura e dalle resistenze dei materiali, ma non pubblica alcun insieme di regole generale ². Quindi, per un dado in acciaio su un bullone in acciaio, non date per scontato che «1 volta» sia tutta la storia: è il valore enunciato per quel caso, non un minimo validato per ogni diametro e classe. L'altezza del dado è l'altra metà della stessa domanda, ed è dove le prove sono più sottili. Nessuna fonte qui dà un'altezza minima del dado per sviluppare la piena resistenza del bullone per una data filettatura e classe, e nessuna definisce le altezze dello stile 1 rispetto allo stile 2. Indicate l'altezza come quota che rinvia alla norma di prodotto del dado e pretendete che il fornitore confermi che il dado sviluppa il carico di prova del bullone a quell'altezza. Se il vostro giunto è una vite in un materiale di base più tenero anziché un dado, la stessa logica di strappo è sviluppata in Viti in acciaio nell'alluminio: quanto ingranamento previene lo strappo della filettatura?.

Decidere se, in questo giunto, la flangia sostituisce la rondella

Una flangia distribuisce la forza di serraggio su una superficie di appoggio più ampia e può svolgere il compito della rondella, ma è una valutazione giunto per giunto, non una regola. Omettere la rondella su un collegamento strutturale riduce la superficie di appoggio efficace e accresce il rischio di strappo locale ¹⁶. E dove una norma di collegamento vieta spessori e rondelle, la flangia non rimuove quel divieto — l'impatto su progettazione e installazione del collegamento va valutato ⁵. Dove la rondella può davvero essere eliminata, il guadagno riportato viene dal numero di pezzi, non dal prezzo del dado. Una linea di macchine agricole ha sostituito bullone più rondella elastica più rondella piana con un unico bullone a flangia: il tempo di assemblaggio è passato da 42 s a 18 s per giunto e i giunti difettosi dal 2,1% allo 0,3%, contro un costo unitario maggiore di 0,04 $ e un risparmio di manodopera di 0,21 $ per giunto ²⁹. È un caso riportato da un solo produttore, non una relazione di prezzo generale. Le flangie seghettate aggiungono alla distribuzione del carico una seconda funzione: le seghettature mordono la superficie del giunto e forniscono presa meccanica ²⁶. Se quella presa sostituisca o meno un dispositivo di bloccaggio separato è una decisione distinta da quella di se la flangia sostituisce la rondella.

Scegliere il dispositivo di bloccaggio in funzione della temperatura di servizio

Un dado autofrenante a coppia prevalente merita di essere specificato solo se il giunto lo richiede, e la scelta tra versione con inserto e interamente metallica è guidata soprattutto dalla temperatura. I dadi frenati con inserto in nylon perdono efficacia al salire della temperatura; l'usuale intervallo di funzionamento fissato dalla ISO 2320 è limitato a -50 °C/+120 °C ⁴. I dadi interamente metallici a coppia prevalente usano, invece dell'inserto, una sezione di filettatura deformata o deformata ellitticamente, creando un'interferenza contro le filettature del bullone che persiste dopo il montaggio, e si adattano ad ambienti ad alta temperatura dove il nylon fallirebbe ²⁶. Li distingue anche la riutilizzabilità. I dadi con inserto in nylon non sono raccomandati per il riutilizzo ⁴, mentre i dadi interamente metallici a coppia prevalente possono essere riutilizzati un numero limitato di volte prima che la coppia prevalente scenda sotto specifica ²⁶. Se il vostro assemblaggio è manutenuto in campo, quella differenza conta più del prezzo unitario. Un fornitore di dadi frenati con inserto in nylon dichiara che l'efficacia di bloccaggio si mantiene fino a 250 °F grazie a un inserto in nylon tipo 6/6 stabilizzato termicamente ²⁴. È una dichiarazione del fornitore sul proprio prodotto e sta al di sopra dell'intervallo ISO 2320; i due valori sono confrontati nella tabella sottostante.

Scegliere materiale e rivestimento del dado perché non si corroda per primo

Una pila galvanica tra metalli diversi spinge la corrosione della parte meno nobile, quindi il dado deve trovarsi vicino al bullone e al componente serrato nella serie galvanica, oppure esserne isolato. L'approccio pratico è usare un fissaggio dello stesso materiale del componente unito, o di uno molto vicino sulla scala galvanica ³⁰. Alcune coppie mostrano grandi differenze di potenziale e vanno evitate o fortemente isolate: acciaio al carbonio con acciaio inossidabile, e alluminio con acciaio inossidabile, sono entrambe in quell'elenco ³¹. Si noti che il rischio dipende dall'ambiente — una coppia teoricamente rischiosa può comportarsi adeguatamente in un ambiente secco e controllato, mentre una coppia compatibile può comunque soffrire in esposizione all'acqua salata ³¹. Il legno trattato è un caso a sé con risposta chiara. I fissaggi standard zincati si corrodono rapidamente a contatto con i legnami moderni trattati sotto pressione (ACQ/CA), quindi fissaggi zincati a caldo o in acciaio inossidabile sono richiesti per strutture di ponti in legno, pali di recinzione e ogni collegamento strutturale su legno trattato ¹⁶. Se il vostro giunto mescola metalli anziché legno, la quota di rivestimento stessa è trattata in Leggere la specifica di un rivestimento di fissaggio.

Indicare certificato e prove di ispezione prima di accettare il lotto

I lotti di fissaggi ad alta resistenza vengono rilasciati sulla base di prove sperimentali, non del solo contrassegno, quindi il certificato e le prove per lotto vanno indicati nell'ordine di acquisto. Per l'acquisto di fissaggi ad alta resistenza, le fonti descrivono i seguenti punti come requisiti tipici.

• Richiedere la prova di durezza al 100% del lotto di produzione ³³
• Richiedere il controllo con particelle magnetiche ³³
• Richiedere la prova sotto carico sostenuto secondo ASTM F519 o equivalente per ogni lotto di produzione ³³
• Confermare nell'ordine il contrassegno del dado e il tipo di certificato desiderato — le fonti qui non stabiliscono quale forma di certificato sia obbligatoria

Flangia contro esagonale più rondella: cosa mostra davvero il caso riportato

Il risparmio riportato viene dall'eliminazione della movimentazione delle rondelle, non dal prezzo del dado, quindi il caso si trasferisce solo dove la rondella può davvero essere eliminata. Le cifre sotto sono il prima/dopo riportato da un solo produttore su una sola linea di assemblaggio ²⁹; non sono un riferimento generale di prezzo o manodopera.

L'unico valore su cui le fonti discordano

Le due fonti seguenti danno limiti di temperatura diversi per il bloccaggio con inserto in nylon, e la differenza decide se un inserto in nylon è accettabile alla vostra temperatura di servizio. Entrambi i valori restano qui visibili perché nessuno dei due è un limite generale di settore.

Domande frequenti

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