Viti per alluminio: materiale, tipo e guida all'installazione

Perché l'alluminio penalizza la scelta sbagliata della vite

Due pannelli di alluminio tenuti insieme con la vite sbagliata possono sembrare perfettamente a posto il giorno dell'installazione e mostrare strisce di ruggine e buchi buchi diciotto mesi dopo. L'alluminio provoca più mal di testa negli elementi di fissaggio rispetto a quasi tutti gli altri metalli comuni, e si riduce a due problemi separati che vengono raggruppati insieme come "basta usare l'acciaio inossidabile".

Il primo è la corrosione galvanica. L'alluminio si trova in alto all'estremità anodica della serie galvanica, il che significa che quando tocca un metallo più nobile - acciaio inossidabile, ottone, rame - in presenza di umidità, l'alluminio si sacrifica per proteggere l'altro metallo. Panoramica tecnica SSINA sulla corrosione galvanica osserva che il tasso di corrosione dell'alluminio accelera bruscamente una volta accoppiato direttamente a un metallo più catodico con un elettrolita regolarmente presente - esattamente la condizione creata da una vite non rivestita posizionata in un giunto umido.

Il secondo problema è meccanico, non chimico. L'alluminio è morbido rispetto all'acciaio, quindi una vite con il profilo di filettatura sbagliato o un foro pilota sovradimensionato si stacca molto prima che il giunto raggiunga il carico nominale. Risolvere il problema della corrosione e risolvere il problema dello stripping richiedono decisioni diverse e trattarli come un unico problema è il punto in cui la maggior parte della selezione delle viti va storta.

Materiale della vite abbinato all'alluminio

Il materiale più sicuro per l'alluminio è l'alluminio stesso: una vite di alluminio in un metallo di base in alluminio non crea alcuna coppia galvanica, anche se perde la forza di cui hanno bisogno alcuni giunti. Oltre a ciò, la scelta giusta dipende tanto dall'ambiente quanto dal carico:

• Viti in alluminio — rischio galvanico pari a zero, ideale per assemblaggi leggeri e a bassa sollecitazione
• Acciaio al carbonio zincato — accettabile per uso interno e asciutto; il rivestimento di zinco si sacrifica prima dell'alluminio, ma si consuma nel tempo
• Acciaio inossidabile (304 o 316) — forte e resistente alla corrosione di per sé, ma reattivo con l'alluminio e necessita di isolamento in ambienti umidi o esterni
• Ottone o rame — tra gli abbinamenti più aggressivi con l'alluminio; evitare assolutamente in qualsiasi applicazione esposta all'umidità

L’acciaio al carbonio non rivestito è l’unica combinazione da escludere del tutto. Corrode l'alluminio attraverso l'azione galvanica e arrugginisce da solo, fallendo su entrambi i fronti contemporaneamente.

Viti autofilettanti e viti a macchina per alluminio

Il tipo di vite adatto dipende dal fatto che l'alluminio abbia già un foro filettato. Sono necessari fogli sottili di alluminio, estrusioni o tubi senza filettatura pretagliata viti autofilettanti in acciaio inox , che tagliano il proprio filo durante l'inserimento ed eliminano una fase di maschiatura separata.

Laddove la parte in alluminio presenta già un foro lavorato o filettato (alloggiamenti fusi, profili estrusi con canali preformati o gruppi che devono essere smontati e rimontati ripetutamente) viti a ferro con impronta a croce per fori in alluminio prefilettati resistono meglio dopo cicli ripetuti, poiché non tagliano nuovo materiale del filo ogni volta che vengono rimossi e reinstallati.

Per i gruppi soggetti a vibrazioni continue (involucri vicino a motori, pannelli su apparecchiature mobili), abbinare entrambi i tipi di viti rondelle elastiche per assemblaggi in alluminio soggetti a vibrazioni piuttosto che fare affidamento solo sull'attrito del filo per mantenere stretto il giunto.

Dimensionamento del foro pilota e tecnica di installazione

Un foro pilota troppo piccolo rovina il filo di alluminio alla prima installazione; forato troppo grande e la vite non sviluppa mai la forza di tenuta adeguata. L'obiettivo generale è compreso tra l'85 e il 90% del diametro minore della vite per le viti autofilettanti in alluminio, inferiore al rapporto utilizzato per l'acciaio, poiché la minore resistenza al taglio dell'alluminio significa che ha bisogno di un po' più di spazio per evitare crepe attorno al foro.

La tecnica di guida conta tanto quanto la dimensione della buca. I driver a bassa velocità e ad alto controllo con un limitatore di coppia prevengono i due errori di installazione più comuni: la filettatura incrociata si guida troppo velocemente e le filettature strappate causano una coppia eccessiva oltre il punto in cui l'alluminio può trattenere. Come regola generale, inserire almeno 1,5 volte il diametro della vite nella profondità della filettatura per ottenere un'adeguata resistenza all'estrazione da un metallo così morbido.

Elementi di fissaggio isolanti per prevenire la corrosione galvanica

Quando una vite in acciaio inossidabile è la scelta giusta in termini di resistenza ma l'alluminio non può essere sostituito, l'isolamento colma il divario. Rondelle piatte in acciaio inossidabile per isolare metalli diversi — abbinato ad un manicotto in nylon o gomma, non utilizzato da solo — interrompe il contatto diretto metallo su metallo che permette innanzitutto la formazione della cella galvanica.

Oltre alle rondelle, un composto antigrippaggio o un rivestimento dielettrico sulle filettature delle viti aggiunge una seconda barriera, e ripaga due volte: rallenta la corrosione e impedisce alle viti inossidabili di gripparsi nelle filettature di alluminio, un problema separato che non ha nulla a che fare con l'elettrochimica e tutto a che fare con la tendenza dell'acciaio inossidabile a gripparsi sotto attrito. Compatibilità dei dispositivi di fissaggio e riferimento della placcatura di Fastenal illustra quali combinazioni di rivestimento resistono meglio agli accoppiamenti di metalli comuni. Il nostro guida alle rondelle piane in acciaio inox e alla prevenzione della corrosione galvanica copre la selezione e l'installazione della lavatrice in modo più approfondito.

Scelta tra 304 e 316 per assemblaggi in alluminio per esterni

Una volta gestito l'isolamento, resta da decidere quale grado di acciaio inossidabile specificare. Il 304 copre l'uso generale in interni e leggermente umidi a un costo inferiore, ma la sua resistenza alla corrosione per vaiolatura provocata dal cloruro è limitata. 316 aggiunge molibdeno alla lega, che migliora significativamente la resistenza all'esposizione al sale e lo rende la scelta standard per ambienti costieri, marini o con sale antighiaccio.

La distinzione è più importante con l'alluminio nella foto che con i giunti acciaio-acciaio, poiché una vite 304 bucherellata sviluppa nel tempo una superficie più ruvida e più reattiva, accelerando lo stesso processo galvanico che le misure di isolamento avrebbero dovuto controllare. Il nostro confronto dettagliato tra elementi di fissaggio in acciaio inossidabile 304 e 316 analizza le differenze delle leghe e i punti in cui regge ciascun grado.

Errori comuni che rovinano o corrodono i giunti in alluminio

• Praticare un foro pilota sottodimensionato per la vite, che rimuove la filettatura morbida dell'alluminio durante la prima installazione
• Utilizzo di acciaio inossidabile o acciaio al carbonio non rivestito direttamente contro l'alluminio in qualsiasi ambiente esterno o umido
• Serrare eccessivamente le viti autofilettanti oltre il punto in cui la filettatura di alluminio può reggere, soprattutto con driver di potenza con impostazioni di coppia elevate
• Saltare le rondelle isolanti perché il giunto "non è vicino all'acqua", ignorando l'umidità ambientale come elettrolita sufficiente
• Riutilizzo delle viti autofilettanti nello stesso foro dopo lo smontaggio, quando la filettatura originale è già stata tagliata e non si reinserisce in modo pulito

La maggior parte dei guasti ai fissaggi dell'alluminio è riconducibile a uno di questi fattori piuttosto che a una scelta di materiale fondamentalmente sbagliata, motivo per cui ottenere il foro pilota, la coppia e l'isolamento corretti spesso è più importante che discutere solo del grado di acciaio inossidabile.