Inhalt
01.
Forza moltiplicatrice
La coppia o momento (simbolo fisico "M") descrive l'effetto di rotazione di una forza (F) su un elemento, ad esempio un dispositivo di fissaggio. Si calcola moltiplicando la forza applicata in "newton" o "N" per la lunghezza della leva utilizzata per applicarla al fulcro in "metri" o "m". L'unità utilizzata per la coppia risultante è N x m o N·m.
Dal punto di vista dei principi fisici coinvolti, un serraggio è tecnicamente una questione molto più complessa del semplice utilizzo di un giravite, di un cricchetto o di una chiave dinamometrica.
Non appena un dispositivo di fissaggio viene serrato, all'interno si verificano forze assiali che ne determinano l'allungamento con l'aumento del precarico. Con l'allungamento del dispositivo di fissaggio i componenti da unire vengono compressi. Non appena viene raggiunto il precarico ideale, si verifica un contatto per attrito tra i componenti da unire: i componenti si comportano come se fossero un unico pezzo.
Cosa c'entra tutto questo con la coppia? Molti serraggi richiedono una coppia di serraggio predefinita e il precarico richiesto viene raggiunto solo se viene applicata la coppia corretta. A tal fine, sono indispensabili utensili di serraggio come le chiavi dinamometriche tarate secondo lo standard nazionale. "Calibrato secondo lo standard nazionale" significa che gli utensili sono soggetti a un processo di taratura regolare. Una pratica comune è la taratura annuale della chiave dinamometrica da parte di un laboratorio di taratura riconosciuto o accreditato, poiché ciò consente un serraggio controllato con qualità riproducibile.
Più lunga è la leva, meno l'operatore noterà la forza enorme che sta applicando alla testa del dispositivo di fissaggio. Ciò diventa ancora più complicato se insieme alla chiave dinamometrica vengono utilizzati utensili a inserto e a innesto con una prolunga diversa dallo standard. In questo caso, per quanto riguarda le chiavi dinamometriche meccaniche, è necessario ricalcolare il valore di impostazione o di visualizzazione della chiave dinamometrica in uso prima di applicare la forza e, nel caso delle chiavi dinamometriche elettroniche, sarà necessario regolare i parametri di serraggio.
02.
N·m - Newton metro
L'unità di misura più comune utilizzata per descrivere la coppia è il newton metro. Questa unità fa parte del sistema internazionale di unità di misura (SI) per le quantità fisiche. Un newton metro corrisponde a un joule di energia ed è il lavoro meccanico eseguito quando un newton viene applicato su una distanza di un metro.
03.
ft·lb - piedi-libbre
Il piede-libbra è l'unità di misura anglo-americana utilizzata negli Stati Uniti (e a volte nel Regno Unito) per la coppia o il momento. In origine era chiamato libbra-piede (lbf·ft), ma è stato rinominato per evitare confusione con l'unità di misura dell'energia dello stesso nome. Un piede-libbra corrisponde a circa 1,356 joule, ovvero l'energia necessaria per sollevare un chilo di peso per un piede.
04.
in·lb - pollici-libbre
Il pollice-libbra (in·lb) è sempre un'unità di misura anglo-americana. Un pollice-libbra corrisponde a 0,1298483 joule, ovvero l'energia necessaria per sollevare una libbra di un pollice (2,54 cm).
05.
Movimenti del metallo
Difficile da credere, ma, in modo semplificato, una vite può essere paragonata a una molla. Può essere allungata fino a un certo punto e poi tornare alla sua lunghezza originale, creando un precarico. Vale la pena notare che questo processo è soggetto a molti parametri, come la quantità di attrito sotto testa, le variazioni nella quantità di forza applicata e l'attrito nella filettatura e l'effetto di assestamento intrinseco all'intero collegamento bullonato. Una chiave dinamometrica nelle mani di personale adeguatamente formato può contribuire a ridurre al minimo gli effetti negativi e a ottenere risultati molto accurati.
06.
Forza da considerare: coppia di serraggio
La coppia di serraggio agisce sul punto di avvitamento, al centro dell'asse del dispositivo di fissaggio. Dal punto di vista fisico, è il prodotto della lunghezza della leva e della forza applicata per serrare il dispositivo di fissaggio.
Se si considera che in media solo il 10% del momento totale applicato agisce come forza di pretensionamento attraverso il piano inclinato (ovvero la filettatura) e che la parte restante viene sostanzialmente persa per superare l'attrito della testa e della filettatura, diventa subito chiaro che il serraggio manuale senza chiave dinamometrica non è una procedura logica per un serraggio controllato. È inoltre importante notare che non esistono due situazioni di serraggio dei dispositivi di fissaggio uguali: i dispositivi di fissaggio si comportano in modo diverso a seconda della giunzione specifica in questione. A causa dei diversi gradi di snervamento nel collegamento bullonato, la giunzione può variare da molto dura a molto morbida. Ciò si riferisce all'angolo di serraggio dal momento in cui la testa entra in contatto con la superficie di accoppiamento. Questo angolo può variare da molto duro (circa 30°) a molto morbido (circa 720°). I fattori che influiscono sono i materiali da unire (ad es. rame/acciaio, guarnizioni, numero di dispositivi di fissaggio utilizzati, lunghezza di serraggio stessa, ecc.) insieme alle proprietà qualitative del dispositivo di fissaggio stesso.
- Forza di serraggio con funzionamento manuale
- La somma di tutte le coppie
- Precarico
- Attrito della filettatura
- Attrito sotto testa
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