Durante la selezionebulloniche soddisfano i requisiti, padroneggiare il metodo di calcolo della coppia di serraggio dei bulloni è particolarmente cruciale e lo standard della coppia di serraggio dei bulloni è un riferimento importante per la scelta dei tipi e dei modelli di bulloni. Questo articolo descrive in dettaglio gli standard fondamentali e i metodi di calcolo scientifico della coppia di serraggio dei bulloni, fornendo un riferimento per la selezione ragionevole e l'uso standardizzato dei bulloni.
1. Calcolo della coppia di serraggio dei bulloni
La formula di calcolo principale per la coppia di serraggio dei bulloni èT=K×F×d, con la definizione e la spiegazione di ciascun parametro come segue:
T: Coppia target richiesta per serrare il dado (unità: N·m);
K: Coefficiente di coppia, non un valore fisso di 0,2. Dovrebbe essere determinato in modo esaustivo in base alle condizioni della superficie del bullone, allo stato di lubrificazione e al tipo di filettatura-per i prodotti ordinari non lubrificatibulloni-a filettatura grossa, il valore K è solitamente compreso tra 0,18 e 0,25; per bulloni con trattamento di fosfatazione il valore K può essere ridotto a 0,12-0,15. I valori specifici devono fare riferimento al manuale del prodotto bullone o ai dati dei test di settore;
F: Precarico richiesto per il bullone (unità: N), parametro fondamentale per garantire una connessione affidabile;
d: Diametro maggiore della filettatura del bullone (unità: m), ovvero il diametro esterno massimo della filettatura del bullone, che deve corrispondere alle specifiche del bullone (ad esempio, il diametro maggiore di un bullone M16 è 16 mm, che deve essere convertito in 0,016 m durante il calcolo).
È opportuno sottolineare che la determinazione del precarico F deve essere combinata con le caratteristiche del materiale del bullone e con i requisiti di connessione e non può essere generalizzata. Per le connessioni convenzionali di bulloni in acciaio, si consiglia di determinare il limite superiore del precarico in conformità con i seguenti principi per evitare la deformazione plastica del bullone dovuta a un precarico eccessivo:
Bulloni in acciaio al carbonio (ad es. materiale Q235, grado 8.8 e inferiore): F inferiore o uguale a (0,6-0,7)×σₛ×A₁
Bulloni in acciaio legato (ad es. materiale 42CrMo, grado 10.9 e superiore): F Inferiore o uguale a (0,5-0,6)×σₛ×A₁
Tra loro,σₛè la resistenza allo snervamento del materiale del bullone (unità: Pa), che dovrebbe essere basata sul rapporto sulle prestazioni meccaniche del materiale effettivo del bullone, piuttosto che sul "limite di snervamento" (sebbene abbia un significato simile in ingegneria, la resistenza allo snervamento si concentra maggiormente sul valore standard del materiale);A₁è l'area pericolosa-della sezione trasversale del bullone (unità: m²). Per i bulloni ordinari, la sezione trasversale pericolosa è solitamente la sezione del diametro minore della filettatura, che deve essere calcolata in base alla dimensione del profilo della filettatura, non all'area della sezione trasversale nominale del bullone. È possibile ottenere valori accurati facendo riferimento a standard di filettatura come GB/T 196.
2. Standard di coppia di serraggio dei bulloni
Gli standard di coppia di serraggio dei bulloni si riferiscono ai valori di coppia predeterminati richiesti durante il processo di connessione dei bulloni. La loro funzione principale è garantire la tenuta, la stabilità e l'affidabilità del sistema di connessione meccanica standardizzando il precarico. Tali standard non sono specificati arbitrariamente da un singolo produttore ma formulati in modo uniforme da organizzazioni nazionali, industriali o internazionali, come la norma GB/T 16823.3 cinese "Fissaggi filettati - metodi di prova di serraggio" e la norma tedesca DIN 25201. Alcuni campi specifici (ad esempio, automobilistico, aerospaziale) hanno anche standard speciali.
Gli standard di coppia di serraggio devono essere formulati in modo diverso in base a molteplici fattori, tra cui i principali fattori che influenzano:
Grado di prestazione dei bulloni: lo standard della coppia di serraggio per i bulloni ad alta-resistenza (ad esempio, Grado 10.9, Grado 12.9) è molto più elevato di quello dei bulloni ordinari (ad esempio, Grado 4.8, Grado 6.8). Ad esempio, tra i bulloni M12, la coppia di serraggio standard del Grado 4.8 è di circa 35 N·m, mentre quella del Grado 12.9 può superare i 190 N·m;
Scopo della connessione: lo standard di coppia per le connessioni strutturali-portanti (ad esempio, giunti di travi-colonne con struttura in acciaio) è superiore a quello delle connessioni decorative ordinarie;
Ambiente di lavoro: per scenari con vibrazioni frequenti (ad es. motori) o tenuta ad alta-pressione (ad es. flange di tubazioni), è richiesto uno standard di coppia più elevato corrispondente a un precarico più elevato e alcuni potrebbero dover essere abbinati a misure anti-allentamento;
Specifiche e materiale del bullone: per lo stesso grado, maggiore è il diametro del bullone, maggiore è la coppia standard; per bulloni con le stesse specifiche, la coppia standard del materiale in acciaio legato è superiore a quella dell'acciaio al carbonio.
Nell'uso effettivo dei bulloni, la precisione e l'effetto di implementazione dello standard di coppia di serraggio sono cruciali: se lo standard di coppia viene selezionato in modo errato (ad esempio, serraggiobulloni-ad alta resistenzasecondo lo standard dei bulloni di bassa-grado), ciò comporterà un precarico insufficiente e un facile allentamento della connessione; se la coppia standard non viene raggiunta, potrebbero verificarsi problemi come perdite e rumori anomali; se la coppia supera lo standard, ciò causerà la frattura da trazione del bullone o lo sfilamento del filo, con gravi rischi per la sicurezza.
3. Riepilogo
Il calcolo della coppia di serraggio dei bulloni e la conformità agli standard sono elementi fondamentali nella selezione dei bulloni e nella progettazione delle connessioni. Durante la selezione e l'utilizzo dei bulloni, è necessario innanzitutto determinare un precarico ragionevole in base ai requisiti di connessione, confermare il coefficiente di coppia in base al materiale del bullone e alle condizioni della superficie, calcolare la coppia target utilizzando la formula T=K×F×d e verificare rigorosamente la razionalità del valore della coppia con riferimento ai corrispondenti standard nazionali o di settore.
Solo padroneggiando accuratamente questa conoscenza possiamo selezionare scientificamente i bulloni e standardizzare il processo di serraggio, garantendo fondamentalmente le prestazioni e l'affidabilità del sistema di connessione meccanica e salvaguardando la sicurezza del funzionamento delle apparecchiature e del personale. Nelle applicazioni pratiche, si consiglia di combinare il manuale del prodotto relativo al bullone, chiavi dinamometriche speciali e test in-luogo per migliorare ulteriormente la precisione del controllo della coppia.
