Qualche giorno fa, il nostro tecnico esperto si è trovato di fronte a un problema curioso riguardante la rottura di alcune viti precedentemente sottoposte ad argentatura. Scopriamo insieme tutti i dettagli..
Il quadro iniziale.
Il nostro lettore aveva la necessità di eseguire un capitolato, nel quale venivano prescritti bulloni inox A2-70, M6, con trattamento di argentatura, poste su una flangia, presumibilmente sempre in inox.
Non sappiamo a che scopo queste viti siano state sottoposte ad argentatura ma siamo a conoscenza del fatto che dovranno lavorare ad una temperatura d’esercizio di circa 400°.
Quindi qual’è il problema che si è presentato? La rottura delle viti serrate con la coppia prescritta dal capitolato (20 Ma (Nm)).
Valutiamo insieme tutti i dati.
Se guardiamo le coppie di serraggio delle viti inox M6 R70, a seconda del coefficiente di attrito, la coppia di serraggio da applicare varia da 6,3 Ma (Nm) a 12,2 Ma (Nm). Ben al di sotto dei 20 Ma (Nm) indicati dal progettista.
Ecco spiegato perché la vite cede.
Cosa può avere spinto il progettista, quindi, a indicare quella coppia di serraggio e a scegliere quel sistema di bloccaggio (bullone M6-A2-70)?
E perché ha richiesto il trattamento di argentatura?
Questi fattori come sono collegati?
Facciamo un po’ di chiarezza.
Per fare alcune ipotesi vediamo più approfonditamente di cosa si stratta:
COPPIA DI SERRAGGIO
Per coppia di serraggio si intende la forza, o sistema di forze, che tende a generare una rotazione intorno a un asse. Nel nostro caso, per esempio, è la forza con cui si serra il bullone (solitamente per mezzo di una chiave).
Effettuare il serraggio di una vite, significa generare uno stiramento del suo tirante.
Ogni vite è testata e progettata per essere serrata fino ad un determinato valore di coppia. Questo valore è, ovviamente, sotto il proprio limite di snervamento, per evitare che il materiale modifichi la sua struttura interna in modo permanente.
Ciò significa che tutte le viti a serraggio controllato vengono sollecitate fino ad un massimo compreso tra il 75% e il 90% del loro limite di snervamento.
L’ATTRITO E LA SUA INFLUENZA
Altra considerazione va fatta sugli attriti negli accoppiamenti filettati.
Gli attriti da considerare sono di due tipi:
- attrito tra il sotto testa della vite e la superficie
- attrito tra le filettature (vite-dado o vite-foro filettato)
La combinazione di questi attriti disperde circa l’80% della coppia di serraggio applicata.
Da quanto detto, si intuisce facilmente che il coefficiente d’attrito del materiale e la finitura superficiale sono determinanti per stabilire con precisione la coppia di serraggio da applicare.
Le nostre ipotesi.
Probabilmente, è per queste ragioni che il progettista ha scelto di applicare un trattamento di argentatura. Per elevare la coppia di serraggio applicabile al bullone M6.
La scelta della resistenza 70, insieme al trattamento di argentatura, non è stata, quindi, sufficiente ad arrivare al valore di coppia di serraggio necessario per questo collegamento.
Lo stesso bullone con resistenza 80, invece, possiede una coppia a un valore tra 8,4 Ma (Nm) e 16,3 Ma (Nm). Questo valore, moltiplicato per il fattore dato dall’argentatura (basato sul suo coefficiente d’attrito), può arrivare alla coppia 20 Ma (Nm) prescritta nel capitolato.
In conclusione, possiamo ipotizzare che la scelta dell’argento come lubrificante solido, sia stata dovuta anche alla capacità di mantenere la sua funzione lubrificante ad alte temperature. Questo, probabilmente, per smontare le viti per la manutenzione o un’eventuale sostituzione del pezzo.
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