Esistono molteplici modi in cui due componenti possono essere uniti insieme, come saldatura, crimpatura, rivettatura, incollaggio e così via.
Tuttavia, come accade spesso, più la soluzione è semplice, meglio è. E di conseguenza uno dei metodi più diffusi è ricorrere a viti e bulloni. Basti pensare che l’industria automotive da sola utilizza più di 30 miliardi di elementi di fissaggio in un anno nei soli Stati Uniti.
Qual è la ragione di questa scelta?
Oltre al loro design semplice (d’altra parte c’è un motivo se il concetto esiste fin dall'antica Grecia!), gli elementi di fissaggio hanno 4 ulteriori vantaggi:
- Un alto livello di forza di serraggio
La loro efficacia nell’unire insieme due parti è spesso sottostimata ed è raro non stupirsi quando si scopre che un elemento di fissaggio con un diametro di 6 mm può fornire una forza di serraggio fino a ben 1.800 kg - Facilità di assemblaggio e smontaggio
Gli elementi di fissaggio rispondono agli standard UN e metrici (M) e possono essere facilmente installati e rimossi, consentendo una manutenzione e riparazione più semplici - Possono essere usati su materiali e giunti diversi, cosa invece difficile o impossibile se si ricorre ad adesivi o alla saldatura
- Sono molto economic
Nel complesso, viti e bulloni rappresentano un metodo comodo, affidabile ed efficiente per unire tra loro due o più elementi.
L’importanza di pratiche produttive di alta qualità
L’affidabilità di un elemento di fissaggio dipende da un’installazione adeguata. Un esempio? Pensate a Xiaomi che nel 2019 ha dovuto richiamare 10.000 monopattini elettrici dopo diversi casi di rottura delle maniglie (fortunatamente senza che ci siano stati degli incidenti mortali).
Questo difetto è stato causato da un problema nell’assemblaggio che ha determinato l’indebolimento dell’apparato pieghevole, provocando la rottura del componente verticale del mezzo.
Anche se i dettagli sulla causa esatta dell’allentamento della vite non sono stati resi pubblici, ci sono delle buone pratiche che i produttori possono seguire per assicurare il corretto fissaggio di ogni singolo bullone e di ogni singola vite installati dalla loro linea di produzione.
Prima di entrare nel dettaglio di queste best practice, dedichiamoci a delle nozioni base sui dispositivi di fissaggio e sulle loro proprietà.
Precarico e coppia
La forza di serraggio che è generata su un elemento di fissaggio quando questo viene serrato è conosciuta come precarico.
Quando una vite viene avvitata, la forza applicata sulla testa della vite viene trasferita sulla filettatura, la quale genera una forza uguale e opposta sulle pareti del foro filettato o del componente di accoppiamento. Questa forza si esprime in una tensione sulla vite che tiene insieme il giunto, resistendo alle forze esterne e mantenendo la sua posizione.
È assolutamente fondamentale assicurare che la forza di serraggio sia sufficiente per l’applicazione, perché una forza insufficiente potrebbe causare un allentamento del giunto, mentre al contrario una forza eccessiva potrebbe danneggiare il giunto o l’elemento di fissaggio.
Dato che non c’è un modo pratico per misurare la forza di serraggio negli ambienti produttivi, si usa generalmente la coppia di serraggio, poiché esiste una relazione diretta tra forza di fissaggio e coppia di serraggio. Maggiore è la coppia applicata all’elemento di fissaggio, più alta sarà la forza di serraggio applicata al giunto. La variazione dell’attrito tra le giunzioni, così come altri fattori ambientali, comporta delle variazioni nella forza di serraggio prodotta con la stessa coppia tra di esse, ma queste differenze generalmente sono sufficientemente basse che il metodo coppia di serraggio è ancora quello preferito.
Specificando un particolare valore di coppia per un preciso elemento di fissaggio e per una determinata applicazione, gli specialisti del fissaggio possono assicurare che la vite sia serrata a un livello di tensione coerente, che come abbiamo visto è la chiave per mantenere il carico di serraggio e la stabilità del giunto senza causare danni.
Ma come possiamo sapere che il giunto è stato serrato correttamente a una determinata coppia?
Misurazione della coppia
La coppia può essere misurata su un elemento di serraggio usando tecniche di misurazione statiche o dinamiche.
Con misurazione statica della coppia si intende il controllo della coppia residua al termine del processo di serraggio.
Questo si ottiene utilizzando una chiave a scatto che, dopo esser stata impostata su una coppia precisa, si sblocca con un clic una volta raggiunto un tale valore di coppia, oppure, per misurazioni più accurate, con una chiave dinanometrica elettronica.
Per approfondire la misurazione della coppia residua, puoi leggere questo nostro articolo.
La misurazione dinamica della coppia, invece, prevede la misurazione continua della coppia mentre l’elemento di fissaggio è in movimento. Si tratta della scelta più comune in ambienti con alti volumi di produzione come i reparti di assemblaggio, dove gli strumenti elettrici sono necessari sia per incrementare la produttività, sia per ridurre il rischio di affaticamento ed errore dell’operatore.
Gli avvitatori elettrici con coppia e angolo come le linee di Kolver PLUTO e K-DUCER possono essere programmati per gestire simultaneamente diversi tipi di giunzioni e diverse sequenze di serraggio e per misurare la coppia e l’angolo di rotazione della vite in tempo reale, fermandosi automaticamente alla coppia e angolo desiderati. Inoltre possono essere programmati in modo da impedire all’operatore di continuare ad assemblare se non sono stati soddisfatti tutti i requisiti di serraggio per ciascuna vite, evitando così difetti e riparazioni, migliorando efficienza e produttivitàf.
Il quadro d’insieme
Complessivamente, gli elementi di fissaggio sono ampiamente usati nel mondo dell’assemblaggio per la flessibilità, la semplicità di installazione e smontaggio e il loro essere modulabili, regolabili ed economici. Se misurare la forza di serraggio effettiva è impraticabile in un ambiente produttivo, ricorrere agli strumenti di controllo di coppia permette un processo di avvitatura ripetibile e affidabile e assicura l’integrità e la sicurezza del prodotto finale.
Per le applicazioni più impegnative e critiche dal punto di vista della sicurezza, si possono impiegare strategie di serraggio più avanzate, che verranno trattate nei prossimi articoli.