Gli esperti: Qual è il rapporto tra coppia, precarico e attrito?

Uno dei metodi principali per precaricare un bullone è quello di applicare una coppia di serraggio sulla testa. Si tratta di un processo molto comune nel settore, ma non è facile da controllare con precisione.

Quando l'elemento di fissaggio viene abbassato sull'elica della filettatura, il movimento rotatorio si trasforma in un movimento lineare. In questo modo, il bullone si allunga, mentre le parti vengono compresse. Tuttavia, solo una piccola parte della coppia in ingresso serve a precaricare il bullone. La maggior parte di essa viene utilizzata per superare l'effetto resistivo dell'attrito, che si oppone alla rotazione dell'elemento di fissaggio.

Come l'attrito influenza la coppia e il precarico

L'attrito ha origine in corrispondenza delle due interfacce di contatto: tra la parte ruotata e la parte bloccata (spesso sotto la testa del bullone o sotto il dado) e nelle filettature.

Ciò significa che la porzione di coppia che si trasforma in precarico è molto piccola. Le prove di coppia/tensione aiutano a caratterizzare i coefficienti di attrito che si verificano in entrambe le interfacce di contatto. In genere, la scomposizione della coppia rivela che solo il 10% della coppia di ingresso è utile. Il resto viene consumato dall'attrito.

Ad esempio, la coppia sottotesta rappresenta il 50% della coppia di ingresso e la coppia di filettatura è pari al 40%. Di conseguenza, il processo di serraggio a coppia non è molto efficiente. Questa porzione può essere incrementata applicando un lubrificante a basso attrito. L'utilizzo del lubrificante riduce l'attrito e diminuisce la coppia necessaria per raggiungere il medesimo precarico.

La dispersione e i suoi effetti

Anche i coefficienti di attrito sono molto variabili (di solito +/-20%), il che introduce la dispersione nel processo. Inoltre, anche se gli utensili di serraggio possono essere molto precisi (ad esempio +/-1% per chiavi dinamometriche manuali calibrate), la deviazione sulla coppia applicata varia da +/-10 a +/-50%. Molti operatori sono confusi quando si rendono conto di quanto la posizione del loro corpo e il modo in cui maneggiano l'utensile influiscano sulla coppia applicata.

È noto che la dispersione del precarico raggiunto è di +/- 30%. Ciò significa che il precarico massimo possibile può essere pari al doppio del precarico minimo possibile. La dispersione può essere ancora più elevata per i bulloni arrugginiti o per gli elementi di fissaggio in acciaio inossidabile, che sono soggetti a grippaggio. Fortunatamente, la dispersione può essere ridotta, applicando del lubrificante o utilizzando bulloni con un determinato coefficiente di attrito, ad esempio con l’applicazione di un top coat o di cera.

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