Tipologie di giunti
La tipologia di giunto su cui dobbiamo effettuare un serraggio è un elemento importantissimo: conoscere il comportamento di un bullone in relazione alla sua rigidezza è un aspetto fondamentale che ci permette di evitare errori nell'applicazione della coppia di serraggio.
Un giunto elastico si differenzia da un giunto rigido principalmente per la capacità di allungamento a parità di precarico applicato. La lunghezza del bullone è una delle caratteristiche principali per cui un giunto può definirsi elastico o rigido: in linea di massima un bullone più lungo è in grado di immagazzinare maggiore energia e di conseguenza presenta maggiore resilienza alle perdite di carico.
Un esempio numerico
Ipotizziamo una perdita di allungamento di 0,1mm su due bulloni M36, rispettivamente di lunghezza 150mm e 300mm:
M36x150 → 0,45mm → 0,1/0,45 = 22%
M36x300 → 0,90mm → 0,1/0,90 = 11%Si evidenzia come una perdita di allungamento del bullone di 0,1mm determini una notevole differenza in termini di perdita di carico percentuale. Sotto l'aspetto pratico è possibile stabilire che una maggiore resilienza alle perdite di carico diminuisce le possibilità di errori nel serraggio.
Rigidezza del bullone e degli elementi collegati
La rigidezza del bullone è argomento più semplice sia concettualmente che come calcolo matematico. Il bullone viene considerato come la somma di due molle di rigidezza diversa messe in serie: la prima rappresenta la parte da sotto la testa fino all'inizio della filettatura, la seconda rappresenta la parte filettata sottoposta al carico. La formula per il calcolo è la seguente:
Kb = (At · Ad · E) / (At · Ld + Ad · Lt)Dove:
- Kb: Rigidezza bullone
- At: Area della sezione filettata
- Ad: Area della sezione non filettata
- Lt: Lunghezza parte filettata
- Ld: Lunghezza parte non filettata
- E: Modulo di elasticità (Modulo di Young)
Per quanto riguarda gli elementi interposti tra testa e dado, invece, è possibile stabilire che la rigidezza totale è rappresentabile con molle poste in serie (come per il bullone).
La distribuzione del carico è invece più complessa, precisamente a forma di doppio cono (cavo per la presenza del foro per il bullone). L'angolo di inclinazione del cono è considerato di 30°.
Nei casi in cui gli elementi siano di spessore diverso e soprattutto di materiali diversi si dovranno considerare gli elementi come molle di rigidezza diversa (K1, K2 e K3, dove K è la rigidezza); nel caso in cui invece gli elementi siano del medesimo materiale, essi potranno essere considerati come un elemento unico (anche se gli spessori saranno diversi).
Capire la rigidezza del sistema bullone-giunto è il primo passo per progettare correttamente la scelta del metodo di serraggio, argomento che approfondiremo nei prossimi articoli dedicati ai metodi di serraggio delle giunzioni bullonate.
