Che cosa è la coppia di serraggio delle viti?

La coppia di serraggio è una forza o un sistema di forze che tende a generare una rotazione intorno ad un' asse, scopriamola nel dettaglio con questo interessante articolo.

Misurazione della coppia di serraggio

Nel momento in cui andiamo a serrare un bullone con una chiave il nostro corpo genera una forza, tale forza è applicata ad una distanza dal bullone chiamata braccio e che corrisponde alla lunghezza della chiave stessa. Ipotizzando di generare una forza di 10 Kg applicata ortogonalmente alla barra lunga 1 metro, la coppia di serraggio generata sul bullone sarà di 10 Kgm (nel centro della vite).

Secondo il sistema internazionale però la coppia va espressa in N.m, quindi dovremo moltiplicare per 9,81 il valore precedentemente trovato e quindi poter trasformare l unità di misura da Kgm in N.m, il risultato finale sarà di 98,1 N.m.

Il precarico della vite

Ogni volta che effettuiamo il serraggio di una vite generiamo uno stiramento del suo tirante, questo fenomeno racchiude l' essenza del serraggio ed ogni bullone o vite è studiato e testato per essere serrato ad un determinato valore di coppia al di sotto ovviamente del proprio limite di snervamento, cioè quando il materiale modifica permanentemente la sua struttura interna.

Tutte le viti quindi durante un serraggio con controllo della coppia verranno sollecitate fino ad un massimo compreso fra il 75% e il 90% del limite di snervamento.

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Gli attriti negli accoppiamenti filettati

Quando una vite viene serrata, la trazione genera un attrito sotto la testa della vite e nella filettatura. In generale bisogna considerare che almeno il 50% della coppia di serraggio applicata viene dispersa nell' attrito che si sviluppa tra la testa della vite e la superfice a contatto con essa, come se non bastasse un ulteriore 30% viene disperso nell' attrito tra le filettature di vite e foro. In conclusione solo il 10% della coppia applicata viene utilizzata per il tensionamento della vite.

Osservando le considerazioni fatte qui sopra, è facile intuire che ogni variazione del coefficiente di attrito equivale ad un incremento o peggioramento della precisione del serraggio, in questi casi è molto utile utilizzare dei lubrificanti appositi per migliorare la precisione dei vostri serraggi.

La finitura superficiale è anchesso un fattore determinante e può cambiare di molto il coefficiente di attrito, come guida orientativa sarebbe buona norma moltiplicare la coppia di serraggio per un fattore preso dalla seguente tabella, in funzione della lubrificazione e del trattamento superficiale della vite.

Tabella delle coppie di serraggio

Ci sono alcuni aspetti da tenere in considerazione prima di leggere questa tabella sulla coppia di serraggio di bulloni e viti, bisogna infatti tenere conto del fatto che i valori indicati sono al 90% del limite di snervamento. Considerando che il serraggio in coppia non supera solitamente il 70%, per avere una indicazione dei valori reali di serraggio si dovrebbe calcolare circa il 20% in meno.

Se ne hai bisogno, qui trovi la tabella delle filettature passo grosso e passo fine, la tabella delle coppie di serraggio e un approfondimento sulla fisica e sulla classe di resistenza dei bulloni.

Bulloni da M1,6 a M12 - Lubrificazione di fabbrica

 Bulloni da M14 a M100 - Lubrificazione di fabbrica

Per ottenere accoppiamenti corretti occorre che il bullone di serraggio sia sottoposto ed eserciti una forza di precarico ottimale:

• Precarico troppo debole: rischio di allentamento del giunto.
• Precarico troppo forte: stress del bullone o dei componenti, con deformazione o rischio di rottura.

L' utilizzo di attrezzature dinamometriche come chiavi dinamometriche, avvitatori dinamometrici o chiavi idrauliche ha lo scopo di ridurre tali rischi e solamente con l' uso di attrezzature professionali e rigorosi processi di serraggio è possibile ottenere delle giunzioni bullonate sicure. 

Strumentazioni dinamometriche disponibili in commercio

Il mondo delle attrezzature dinamometriche disponibili è molto ampio ed è possibile trovare la strumentazione adatta a tutte le applicazioni.

Le chiavi dinamometriche manuali a scatto sono lo strumento più utilizzato e conosciuto, presentano una precisione generlamente del 4% (in alcuni casi anche 3%) e coprono un range di coppia che và da decimi di Nm fino a 2.000 Nm, oltre questa coppia di serraggio l' aplicazione della forza necessaria a fare scattare la chiave diventa molto problematica.

Sempre per quanto riguarda le strumentazioni manuali esistono particolari chiavi dinamometriche digitali o elettroniche che presentano una precisione del 2% e dell' 1%, esse possono essere utilizzate in applicazioni di misura della coppia e di coppia+angolo.

Gli avvitatori dinamometrici sono sostanzialmente delle chiavi dinamometriche motorizzate alimentate da motori elettrici con cavo, pneumatici o elettrici a batteria, le coppie di serraggio disponibili arrivano fino a 12.000 Nm e la precisione è del +/- 5% sulla coppia target. L' utilizzo di avvitatori dinamometrici necessita ovviamente di spazio lungo l' asse della vite.

Per le applicazioni dove lo spazio disponibile è ridotto o dove è necessario un rapporto Peso/Coppia molto basso la soluzione ideale sono le chiavi idrauliche dinamometriche, esse coprono range che vanno da 70 Nm a 70.000 Nm, presentano una precisione del +/- 3% e sostanzialmente sono la soluzione adatta per le applicazioni più complesse.