Discussioni di Gall: Perché gli elementi di fissaggio inossidabili si bloccano durante l'installazione e come fermarlo

Un bullone M10 in acciaio inossidabile viene inserito manualmente per sei giri, quindi si ferma a metà innesto. La filettatura non è incrociata, il foro non ha il fondo e la chiave dinamometrica non ha mai raggiunto il punto impostato, tuttavia il dado non si muoverà in nessuna delle direzioni senza una barra di sicurezza. Si tratta di grippaggio che, negli assemblaggi in acciaio inossidabile, di solito si manifesta durante la prima installazione motorizzata anziché dopo mesi di servizio.

La risposta breve è che il grippaggio è la saldatura a freddo tra i fili accoppiati. La pressione e l'attrito rompono la pellicola protettiva di ossido, il metallo nuovo tocca il metallo nuovo e le due superfici si legano a livello microscopico. La continua rotazione strappa quei legami e lacera i fianchi del filo invece di scivolare su di essi. Non si tratta di corrosione e non di un errore di tolleranza, motivo per cui aprire una nuova scatola con gli stessi pezzi raramente risolve qualcosa. I controlli pratici sono la lubrificazione, la velocità di installazione e l'accoppiamento lega-filettatura scritti sul disegno.

Come si forma il grippaggio all'interno di un giunto filettato

Il grippaggio è classificato come usura adesiva e si sviluppa in una sequenza prevedibile durante il serraggio:

1. I primi due o tre filetti innestati sostengono la maggior parte del carico e la pressione di contatto frattura la pellicola di ossido di cromo su entrambe le superfici accoppiate.
2. Il metallo fresco e non ossidato viene esposto e si lega attraverso l'interfaccia in punti microscopici sotto quella pressione.
3. La rotazione continua taglia i punti saldati anziché scivolare su di essi, e il calore di attrito generato ammorbidisce la superficie e favorisce l'ulteriore saldatura.
4. Il metallo strappato imbratta i fianchi, il gioco scompare e le articolazioni si bloccano. In molti casi l'elemento di fissaggio non raggiunge mai la coppia specificata.

Il risultato è un giunto che può sostenere perfettamente il carico ma che non può essere smontato. Separandolo con una chiave inglese, di solito si taglia il bullone o si strappa il dado e la filettatura femmina del componente spesso necessita di una rilavorazione. Questo è il costo reale: non il prezzo di un dado, ma i tempi di inattività, la parte scartata e il tempo di ispezione impiegato per individuare il punto in cui la catena di montaggio si è bloccata.

Perché i fili inossidabili irritano più dell'acciaio al carbonio

L’acciaio inossidabile non è intrinsecamente debole, ma la sua chimica superficiale lo rende molto più incline all’usura adesiva rispetto al semplice acciaio al carbonio:

• La pellicola passiva di ossido di cromo si riforma quasi istantaneamente dopo essere stata rotta, quindi qualsiasi metallo fresco esposto dallo sfregamento si riossida rapidamente pur continuando a legarsi sotto pressione.
• L'acciaio inossidabile si indurisce rapidamente, quindi la superficie del fianco diventa più dura quando si sfrega, il che rende più nitido il ciclo di saldatura e rottura.
• La sua bassa conduttività termica mantiene il calore di attrito sui fianchi della filettatura invece di dissiparsi nel corpo dell'elemento di fissaggio.
• L'accoppiamento di una lega identica con una lega identica, con una durezza quasi identica, non dà alla superficie alcun motivo di scivolare invece di aderire.
• Passi fini e lunghezze di impegno elevate riducono il gioco radiale e aumentano l'area di contatto per giro, entrambi i quali aumentano il rischio.
• Tagliare fili con pieghe, cuciture o creste strappate si sfalda molto più facilmente rispetto ai fili arrotolati, che hanno fianchi più lisci e stress residuo di compressione sulla superficie.

Una soluzione comune sul campo consiste nell'accoppiare leghe diverse: un bullone 304 in un dado 316, ad esempio, modifica la durezza e la composizione dell'interfaccia e riduce la tendenza alla saldatura. Il compromesso tra i due gradi va oltre l'irritante e questo confronto Bulloni esagonali in acciaio inossidabile 304 contro 316 è un riferimento utile quando conta anche la resistenza alla corrosione. L'alluminio, il titanio e le leghe ad alto contenuto di nichel si comportano allo stesso modo e l'hardware zincato a caldo comporta i propri problemi perché lo strato di zinco è spesso e ruvido.

Bulloni a testa esagonale SS304 DIN933 M10 Bulloni esagonali M10 in acciaio inossidabile 304 conformi a DIN933, disponibili in lunghezze da 16 a 200 mm e contrassegnati con A2-70; riferimento utile quando si pesa 304 contro 316. Visualizza il prodotto →

Dire agli irritanti oltre al cross-threading e al toccare il fondo

Tutti e tre i fallimenti sembrano un dado bloccato sul banco di montaggio, ma necessitano di risposte completamente diverse. Il confronto rapido riportato di seguito è quello che utilizziamo quando un cliente restituisce un campione sequestrato.

Ottenere la diagnosi giusta è importante perché le soluzioni non si sovrappongono. Un dado a filettatura incrociata necessita di un pettine e di un controllo dello smusso; un giunto scorticato necessita di un cambiamento di processo, non di una nuova chiave inglese.

Prevenzione che regge nella produzione

La lubrificazione porta la maggior parte della correzione

La pasta antigrippaggio con grafite, nichel o bisolfuro di molibdeno, i lubrificanti di montaggio a base di cera e i rivestimenti a film secco funzionano tutti secondo lo stesso principio: evitare che le due superfici tocchino metallo con metallo. È sufficiente una pellicola sottile e uniforme, perché la pasta in eccesso semplicemente fuoriesce. Sull'hardware inossidabile, l'antigrippante al nichel o alla grafite è generalmente più sicuro dei prodotti a base di rame, che possono creare problemi galvanici nei lavori marini e offshore. Il compromesso è la coppia. Una filettatura lubrificata ha un coefficiente di attrito inferiore, quindi la stessa coppia produce un carico di serraggio più elevato, generalmente superiore dal 20 al 30%. Ricalcolare i valori di coppia o confermarli con una chiave calibrata su alcuni giunti di prova prima della prima produzione.

Velocità e tecnica di installazione

Il calore da attrito è l’acceleratore, quindi la velocità conta. L'esecuzione di un dado inossidabile secco con una chiave ad impulsi alla massima velocità può aumentare la temperatura del fianco abbastanza da rendere quasi certa la saldatura entro pochi giri. Avviare il dado manualmente o a bassa velocità finché non si inserisce in posizione, quindi applicare la coppia finale con un movimento continuo con l'utensile perpendicolare all'asse, poiché il carico laterale concentra la pressione su una manciata di filetti. Se una noce inizia a sembrare granulosa, fermati e fai marcia indietro. Alimentare in un punto difficile è il modo più comune in cui un piccolo problema di attrito diventa un componente rottamato.

Accoppiamento materiale e filo

Una lega identica su una lega identica è il caso peggiore, quindi specificare una discrepanza deliberata laddove il progetto lo consente. Un bullone 304 con un dado 316, un dado rivestito o un dado con un inserto di bloccaggio non metallico interrompono tutti lo scorrimento metallo su metallo che avvia la saldatura. I passi grossi e le filettature rullate sono più tolleranti dei passi fini e dei fili tagliati. Vale la pena rivedere anche la lunghezza dell'innesto: da 1 a 1,5 volte il diametro nominale è normalmente sufficiente per l'acciaio e spingersi ben oltre aggiunge area di attrito senza aggiungere forza utile. Quando è necessario smontare un giunto per la manutenzione, progettarlo in modo che la metà soggetta ad usura sia il dado e non il foro filettato.

Cosa inserire nell'ordine di acquisto

La maggior parte dei reclami irritanti sono riconducibili a un linguaggio di acquisto vago piuttosto che a un lotto di produzione scadente. Vale la pena menzionare esplicitamente questi punti:

• Indicare lo standard e la classe di tolleranza della filettatura, ad esempio DIN 933 o GB 5783 con filettatura esterna 6g e DIN 934 con filettatura interna 6H.
• Indicare il grado del materiale con tracciabilità del numero di calore, sia SS304, SS316 o SS201, poiché 201 indurisce in modo diverso e offre meno margine di corrosione.
• Definire lo stato di lubrificazione, secco, cerato o rivestito, e richiedere una condizione coerente per spedizione. Condizioni di attrito misto rendono i valori di coppia privi di significato.
• Richiedi fili arrotolati senza giri, cuciture o creste strappate e controllali al ricevimento della merce con un misuratore di filo più un campione visivo.
• Esegui un assemblaggio di prova da 20 a 50 coppie utilizzando lo strumento di produzione e il metodo di torsione effettivi, quindi smonta e ispeziona ogni giunto. Questo è l'unico test di accettazione affidabile per il rischio di grippaggio.

Acquista lunghezze che forniscano l'impegno richiesto anziché forzare un bullone lungo attraverso una pila di dadi profonda e mantieni le rondelle nella pila per distribuire il carico senza aggiungere attrito alla filettatura. Un fornitore in grado di garantire una finitura superficiale e uno stato di lubrificazione costanti in tutti i lotti elimina la maggior parte della variabilità che rende il grippaggio così difficile da riprodurre.

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Barre filettate SS316 DIN975 M10 Barre filettate M10 in acciaio inossidabile 316 secondo DIN975 con filettatura a passo grosso e lunghezze da 1 a 3 m; rilevante per gli assemblaggi in cui deve essere considerato il rischio di grippaggio. Visualizza il prodotto →

Riparare un'articolazione che è già danneggiata

Una volta che le superfici si sono strappate, il danno è permanente. Un bullone e un dado rovinati non dovrebbero mai essere riutilizzati, anche se le filettature sembrano utilizzabili dopo una spazzolatura metallica, perché i fianchi hanno perso materiale e il successivo assemblaggio si gripperà prima. La sequenza praticabile è semplice:

1. Taglia il dado con uno spaccadadi o un disco da taglio sottile, proteggendo la superficie circostante, anziché applicare una coppia maggiore.
2. Pulisci la filettatura femmina con un cercafilo, non con un rubinetto, in modo da ripristinare la forma originale invece di tagliare nuovo materiale.
3. Ispezionare il foro filettato per individuare eventuali filettature tirate e controllare la distorsione della parte di accoppiamento causata dal calore e dalla forza.
4. Sostituire entrambe le metà del giunto, applicare il lubrificante scelto e ridurre la velocità di installazione durante la ricostruzione.
5. Registrare l'utensile, la velocità, il lubrificante e il numero di lotto in modo da poter risalire allo stesso guasto se si ripete.

L'irritazione è più spesso un problema di processo che un problema di prodotto. Lo stesso bullone inossidabile che si blocca su un avvitatore a percussione asciutto e ad alta velocità si sposterà in modo pulito con una sottile pellicola di antigrippante al nichel e una coppia finale più lenta. Tre controlli svolgono la maggior parte del lavoro: mantengono le filettature lubrificate, tengono sotto controllo la velocità di installazione e l'allineamento e specificano una mancata corrispondenza deliberata della lega o del rivestimento invece di uno scorrimento inossidabile identico su inossidabile identico. Aggiungi un assemblaggio di prova al lotto reale e la maggior parte delle spiacevoli sorprese scompariranno prima che le parti raggiungano la linea.