Segni su dadi e bulloni: una guida completa all'identificazione

Perché esistono i contrassegni sugli elementi di fissaggio

Un bullone senza segni visibili e uno con tre linee radiali possono sembrare quasi identici in un cestino dei ricambi. La differenza nella resistenza alla trazione tra loro può superare i 30.000 PSI. I contrassegni sugli elementi di fissaggio esistono proprio perché tale differenza è invisibile all'occhio e l'utilizzo della qualità sbagliata in un'applicazione portante può provocare il cedimento degli elementi di fissaggio senza preavviso.

I contrassegni svolgono due funzioni distinte. Il primo è identificazione delle prestazioni : il grado, la classe di proprietà o il livello di resistenza stampigliato su un dispositivo di fissaggio indica all'installatore esattamente quale carico è progettato per sostenere il dispositivo di fissaggio. Il secondo è tracciabilità : i marchi di identificazione del produttore (lettere, loghi o simboli registrati per produttori specifici) consentono di risalire ai singoli elementi di fissaggio a un lotto di produzione in caso di problemi di qualità o richiamo. Entrambe le funzioni sono requisiti obbligatori secondo i principali standard che regolano la produzione di elementi di fissaggio.

Tre organizzazioni definiscono i sistemi di marcatura più comunemente riscontrati nella produzione e nell'edilizia globale: la Society of Automotive Engineers (SAE), l'Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO) e ASTM International. Ciascuno utilizza un linguaggio di marcatura diverso e tutti e tre i sistemi possono apparire sugli elementi di fissaggio all'interno della stessa struttura o progetto. Comprenderli tutti e tre è la base per una selezione competente degli elementi di fissaggio.

Marcature della testa del bullone SAE: sistema di linee radiali

SAE J429 disciplina i bulloni della serie in pollici utilizzati principalmente in Nord America. Secondo questo standard, il grado di resistenza del bullone viene comunicato attraverso uno schema di linee radiali stampate sulla parte superiore della testa esagonale. Il conteggio delle righe segue una formula: il numero di righe è uguale al numero del voto meno due. Ciò significa che un bullone di Grado 2 non porta linee radiali, un bullone di Grado 5 porta tre linee e un bullone di Grado 8 porta sei linee.

Oltre alle linee di classificazione, ogni bullone conforme SAE con diametro superiore a ¼" deve riportare un marchio di identificazione del produttore: una lettera, un simbolo o una combinazione univoca per quel produttore e registrata presso l'organismo di standardizzazione pertinente. Questo marchio appare accanto alle linee radiali sulla testa del bullone. Un bullone con linee di classificazione ma senza marchio del produttore non è completamente conforme a SAE J429 e deve essere trattato con cautela nelle applicazioni critiche.

I bulloni a brugola e le viti a esagono incassato presentano una variazione di questo sistema. Poiché la presa di azionamento incassata occupa la maggior parte della faccia della testa, le linee radiali vengono utilizzate raramente. invece, viti a brugola con testa a brugola sono generalmente contrassegnati con un numero di classe di proprietà sul lato della testa o sulla faccia della presa, più comunemente 12.9 per le versioni in acciaio legato ad alta resistenza, seguendo il sistema ISO descritto nella sezione successiva.

Marcature metriche dei bulloni: sistema di classi di proprietà ISO

La norma ISO 898-1 disciplina i bulloni metrici e utilizza un sistema di classi di proprietà numerica anziché linee radiali. La classe è stampigliata direttamente sulla testa del bullone come due numeri separati da un punto, ad esempio 8.8, 10.9 o 12.9. Questi numeri codificano sia la resistenza alla trazione minima che il rapporto di snervamento in un'unica marcatura compatta.

Leggere la classe della proprietà è semplice una volta compresa la formula. Il numero prima del decimale, moltiplicato per 100, fornisce la resistenza alla trazione minima approssimativa in megapascal (MPa). Il numero dopo la virgola, moltiplicato per 10, dà il carico di snervamento come percentuale della resistenza alla trazione. Quindi un bullone di classe 10.9 ha una resistenza alla trazione minima di circa 1.000 MPa e una resistenza allo snervamento di circa il 90% di tale valore, il che significa che inizia a deformarsi in modo permanente a circa 900 MPa.

I bulloni metrici in acciaio inossidabile utilizzano una convenzione di marcatura separata ai sensi della norma ISO 3506. Il formato combina un codice materiale e una designazione di resistenza: A2-70 indica acciaio inossidabile 304 con una resistenza alla trazione minima di 700 MPa; A4-70 indica acciaio inossidabile marino 316 allo stesso livello di resistenza; A4-80 indica acciaio inossidabile 316 a 800 MPa. Il prefisso "A" identifica l'acciaio inossidabile austenitico. Bulloni a testa esagonale in acciaio inox sono comunemente prodotti secondo le specifiche A2-70 o A4-70 a seconda dei requisiti di resistenza alla corrosione dell'ambiente applicativo.

Marcature dei bulloni strutturali ASTM

ASTM International definisce gli standard di fissaggio utilizzati principalmente nelle applicazioni strutturali e di costruzione. A differenza del sistema a linee radiali SAE o del sistema numerico ISO, i bulloni ASTM sono generalmente contrassegnati con designazioni di grado alfanumerico stampate direttamente sulla testa del bullone, accompagnate da un marchio di identificazione del produttore.

ASTM A307 copre i bulloni in acciaio al carbonio per uso strutturale generale. I bulloni di grado A non riportano alcuna marcatura specifica oltre al marchio del produttore; I bulloni di grado B per i giunti di tubi flangiati sono identificati in modo simile. Si tratta di elementi di fissaggio a resistenza relativamente bassa per connessioni strutturali non critiche.

ASTM A325 è lo standard per i bulloni strutturali ad alta resistenza utilizzati nelle connessioni acciaio-acciaio. La testa del bullone è contrassegnata "A325" insieme al simbolo di identificazione del produttore. Questi bulloni hanno una resistenza alla trazione minima di 120.000 PSI per diametri fino a 1" e sono la specifica standard per le costruzioni in acciaio strutturale nel Nord America.

ASTM A490 copre bulloni strutturali ad altissima resistenza con una resistenza alla trazione minima di 150.000 PSI. La testa è contrassegnata con "A490". Questi sono specificati per i collegamenti strutturali più impegnativi: telai in acciaio pesanti, costruzione di ponti e strutture industriali soggette a carichi dinamici significativi.

Una distinzione importante: i bulloni ASTM non devono mai essere sostituiti con bulloni SAE di resistenza apparentemente simile senza verificare che sia le proprietà meccaniche che gli standard dimensionali corrispondano. Gli standard sono sviluppati per diversi ambienti di utilizzo finale e la loro equivalenza non è diretta.

Contrassegni dei dadi: il sistema di posizione dell'orologio

Le marcature dei dadi seguono una logica diversa dalle marcature dei bulloni, in parte perché la faccia piatta del cuscinetto di un dado esagonale offre meno area di marcatura rispetto alla testa di un bullone, e in parte perché dadi di gradi diversi sono spesso usati in modo intercambiabile in modi che rendono impraticabile l'identificazione visiva sulla faccia del cuscinetto. Il sistema SAE risolve questo problema con un contrassegno della posizione dell'orologio su uno degli esagoni.

Secondo SAE J995, il grado di un dado esagonale è indicato da un singolo segno radiale su un lato piatto, posizionato in modo da corrispondere alla posizione delle ore sul quadrante di un orologio che corrisponde al numero del grado. Un dado di grado 5 porta un segno nella posizione delle 5. Un dado di grado 8 porta un segno nella posizione delle 8. Ciò consente l'identificazione della qualità anche quando la superficie del cuscinetto è contro una superficie o una rondella.

I marchi possono essere in rilievo (in rilievo durante la formatura) o rientranti (timbrati dopo la formatura): entrambi sono consentiti dalla norma. Alcuni dadi riportano anche il marchio identificativo del produttore sulla superficie del cuscinetto o su una superficie piana adiacente.

ASTM A563 regola i requisiti di marcatura per i dadi esagonali strutturali utilizzati insieme ai bulloni A325 e A490. Secondo questo standard, la qualità del dado è identificata da una combinazione di numeri arabi e lettere stampate sulla faccia del dado. Per una ripartizione dettagliata dei requisiti specifici di marcatura e delle designazioni dei gradi, Specifiche standard ufficiali ASTM A563 per dadi in acciaio al carbonio e legato fornisce il riferimento autorevole. Dadi esagonali in acciaio inossidabile seguono la norma ISO 3506-2 e sono contrassegnati con lo stesso codice materiale A2 o A4 del bullone corrispondente, garantendo che la classificazione di resistenza alla corrosione sia visibile su entrambi i componenti accoppiati. Dadi flangiati esagonali portare marcature di qualità sulla faccia della flangia o sul piano esagonale, a seconda del processo di produzione del produttore.

Segni di finitura superficiale e rivestimento

Oltre al grado di resistenza, i contrassegni degli elementi di fissaggio a volte comunicano il trattamento superficiale: il rivestimento o la finitura applicata dopo la produzione per fornire resistenza alla corrosione, proprietà lubrificanti o proprietà elettriche specifiche. Questi segni sono meno standardizzati rispetto ai segni di grado ma seguono convenzioni riconoscibili.

Zincatura (elettrolitica): Spesso indicato dal suffisso "Zn" o da un codice colore (tipicamente trasparente/argento per la lamiera di zinco standard). Non esiste alcuna marcatura universale, ma la documentazione e l'imballaggio del prodotto specificheranno lo standard di placcatura (ad esempio ISO 4042 o ASTM B633).

Zincatura a caldo: Produce uno spesso rivestimento di zinco riconoscibile per la sua consistenza opaca e leggermente ruvida. Gli elementi di fissaggio strutturali zincati conformi alla norma ASTM A153 sono specificati nei documenti di appalto anziché contrassegnati sull'elemento di fissaggio stesso, poiché lo spessore del rivestimento rende impraticabile un'ulteriore stampatura su diametri più piccoli.

Gradi di acciaio inossidabile: Come descritto nella sezione relativa alla marcatura metrica, le marcature A2 e A4 sulle teste dei bulloni e sulle facce dei dadi comunicano direttamente il materiale e la classe di resistenza alla corrosione. Questo è l'esempio più chiaro di una proprietà di superficie/materiale codificata direttamente nel sistema di marcatura degli elementi di fissaggio.

Ossido nero/fosfato: Questi rivestimenti di conversione forniscono una resistenza minima alla corrosione e sono generalmente utilizzati per scopi estetici o applicazioni interne delicate. Non esiste alcuna marcatura standardizzata; l'identificazione avviene mediante ispezione visiva della finitura superficiale scura opaca o nera combinata con la documentazione del prodotto.

Quando la finitura superficiale influisce sulla relazione coppia-tensione, come nel caso degli elementi di fissaggio lubrificati o cerati, le specifiche del rivestimento diventano un elemento critico della procedura di installazione, non solo una considerazione sulla corrosione. Gli elementi di fissaggio lubrificati con film secco spesso riportano una dicitura "cera" o "Teflon" nella documentazione del prodotto anziché un marchio stampato.

Utilizzo dei contrassegni per la verifica degli appalti

Per gli acquirenti e i responsabili della qualità che acquistano elementi di fissaggio in grandi quantità, le marcature sulle teste rappresentano lo strumento di verifica di prima linea per l'ispezione in entrata. Una spedizione di bulloni che dichiarano di essere di Grado 8 o di Classe di resistenza 10.9 dovrebbe essere controllata a campione rispetto alle specifiche di marcatura prima di essere accettata in magazzino: la verifica visiva della marcatura richiede pochi secondi per pezzo e rileva le forme più comuni di falsa dichiarazione di qualità o errore di imballaggio.

I due controlli più importanti sull'approvvigionamento sono: in primo luogo, confermare che la marcatura del grado corrisponda esattamente alle specifiche di acquisto; in secondo luogo, verificare che sia presente un marchio di identificazione del produttore accanto al marchio di qualità. Un bullone con linee di classificazione ma senza marchio del produttore non soddisfa tutti i requisiti di SAE J429 o ISO 898-1 e non può essere rintracciato in caso di difetto di qualità. I bulloni non contrassegnati devono essere trattati come Grado 2/classe di resistenza 5.8 indipendentemente da eventuali affermazioni verbali o sull'imballaggio.

Anche i gradi di dadi e bulloni devono essere abbinati correttamente. La regola generale è che il grado del dado deve essere uguale o superiore al grado del bullone: ​​l'abbinamento di un dado di grado 5 con un bullone di grado 8 lascia il giunto con il componente più debole come punto di rottura, vanificando lo scopo dell'utilizzo del bullone di grado superiore. Dadi autobloccanti portare marcature di qualità secondo le stesse convenzioni SAE e ISO dei dadi esagonali standard; la loro funzione di blocco non altera la classificazione del grado o il requisito di abbinamento.

Infine, gli elementi di fissaggio SAE e metrici non devono mai essere mescolati nello stesso giunto. Nonostante le apparenti somiglianze in termini di resistenza tra, ad esempio, SAE Grado 5 e ISO 8.8, le forme e i passi della filettatura sono incompatibili. L'inserimento incrociato di un bullone metrico in un foro filettato SAE, o viceversa, risulterà in un giunto che apparirà assemblato ma che trasporta una frazione della sua capacità di carico nominale. Esistono sistemi di marcatura appositamente per evitare ciò: un bullone contrassegnato con linee radiali è della serie in pollici; un bullone contrassegnato con un numero di classe di proprietà è metrico. Questa distinzione è visibile in meno di un secondo su qualsiasi elemento di fissaggio contrassegnato.