Gradi e marcature dei bulloni: guida SAE, metrica e ASTM | Chiusura Jiajie

Questa guida suddivide i tre principali sistemi di classificazione dei bulloni - SAE, ISO e ASTM - spiega cosa significano effettivamente i segni sulla testa del bullone e fornisce una tabella di riferimento per confrontare i gradi fianco a fianco.

Perché esistono i contrassegni sulle teste dei bulloni

La prima produzione si concentrava quasi interamente sulle dimensioni della filettatura e sulla dimensione nominale. Man mano che gli assemblaggi industriali diventavano più complessi e le catene di fornitura diventavano globali, le dimensioni da sole non erano più sufficienti a garantire l’integrità strutturale. Un bullone che sembrava identico a un grado 5 ma era realizzato in acciaio a basso tenore di carbonio poteva superare un'ispezione visiva e comunque cedere sotto carico.

Questo problema ha spinto organizzazioni come Società degli ingegneri automobilistici (SAE) , il Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO) , e ASTM Internazionale creare sistemi di marcatura formale. Ogni sistema codifica le stesse informazioni fondamentali: resistenza alla trazione, resistenza allo snervamento, carico di prova e talvolta composizione del materiale. I marchi vengono applicati tramite stampaggio o incisione laser direttamente sulla testa del bullone, rendendoli durevoli e leggibili anche in condizioni di campo.

Oltre alla forza, i contrassegni riportano anche i codici identificativi del produttore: lettere o simboli stampati registrati in modo univoco per ciascun produttore. Questa tracciabilità è importante durante le ispezioni e le richieste di garanzia, soprattutto nelle applicazioni strutturali e automobilistiche dove la responsabilità è richiesta per legge.

Come leggere i contrassegni di qualità dei bulloni SAE

I gradi SAE si applicano agli elementi di fissaggio della serie in pollici e sono regolati dalla Norma SAE J429 . Il sistema utilizza linee radiali stampigliato sulla testa del bullone e il numero di righe non corrisponde al grado. Questo fa inciampare molte persone. Le linee sono progettate in modo che ogni grado sia immediatamente distinguibile a colpo d'occhio, anche in condizioni di scarsa illuminazione o anguste, anziché seguire una semplice logica di conteggio.

Il grado 2 ha nessuna linea radiale ed è il grado commerciale di base realizzato con acciaio a basso e medio tenore di carbonio. Il grado 5 porta tre linee radiali distanziati all'incirca alle ore 12, 4 e 8, simile all'emblema della Mercedes. Il grado 8, l'opzione ad alta resistenza, lo dimostra sei linee radiali equidistanti intorno alla testa. Come regola generale, maggiore è il numero di linee, maggiore è la resistenza, ma il numero non è il grado stesso.

Per un contesto tecnico più approfondito sulla selezione e sulle prestazioni dei bulloni esagonali, il panoramica approfondita delle proprietà e delle applicazioni dei bulloni esagonali copre in dettaglio il comportamento dei materiali e le considerazioni sui carichi.

Spiegazione delle classi di proprietà dei bulloni metrici

Seguono i bulloni metrici ISO 898-1 , che definisce le classi di proprietà utilizzando un sistema a due numeri separati da un punto, ad esempio 8.8, 10.9 o 12.9. A differenza delle qualità SAE, dove il numero è solo un'etichetta, i numeri delle classi ISO hanno un vero significato matematico.

Il primo numero , moltiplicato per 100, fornisce la resistenza alla trazione nominale in megapascal (MPa). Quindi un bullone di classe 10.9 ha una resistenza alla trazione nominale di 1.000 MPa. Il secondo numero , moltiplicato per 10, fornisce il carico di snervamento come percentuale di tale carico di rottura. Per 10.9, ciò significa che il limite di snervamento è il 90% di 1.000 MPa, o 900 MPa. Questa elegante codifica consente a un ingegnere di calcolare i valori di resistenza minima direttamente dalla marcatura senza consultare una tabella.

Il most common metric classes in industrial use are 8.8 (resistenza media, ampiamente paragonabile al grado 5 SAE), 10.9 (elevata resistenza, paragonabile al grado 8) e 12.9 (la classe metrica standard più forte, utilizzata negli assemblaggi meccanici critici). Per una panoramica formale di come vengono definite queste classi di proprietà, il Documentazione sugli standard internazionali di fissaggio ISO 898 copre l'intero ambito della specifica.

Standard ASTM sui bulloni: edilizia e uso industriale

ASTM International stabilisce gli standard utilizzati principalmente nella costruzione strutturale e nell'industria pesante. Laddove i gradi SAE sono identificati da linee radiali, i bulloni ASTM sono generalmente stampati con designazioni alfanumeriche sulla testa, ad esempio: A307 , A325 , o A490 .

ASTM A307 Grado A copre bulloni in acciaio al carbonio a bassa resistenza con una resistenza alla trazione minima di 60.000 psi. Sono utilizzati in assemblaggi non critici dove i carichi sono modesti e controllati. ASTM A307 Grado B è destinato ad applicazioni su tubazioni e giunti flangiati. ASTM A325 è uno standard per bulloni strutturali che copre acciaio al carbonio e legato con una resistenza alla trazione minima di 120.000 psi - funzionalmente vicino al grado 5 SAE e uno degli elementi di fissaggio più frequentemente specificati nella costruzione di telai in acciaio. Al vertice della gamma strutturale ASTM, ASTM A490 i bulloni ad alta resistenza raggiungono una resistenza alla trazione minima di 150.000 psi, richiedendo un'attenta gestione della coppia di installazione per evitare un serraggio eccessivo.

Una distinzione pratica: i bulloni ASTM A325 e A490 sono generalmente utilizzati con teste esagonali pesanti e non sono intercambiabili nelle tabelle di coppia con bulloni esagonali SAE standard, anche quando i valori di trazione sembrano simili.

Marcature sui bulloni in acciaio inossidabile: serie A2 e A3

I bulloni in acciaio inossidabile utilizzano una convenzione di marcatura separata definita di seguito ISO3506 . Invece di linee radiali o numeri di classe a due cifre, sono stampigliati con una combinazione di lettere e numeri che identifica sia il gruppo di acciaio che il livello di resistenza. I segni più comuni sono A2-70 and A2-80 , dove "A2" si riferisce all'acciaio inossidabile austenitico di grado 304 e il numero (70 o 80) rappresenta 1/10 della resistenza alla trazione minima in MPa, il che significa che A2-70 ha una resistenza alla trazione minima di 700 MPa e A2-80 raggiunge 800 MPa.

Per ambienti marini o chimici aggressivi, A4 designa acciaio inossidabile di grado 316. Un bullone A4-70 fornisce lo stesso solaio di trazione da 700 MPa di A2-70 ma con una resistenza superiore alla corrosione indotta da cloruro. La gamma di bulloni a testa esagonale in acciaio inossidabile nelle qualità 304 e 316 copre i gruppi di materiali A2 e A4 nelle dimensioni metriche standard.

Una nota importante: i bulloni in acciaio inossidabile non sono magnetici, il che li rende facili da distinguere dai bulloni in acciaio al carbonio in cantiere, ma non dovrebbero mai essere sostituiti con gradi strutturali ad alta resistenza come 10.9 o Grado 8 sulla base della sola resistenza alla corrosione, poiché i gradi inossidabili in genere presentano valori di trazione e snervamento inferiori.

Tabella comparativa della qualità dei bulloni: SAE, sistema metrico e ASTM

Poiché i tre sistemi sono stati sviluppati in modo indipendente, gli equivalenti diretti sono approssimativi piuttosto che esatti: le differenze nel trattamento termico, nella geometria e nei protocolli di test significano che un bullone di Grado 5 e uno di Classe 8.8 non sono intercambiabili nonostante valori di trazione simili. Utilizzare la tabella seguente come riferimento iniziale, non come guida alla sostituzione.

Scegliere il grado giusto per la tua applicazione

La scelta del grado dipende da tre fattori: requisito di carico , ambiente , e metodo di assemblaggio . Sbagliare uno qualsiasi di essi aumenta il rischio di cedimento dei giunti, affaticamento degli elementi di fissaggio o corrosione accelerata.

Per l'assemblaggio commerciale generale e per carichi leggeri (telai di mobili, staffe HVAC, involucri non strutturali) i bulloni di Grado 2 o Classe 4.8 sono sufficienti ed economici. Grado 5 / Classe 8.8 copre la stragrande maggioranza dei macchinari industriali generali, dei componenti automobilistici e delle connessioni strutturali dove sono necessarie una forza di serraggio affidabile e una moderata resistenza alle vibrazioni. Grado 8 / Classe 10.9 è la soluzione giusta per giunti a coppia elevata, attrezzature pesanti e qualsiasi gruppo soggetto a carichi dinamici o ciclici. Classe 12.9 è riservato ad applicazioni meccaniche di precisione o aerospaziali in cui il precarico massimo è essenziale e l'allungamento dei bulloni deve essere strettamente controllato.

In ambienti esterni, costieri o chimicamente aggressivi, il passaggio all’acciaio inossidabile rappresenta spesso il migliore investimento a lungo termine, anche se le esigenze di carico sono modeste. Un bullone A2-70 o A4-70 sopravviverà di anni a un bullone zincato di grado 5 in un ambiente marino. Per applicazioni con presa esagonale in spazi ristretti o incassati, Bulloni a brugola DIN 912 per applicazioni con presa a testa incassata offrono un bloccaggio forte in un ingombro compatto.

Infine, abbina sempre il grado del dado al grado del bullone. Un bullone di grado 8 abbinato a un dado di grado 2 crea un punto debole che vanifica lo scopo di specificare un dispositivo di fissaggio ad alta resistenza. Per una selezione completa di elementi di fissaggio in acciaio inossidabile di diversi gradi e dimensioni, il gamma completa di bulloni in acciaio inossidabile copre le dimensioni metriche standard nei materiali 304 e 316 per soddisfare i requisiti applicativi specifici.