Come serrare un giunto

Serrare un giunto è un’operazione meno banale di quanto si possa pensare. Serrare una vite alla coppia nominale non è in sé una garanzia di una avvitatura corretta e stabile nel tempo. La forza che tiene insieme due parti è il precarico all’interno del giunto. Il precarico fa allungare la vite, ed è l’unica forza che permette al giunto di non svitarsi:

Avvitatura, coppia e precarico in un giuntoDietro ad un serraggio apparentemente ottimale si nascondono diverse insidie, che possono portare all’allentamento o alla rottura del giunto:

  • Disallineamento tra vite e giunto

  • Eccessivo attrito
  • Foro ostruito

  • Eccessivo rilassamento del giunto

  • Giunto serrato alla coppia sbagliata

  • Vite errata

  • Errore dell’operatore

  • Problema con l’avvitatore o chiave dinamometrica usata per il serraggio

Come si può assicurare quindi la qualità dei serraggi lungo una linea di produzione?

Per serrare un giunto serve:

  • Conoscere la caratteristica coppia/angolo del giunto

  • Studiare la meccanica del giunto stesso

  • Utilizzare un avvitatore o una chiave dinamometrica che forniscano una corretta strategia per il serraggio

  • Implementare un sistema di controllo qualità, verificando la correttezza dei serraggi alla fine del processo di assemblaggio

In più, nei serraggi critici lungo le linee di produzione il serraggio deve essere “certificato”. La coppia sul giunto deve essere prodotta da uno strumento calibrato, e i parametri di serraggio devono essere tracciati, associati al pezzo di produzione e conservati in un database.

SERRAGGIO CON CHIAVE A SCATTO

Serrare un giunto con una chiave a scatto è la soluzione meno precisa e più pericolosa.

Le chiavi a scatto non forniscono una lettura della coppia, e la coppia finale è influenzata dall’utilizzo della chiave stessa da parte dell’operatore. Il rischio di sovraserrare il giunto è particolarmente elevato, ed è difficile garantire la ripetibilità dell’operazione.

Avvitatura con chiave a scatto

Infine, il valore di coppia applicato può essere alterato da un’impugnatura scorretta da parte dell’operatore:

Impugnatura chiave a scatto

SERRAGGIO CON AVVITATORE SENZA CONTROLLO DI COPPIA

Serrare un giunto con un avvitatore senza il controllo di coppia (avvitatori elettrici a batteria, idraulici o a impulsi), fornisce valori di coppia più ripetibili rispetto all’utilizzo di chiavi a scatto. Il serraggio non è più influenzato dall’operatore, e la precisione del valore di coppia applicato dipende dalla ripetibilità dell’avvitatore.

Questo sistema non fornisce comunque alcuna evidenza che il serraggio sia andato a buon fine o meno.

Serraggio senza controllo di coppia

SERRAGGIO CON CONTROLLO DI COPPIA

Utilizzare uno strumento (chiave dinamometrica elettronica o avvitatore con controllo di coppia) che misuri la coppia di serraggio è un primo passo verso un’avvitatura corretta e “certificata”.

L’operatore legge sullo strumento la coppia applicata al giunto e si rende subito conto se il serraggio è terminato in modo corretto.

Serraggio con controllo di coppia

Applicare il valore di coppia desiderato è necessario ma non sufficiente a garantire che il giunto sia al riparo da problemi. Nell’esempio mostrato di seguito, il valore di coppia desiderato è raggiunto, ma la giunzione non viene serrata in alcun modo in quanto la vite si blocca nella filettatura:

Problema di serraggio senza controllo di angolo

SERRAGGIO CON CONTROLLO DI COPPIA E ANGOLO

Se durante l’operazione di serraggio si applica coppia monitorando anche l’angolo di rotazione, si può garantire la qualità la qualità del serraggio in quanto la vite è stata stretta e “tirata” in maniera corretta.

Aggiungere il parametro di angolo al serraggio restringe la zona di accettazione, mettendo al riparo da problemi come quello mostrato nell’esempio precedente:

Serraggio con controllo di coppia e angolo

Una vite “tirata” adeguatamente genera il precarico che tiene insieme la giunzione.

Per realizzare un serraggio con controllo di coppia e angolo è necessaria una chiave dinamometrica elettronica dotata di giroscopio, o un avvitatore elettronico con controllo di coppia e angolo.

Questi sono in genere gli strumenti in grado di esportare i valori di serraggio e trasferirli a un database per tracciabilità dei dati.

Per realizzare un serraggio con controllo di coppia e angolo è necessaria una chiave dinamometrica elettronica dotata di giroscopio, o un avvitatore elettronico con controllo di coppia e angolo.

Questi sono in genere gli strumenti in grado di esportare i valori di serraggio e trasferirli a un database per tracciabilità dei dati.

SERRAGGIO IN COPPIA PIU’ ANGOLO

In alcune applicazioni (ad esempio serraggi critici nel montaggio delle automobili), si vuole la garanzia che il serraggio abbia superato il punto di snervamento della vite. Per poterlo realizzare, la curva coppia/angolo deve avere una sufficiente area oltre il punto di snervamento, in modo da evitare la rottura. Per ottenere questo si utilizzano in genere viti dedicate con scarichi meccanici che permettono un allungamento maggiore della vite stessa.

Questa strategia di serraggio prevede di raggiungere un certo valore di coppia, poi di proseguire monitorando la rotazione della vite fino al valore desiderato.

Serraggio in coppia più angolo

Per realizzare un serraggio in coppia più angolo la chiave dinamometrica elettronica o l’avvitatore elettronico devono essere dotati di questa strategia specifica.

SERRAGGIO A SNERVAMENTO

In generale la coppia di serraggio viene posta poco al di sotto del punto di snervamento. Alcuni serraggi (ad esempio serraggi critici nel montaggio delle automobili) vengono effettuati con la coppia esattamente al punto di snervamento. Questa strategia di serraggio sfrutta al massimo l’effetto molla della vite fornendo un precarico maggiore nella giunzione, e un minore rischio di svitamento. Il giunto deve essere progettato per lavorare in queste condizioni.

Serraggio a snervamento

Per realizzare un serraggio a snervamento la chiave dinamometrica elettronica o l’avvitatore elettronico devono essere dotati di un algoritmo per il riconoscimento automatico del punto di snervamento.

CONTROLLO DELLA COPPIA RESIDUA

Serrare una giunzione in modo corretto è un passo fondamentale nell’assicurare e tracciare un processo produttivo.

A prescindere dalla strategia di serraggio scelta, c’è un ultimo passo che bisogna fare per un controllo completo della qualità lungo una linea di produzione: la misura della coppia residua.

La scelta della corretta strategia di serraggio garantisce che il giunto sia stato avvitato secondo le specifiche, ma cosa succede alla giunzione dopo che il serraggio è stato completato rimane un’incognita alla quale bisogna rispondere. Quanto del precarico applicato sarà rimasto all’interno della giunzione?

Perdita di precarico nel giunto

Misurare la coppia residua sui giunti già serrati fornisce la prova dell’effettiva efficacia del processo produttivo.

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