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Quali sono le differenze tra il serraggio dei bulloni e quello dei dadi?

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le differenze tra il serraggio dei bulloni e quello dei dadi

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In settori industriali come l'assemblaggio di automobili e la produzione di macchinari, il fissaggio filettato è un metodo di connessione di base ampiamente utilizzato. L'applicazione di processi quali il metodo della coppia e il metodo della coppia più angolo ha reso sempre più accurato il controllo del precarico nel fissaggio filettato. Nelle strutture di connessione convenzionali con bulloni e dadi, esistono due metodi operativi: fissare la testa del bullone e serrare il dado e tenere il dado e serrare il bullone. Sebbene questi due metodi sembrino differire solo nell'obiettivo operativo, in realtà presentano differenze significative in molteplici dimensioni, tra cui le specifiche di processo, le prestazioni di forza e l'attuazione pratica. La scelta del metodo di serraggio appropriato è fondamentale per garantire l'efficacia del fissaggio e migliorare l'affidabilità del collegamento delle apparecchiature.

I. Norme e applicazioni convenzionali: Nessun requisito obbligatorio, preferenza per il serraggio del dado
Attualmente non esistono norme nazionali o specifiche industriali esplicite che impongano l'uso del serraggio con bulloni o con dadi esclusivamente per le connessioni con bulloni e dadi. Dal punto di vista dei principi di progettazione, entrambi i metodi di serraggio sono fattibili.
Nella pratica produttiva a lungo termine, il serraggio con dado è diventato la scelta principale per le connessioni convenzionali con bulloni e dadi, grazie alla sua stabilità operativa e alla sua universalità, ed è il metodo operativo generale utilizzato nei siti di assemblaggio di vari settori industriali. Solo in punti di fissaggio speciali, dove le attrezzature di serraggio non possono accedere o dove le condizioni di spazio sono limitate, viene scelto il metodo di serraggio dei bulloni per completare l'assemblaggio.
II. Stati di sollecitazione: Teoricamente coerenti, ma si verificano deviazioni a causa delle differenze strutturali nella pratica
(A) Livello teorico: Nessuna differenza essenziale nella sollecitazione dei bulloni
Da un'analisi dei principi meccanici, sia che si stringa il bullone sia che si stringa il dado, il corpo del bullone resiste simultaneamente a due sollecitazioni fondamentali: la sollecitazione di trazione causata dal precarico e la sollecitazione di taglio torsionale applicata dalla coppia di filettatura. Se il coefficiente di attrito tra il bullone e il dado rimane costante e i diametri delle superfici di appoggio coincidono perfettamente, la sollecitazione combinata sul bullone non presenterà deviazioni significative e, in teoria, si potrà ottenere lo stesso effetto di fissaggio.

(B) Livello pratico: Le differenze strutturali portano a deviazioni di sollecitazione e di coppia
Nell'assemblaggio reale, gli effetti delle sollecitazioni dei due metodi sono soggetti a differenze, la cui causa principale sono i dettagli strutturali e i problemi di corrispondenza dimensionale tra bulloni e dadi.

Coefficienti di attrito non coerenti: Le dimensioni dell'angolo incluso della superficie di appoggio della testa del bullone e della superficie di appoggio del dado presentano spesso deviazioni di progetto, con conseguente difficoltà a mantenere coefficienti di attrito uniformi tra i due, modificando così la coppia di attrito durante il serraggio e causando ovvie fluttuazioni nella sollecitazione combinata sul bullone.

Corrispondenza dimensionale irragionevole: se in fase di progettazione non si presta attenzione alla compatibilità tra bulloni e dadi, come ad esempio la scelta di serie nazionali diverse per i bulloni e i dadi flangiati, si verificherà una mancata corrispondenza tra i diametri delle superfici di appoggio dei due elementi. Le differenze nel diametro di attrito equivalente influiranno ulteriormente sull'efficienza della trasmissione della coppia, riducendo significativamente la precisione del controllo del precarico. Pertanto, in fase di progettazione, la priorità deve essere data alla scelta di prodotti corrispondenti con diametri di superficie di supporto di bulloni e dadi coerenti, per ridurre le deviazioni di fissaggio alla fonte.

III. Attuazione pratica: Differenze significative in termini di spazio, strumenti e operazioni
I due metodi di avvitatura presentano differenze significative in termini di praticità operativa, requisiti di spazio e adattabilità degli utensili durante l'assemblaggio effettivo, che influiscono direttamente sull'efficienza produttiva e sulla difficoltà di assemblaggio. Si tratta di considerazioni importanti anche per la scelta dei metodi di serraggio in loco.

(A) Utilizzo dello spazio e inserimento dei bulloni: Il serraggio del dado presenta maggiori vantaggi operativi
Il metodo di inserimento del bullone dall'esterno e di serraggio del dado dall'interno è più comodo da utilizzare. Richiede solo di riservare spazio per lo spessore del dado, la lunghezza della sporgenza del bullone e una piccola quantità di utensili antirotazione per soddisfare le esigenze di assemblaggio. Se si inserisce il bullone dall'interno e poi si stringe, non solo l'allineamento dei fori del bullone è più difficile, ma richiede anche uno spazio operativo più ampio, imponendo requisiti più severi sulle condizioni di spazio nel sito di assemblaggio.

(B) Adattabilità degli utensili: Ognuno ha le sue caratteristiche, con poche differenze nel costo globale
Per il serraggio del bullone, è possibile scegliere direttamente bussole corte, che offrono una maggiore adattabilità dell'utensile senza dover considerare la lunghezza della sporgenza del bullone. Quando si stringe il dado, le bussole devono essere selezionate in base alla lunghezza della sporgenza del bullone. Alcuni bulloni con funzioni di guida hanno sporgenze più lunghe e richiedono l'uso di bussole lunghe, il che non solo aumenta i costi di approvvigionamento degli utensili, ma può anche ridurre la rigidità delle bussole.

Tuttavia, nella produzione reale, la progettazione di utensili antirotazione prevede l'uso di bussole lunghe all'altra estremità, quindi i costi complessivi della selezione degli utensili per entrambi i metodi non differiscono in modo significativo. I fattori relativi agli utensili non sono la base principale per la selezione dei metodi di serraggio.

(C) Perdita operativa: il serraggio dei bulloni produce facilmente una coppia di attrito aggiuntiva
Il serraggio dei bulloni presenta un problema facilmente trascurato: la perdita di attrito aggiuntiva causata dall'allineamento del gruppo. Se il gruppo di bulloni presenta un leggero disallineamento, durante il processo di serraggio il gambo del bullone genera un attrito aggiuntivo con il foro del bullone, aumentando direttamente la coppia di attrito e costringendo ad aumentare la coppia di ingresso effettiva. Le operazioni di serraggio dei dadi, invece, non sono influenzate da problemi di allineamento dei bulloni e non devono sopportare questa perdita di coppia aggiuntiva.

IV. Industrie speciali: Differenze significative nei requisiti di coppia, con requisiti di coppia più elevati per il serraggio dei bulloni
Le differenze di coppia tra i due metodi di serraggio sono più evidenti nei settori speciali, come ad esempio l'industria aeronautica: i requisiti di coppia nominale per il serraggio dei bulloni nell'industria aeronautica sono circa il 10% più alti di quelli per il serraggio dei dadi.

Oltre a essere influenzata dalle deviazioni da attrito e dalle perdite di coppia aggiuntive dovute all'allineamento dell'assemblaggio di cui sopra, questa differenza è anche legata ai progetti speciali dell'industria aeronautica. I bulloni dell'aviazione adottano spesso processi di accoppiamento per interferenza e il diametro della superficie di appoggio del bullone è relativamente piccolo. Questi fattori amplificano ulteriormente il divario di coppia richiesta tra i due metodi di serraggio.

Conclusioni
Il serraggio dei bulloni e dei dadi non è una semplice scelta operativa, ma richiede una valutazione globale basata sullo spazio di montaggio, sulla compatibilità degli utensili, sulle dimensioni strutturali dei pezzi e sui requisiti dei processi industriali.

Negli scenari di assemblaggio convenzionali, il serraggio del dado ha maggiori probabilità di garantire la stabilità del fissaggio ed è la scelta migliore. In aree speciali con spazio limitato, dove le attrezzature di serraggio non possono accedere, il serraggio dei bulloni è una soluzione più pratica. Se il lavoro di base, come la regolazione dell'allineamento dei bulloni, la corrispondenza del coefficiente di attrito e la progettazione dimensionale, è ben fatto, entrambi i metodi di serraggio possono ottenere la stessa forza di serraggio e lo stesso effetto di fissaggio, evitando in modo efficace l'impatto sull'affidabilità del collegamento delle apparecchiature dovuto a una scelta impropria del metodo.