Guida alla coppia di serraggio dei bulloni - Tabelle di coppia, calcolo e standard di serraggio

Pubblicato: agosto 2026|Categoria: Elementi di fissaggio|Tempo di lettura: 14 minuti

Perché il controllo della coppia è così importante

Coppia → Precarico → Relazione di trasferimento della forza di bloccaggio

Lo scopo dell'applicazione della coppia a un bullone è generare tensione (precarico) nel bullone, che crea la forza di serraggio che tiene insieme il giunto. La coppia applicata al dado o alla testa del bullone viene convertita in tensione del bullone attraverso l'attrito della filettatura, l'attrito del cuscinetto e l'azione del piano inclinato delle filettature. Solo circa il 10-15% della coppia applicata genera effettivamente la tensione del bullone, il resto viene consumato dall'attrito. Comprendere e controllare questa relazione è essenziale per ottenere la forza di serraggio di progetto che garantisca l'integrità del giunto in servizio.

Coppia insufficiente - Connessione allentata/Errore per fatica

I bulloni sotto-serrati non sviluppano un precarico sufficiente per mantenere la compressione del giunto sotto i carichi di servizio. Il giunto potrebbe separarsi sotto carico di trazione, il bullone potrebbe subire un'ampiezza di sollecitazione eccessiva sotto carico ciclico che porta a cedimento per fatica e il giunto potrebbe perdere in applicazioni contenenti pressione. Nelle connessioni strutturali, un precarico insufficiente può far sì che le connessioni critiche allo scivolamento-diventino resistenti allo scivolamento-a una capacità inferiore a quella di progetto, portando potenzialmente alla deformazione o al guasto della connessione.

Coppia eccessiva - Allungamento del bullone/Rottura/Sfilatura della filettatura

Una coppia eccessiva-di un bullone può superare la resistenza allo snervamento del materiale del bullone, causando un allungamento permanente (strozzamento), una riduzione della sezione trasversale- e un'eventuale frattura. Una coppia eccessiva- può anche rovinare la filettatura del dado o del bullone, in particolare se la qualità del dado è inferiore a quella del bullone. Nelle connessioni a flangia, una coppia eccessiva-può danneggiare le guarnizioni, distorcere le flange e creare tensioni residue che accelerano la corrosione o la fatica. Il controllo preciso della coppia è l'ultima linea di difesa per garantire che il giunto bullonato funzioni come previsto.

Coppia-Nozioni di base sulla relazione di precarico

Formula principale: T=K × D × P

La relazione coppia fondamentale-precarico è espressa dall'equazione T=K × D × P, dove T è la coppia applicata, K è il fattore del dado (coefficiente di attrito adimensionale), D è il diametro nominale del bullone e P è il precarico risultante (forza di serraggio). Il fattore K del dado varia generalmente da 0,10 (ben-lubrificato) a 0,22 (acciaio semplice e asciutto) e dipende dalla finitura della filettatura, dalla combinazione di materiali, dalla lubrificazione e dal trattamento superficiale. Il precarico è generalmente mirato al 60-75% del carico di snervamento del bullone per bilanciare l'integrità del giunto con un margine di sicurezza rispetto allo snervamento.

Nut Factor K e suoi fattori che influenzano

Il fattore K della chiocciola non è una costante - varia con il coefficiente di attrito tra le filettature e tra la faccia della chiocciola e la superficie del cuscinetto. I fattori che influenzano K includono: materiale e durezza di bulloni e dadi, finitura e rivestimento della superficie della filettatura, presenza e tipo di lubrificante, tipo e spessore della placcatura o del rivestimento e condizione delle superfici dei cuscinetti. Gli elementi di fissaggio zincati-hanno tipicamente valori K di 0,15-0,18 a secco e 0,12-0,14 lubrificati. Gli elementi di fissaggio zincati a caldo con dadi sovradimensionati hanno generalmente valori K di 0,18-0,22. Gli elementi di fissaggio rivestiti in Dacromet hanno valori K di 0,12-0,15.

Grafici di coppia comuni

Controllo della coppia in base al metodo di installazione

L'installazione della chiave dinamometrica è il metodo più comune e fornisce una precisione compresa tra ±5-10% a seconda della qualità della chiave e della tecnica dell'operatore. Il metodo della rotazione-del-dado utilizza il controllo dell'angolo - il dado viene prima serrato fino a raggiungere una condizione di perfetta-serratura, quindi ruotato di una frazione specifica di giro (tipicamente da 1/2 a 2/3 di giro) per ottenere il precarico target indipendentemente dalle variazioni di attrito. Il tensionamento diretto mediante tenditori idraulici tira il bullone all'allungamento specificato prima che il dado venga abbassato, fornendo il controllo del precarico più accurato con una precisione del ±2-5%. La misurazione del precarico a ultrasuoni offre la massima precisione con una misurazione dell'allungamento del bullone in tempo reale accurata fino all'1%.

Effetto della lubrificazione sulla coppia

La lubrificazione riduce l'attrito della filettatura e del cuscinetto, diminuendo la coppia richiesta per ottenere un determinato precarico del 10-20% rispetto alle condizioni asciutte. Tuttavia, ciò significa anche che l’utilizzo dello stesso valore di coppia su un bullone lubrificato e su un bullone a secco comporterà un precarico significativamente più elevato, potenzialmente sovraccaricando il bullone. I bulloni zincati hanno caratteristiche di attrito intrinsecamente diverse - il rivestimento di zinco riduce il valore K, quindi i valori di coppia devono essere ridotti di conseguenza (tipicamente il 10-15% al ​​di sotto dei valori dell'acciaio normale). I composti anti-grippaggio (a base di nichel-, rame-o PTFE-) vengono utilizzati per la bullonatura ad alta-temperatura per prevenire il grippaggio e garantire un comportamento costante di precarico della coppia-. Alcune specifiche strutturali vietano la lubrificazione sui bulloni ad alta resistenza per mantenere prestazioni costanti della connessione di tipo ad attrito.

Sequenza di serraggio

La corretta sequenza di serraggio è essenziale per una distribuzione uniforme del precarico nei giunti a più-bulloni. Le connessioni della flangia seguono uno schema di serraggio a croce-(a stella) in cui i bulloni vengono serrati in una sequenza che si alterna lungo il diametro della flangia, in genere iniziando con un bullone, quindi con il bullone opposto a 180 gradi, quindi a 90 gradi dal primo e così via. Il serraggio procede per fasi progressive - tipicamente al 25% della coppia finale, poi al 50%, poi al 75%, poi al 100%. Ciò garantisce che la guarnizione si comprima uniformemente e che le facce della flangia rimangano parallele. Per giunti bullonati con quattro o più bulloni, la sequenza di serraggio deve essere documentata nella procedura di installazione e seguita in modo coerente.

Conseguenze della sotto-coppia e della sovra-coppia

La sotto-coppia porta all'allentamento del giunto sotto vibrazione, perdite nel servizio del fluido, aumento dell'ampiezza della sollecitazione che causa fratture per fatica e potenziale separazione del giunto sotto carichi di progetto. Una coppia eccessiva-porta allo snervamento del bullone (allungamento permanente), alla riduzione della sezione trasversale- che indebolisce il bullone, allo spelamento della filettatura, alla rottura per tensocorrosione nei materiali sensibili e all'eccessiva-compressione della guarnizione nei giunti della flangia. Entrambe le condizioni riducono il margine di sicurezza della connessione e aumentano la probabilità di-errore di servizio. La specifica e il controllo corretti della coppia sono essenziali per garantire prestazioni affidabili dei giunti bullonati.

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