Filettature ISO metriche vs UNC/UNF: si possono considerare intercambiabili?

Escludere l'abbinamento di filettature M e UNC/UNF prima del rilascio dei disegni

Entrambi i sistemi di filettatura condividono un angolo di filetto di 60°, ed è per questo che una vite metrica può sembrare avviarsi in un dado polliciario ¹⁹. Non si accoppierà correttamente: le norme su passo e tolleranze differiscono, quindi i filetti vengono a contatto solo su una piccola frazione della superficie dei fianchi ¹⁹. Il collegamento quindi si trancia sotto coppia, si allenta sotto vibrazione o si inceppa a metà montaggio ¹⁹. Nelle applicazioni strutturali, per fluidi o critiche per la sicurezza, le conseguenze sono descritte come potenzialmente catastrofiche ¹⁹. Il divario dimensionale è evidente prima ancora di considerare la forma del filetto. Un capo-cantiere che sostituisce una vite da 3/8 di pollice con una vite M10 lavora con una variazione di diametro di circa il 16% ¹⁵. Quella cifra è un'osservazione specifica della fonte, da un contesto di acquisto, non un limite di settore, ed è il motivo per cui le unità di misura vanno poste dal primo giorno come parametro di specifica non negoziabile ¹⁵. Per l'acquirente, la conseguenza pratica è che il disegno deve designare un unico sistema di filettatura per ogni coppia filettata — vite, dado, foro filettato e ogni inserto filettato. Un progetto che lascia aperta la scelta fino all'approvvigionamento è il progetto che subisce la sostituzione.

Il passo si specifica in due modi diversi, quindi la taglia nominale non basta

Le filettature metriche sono definite dal passo in millimetri — la distanza tra creste adiacenti del filetto ¹⁹. Le filettature polliciari UNC/UNF sono definite dai fili per pollice (TPI) ¹⁹. Le due convenzioni non sono direttamente convertibili senza calcoli, quindi una corrispondenza di taglia nominale non implica una corrispondenza di passo ¹⁹. Questo è il meccanismo dell'incompatibilità. Un acquirente che confronta una taglia M con un elemento di fissaggio Unified di taglia vicina confronta un passo in millimetri con un numero di fili per pollice, e i due non cadranno sulla stessa geometria dei fianchi. Le fonti non pubblicano i diametri nominali e i passi delle coppie comunemente confuse in entrambe le unità, quindi il confronto va fatto a partire dalle norme di riferimento e non da una tabella di sostituzione. Sul lato metrico, il quadro dimensionale e delle tolleranze è definito dalle norme ISO 68, 261, 262, 724, 965-1/2/3 e 1502, e le filettature prodotte secondo tali norme sono intercambiabili con ANSI/ASME B1.13M ³¹. Quella intercambiabilità resta interna al sistema metrico — non si estende alle filettature Unified.

Le specifiche di rivestimento valgono per entrambi i sistemi; le norme di controllo no

Una specifica di rivestimento può essere applicata a entrambi i sistemi di filettatura. La ISO 10683:2018 si applica esplicitamente agli elementi di fissaggio con filettature non ISO metriche, incluse le UNC/UNF, e il processo e i requisiti di rivestimento sono identici indipendentemente dalla norma di filettatura ². A cambiare è la verifica con calibri: accanto alla specifica di rivestimento vanno indicate le norme appropriate di controllo delle filettature, come BS 84 o ASME B1.1 ². L'ispezione segue la stessa divisione. Quando l'acquirente richiede l'ispezione dimensionale dei pezzi, deve fornire allo zincatore gli attrezzi e i calibri di ispezione necessari ¹³. Le fonti non dichiarano se un solo calibre possa verificare sia filettature metriche sia polliciari, e le diverse norme di controllo citate implicano che servano calibri separati ². Quindi la voce di rivestimento del disegno può essere comune a tutto l'assieme; la voce di controllo e ispezione no. Se il disegno mescola sistemi di filettatura, deve designare una norma di controllo per ciascuno.

Uguagliare la resistenza nominale a trazione non rende due elementi di fissaggio equivalenti

L'acciaio inossidabile A4-80 e la classe di resistenza 8.8 hanno entrambi una resistenza nominale a trazione di 800 MPa, ma non sono automaticamente equivalenti ²⁸. La resistenza minima di prova o a snervamento, la duttilità, la durezza, l'attrito, la risposta alla serraggio e il comportamento a gripaggio possono tutti differire, e una variazione di materiale può alterare la dispersione del precarico e il comportamento a fatica anche se le dimensioni della vite restano identiche ²⁸. Lo stesso schema compare negli elementi di fissaggio strutturali in serie polliciari. Le viti di grado 8 (SAE J429) hanno livelli di resistenza simili alle viti A490 (ASTM F3125), ma sono prodotte secondo norme diverse e in genere non sono intercambiabili nelle applicazioni in carpenteria metallica senza approvazione dell'ingegneria ²⁷. Per un acquirente che sceglie tra un elemento M e uno UNC/UNF di resistenza nominale simile, il criterio non è la cifra vistosa della trazione. Sono la resistenza di prova/a snervamento, la duttilità, l'attrito e la risposta alla serraggio per il diametro specifico e l'edizione della norma ²⁸. Le fonti non pubblicano dati sull'area resistente, sul carico di prova o sulla resistenza a fatica per le taglie metriche e polliciari equivalenti, quindi quel confronto deve venire dalle norme o dai dati di prova del fornitore.

Se a comandare è la fatica, la variante a raggio di fondo controllato cambia anche il dado

La forma di filetto UNJ, e il suo equivalente metrico meno comune MJ, usa un raggio di fondo maggiore rispetto alle filettature UN/UNR per ridurre le concentrazioni di tensione e migliorare la resistenza a fatica ¹⁸. Il raggio di fondo UNJ è specificato tra il 15% e il 18% del passo della filettatura ¹⁸. Quel raggio maggiore è un vantaggio prestazionale, ma rende anche una vite filettata UNJ incompatibile con un dado UN normale ¹⁸. Un acquirente che specifica UNJ o MJ per la fatica si è quindi impegnato non solo su un sistema di filettatura, ma su un set di dadi e calibri corrispondenti. Le fonti non forniscono il confronto equivalente dei raggi di fondo tra ISO M standard e UNC/UNF standard, quindi la scelta guidata dalla fatica va fatta a partire dalla norma di filettatura di riferimento e non da un confronto generale delle forme.

Verificare la disponibilità nelle taglie e nelle serie di cui il progetto ha davvero bisogno

Entrambi i sistemi sono a magazzino su ampie gamme di taglie presso gli stessi fornitori, quindi la disponibilità raramente impone la scelta — ma la serie specifica e la quantità minima d'ordine sì. Da confermare prima di congelare il disegno.

• Confermare che il sistema scelto è a magazzino nella taglia nominale esatta richiesta dal progetto, non solo nella famiglia ⁴.
• Confermare che la serie — grossa, fine o extrafine — è disponibile in quella taglia ⁴.
• Confermare che il dado e ogni elemento di bloccaggio sono disponibili nello stesso sistema e nella stessa taglia di filettatura ¹⁰.
• Confermare la quantità minima d'ordine e i tempi di consegna per la taglia e la serie specifiche prima di impegnarsi ¹⁰.

Prima della richiesta di offerta: nominare la norma, la classe di tolleranza e il calibro

Le fonti citano le norme di riferimento ma non ne riportano i valori di tolleranza, quindi il disegno deve puntare alla norma e non a una cifra copiata da un catalogo.

• Nominare sul disegno la norma di filettatura — ISO 68/261/262/724/965/1502 per il metrico, oppure la norma Unified applicabile ³¹.
• Nominare la classe di tolleranza richiesta e ricavarne i valori dalla norma; le fonti non pubblicano i valori 6g/6H o 2A/2B/3A/3B ³¹.
• Nominare sul disegno la norma di controllo per ogni sistema di filettatura — BS 84 o ASME B1.1 per l'Unified, accanto alla norma di controllo metrica ².
• Confermare chi fornisce i calibri di ispezione se è richiesta l'ispezione dimensionale ¹³.

Domande frequenti

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