Nel corso degli ultimi 60 anni l'industria degli elementi di fissaggio filettati ha prodotto grandi miglioramenti rispetto al design e all'affidabilità dei loro prodotti. Tuttavia, nonostante il grande lavoro svolto fino ad ora, il bullone in sé non può rendere il giunto più affidabile.

La capacità di scelta del bullone unita alla conoscenza della meccanica delle giunzioni bullonate giocano un ruolo fondamentale nella capacità di un tecnico o di un ingegnere di progettare macchine di grande affidabilità.

Il bullone come una molla

I bulloni sono costruiti con materiali più o meno elastici in grado di allungarsi se sottoposti ad un carico assiale. Quando un bullone viene avvitato il suo corpo si comporta sostanzialmente come una molla messa in tensione; allo stesso modo si può dire che il materiale contrapposto è paragonabile anch'esso ad una molla, ma in questo caso in compressione.

Combinati insieme, bullone e materiale contrapposto si comportano come un sistema di molle dove la tensione generata dal bullone è bilanciata dalla tensione uguale e opposta generata nel materiale contrapposto.

Un punto chiave per capire come le forze in questione sono trasferite in una giunzione bullonata è realizzare che l'unico modo per aumentare il precarico nel bullone è generare un carico lungo il materiale contrapposto.

Le unità di misura

Per affrontare correttamente i calcoli sul serraggio è necessario avere chiare le unità di misura fondamentali.

Massa: la massa esprime la quantità di materia. Il suo valore è uguale ovunque. L'unità di misura è il Kg (Chilogrammo).

Forza: la forza è una unità derivata:

Forza = Massa x Accelerazione

Il suo valore dipende dall'accelerazione. L'unità di misura è il N (Newton).

Coppia: la coppia è una unità derivata:

Coppia = Forza x Lunghezza

L'unità di misura è il Nm (Newton Metro).

Esempi pratici

Esempio 1: se ad una leva di un metro si applicano 10 Kg si ottiene:

F = M x A = 10 Kg x 10 m/s² = 100N
C = F x L = 100N x 1m = 100 Nm

Esempio 2: se ad una leva di mezzo metro si applicano 20 Kg si ottiene:

F = M x A = 20 Kg x 10 m/s² = 200N
C = F x L = 200N x 0,5m = 100 Nm

Come si vede dai due esempi, la stessa coppia (100 Nm) può essere ottenuta con combinazioni diverse di forza e lunghezza della leva: questo è un concetto centrale per comprendere il funzionamento delle chiavi dinamometriche e, più in generale, di tutti i metodi di serraggio che vedremo nei prossimi articoli.