Dadi e Bulloni a Flangia Spiegati (Fissaggi)

Criteri di Serraggio

I criteri di serraggio per una data flangia sono determinati dallo standard associato. Ad esempio, una flangia di una certa dimensione e classe può avere i seguenti parametri predefiniti:

• Numero di bulloni richiesti.
• Lunghezza del bullone richiesta. 
• Diametro del bullone richiesto.
• Materiale del bullone richiesto. 
• Posizione dei bulloni sulla lama della flangia. 

Il numero di bulloni richiesti sarà sempre un multiplo di 4, ad esempio 4, 8, 12, 16 ecc. Man mano che aumentano le dimensioni e la classe di una flangia, aumenta anche il numero di bulloni richiesti e il loro diametro.

Bulloni

I bulloni hanno un corpo cilindrico con una filettatura a un'estremità e una testa all'altra; i bulloni hanno gambi non conici. I bulloni possono essere realizzati in vari materiali, ma l'acciaio è il più comune nell'industria ingegneristica. Il corrispondente di un bullone è il dado, che costituisce il suo fissaggio femmina. Altri tipi comuni di fissaggio includono i tipi vite (vite senza testa) e prigioniero. 

Terminologia del Bullone

I bulloni con teste esagonali sono utilizzati nelle industrie chimiche e petrolifere e del gas; questi sono chiamati bulloni esagonali o bulloni a 6 punti a causa della loro forma esagonale a 6 lati. L'uso di una chiave a 6 punti con un bullone esagonale riduce la probabilità che il bullone si deformi quando viene applicata la coppia (conosciuta come 'arrotondamento del bullone'). 

Le teste dei bulloni possono avere più di 6 lati, ad esempio un bullone a 12 punti, che consente a una chiave di attaccarsi alla testa del bullone da più angolazioni; questo è utile quando si lavora in un'area confinata dove l'accesso al bullone è difficile. Aumentare il numero di punti di contatto aumenta anche la quantità di coppia che può essere applicata senza arrotondare la testa del bullone. I bulloni a 12 punti sono spesso utilizzati nell'industria automobilistica, in particolare per l'assemblaggio di motori a combustione dove i bulloni sono difficili da raggiungere e devono essere serrati a una coppia elevata.

Consiglio – la probabilità di arrotondare una testa di bullone aumenta con l'aumentare della differenza tra il numero di punti del bullone e il numero di punti della chiave. Attaccare una chiave a 12 punti a un bullone a 6 punti ridurrà l'area di contatto tra la chiave e la testa del bullone. Questo aumenta la pressione che agisce sugli angoli della testa del bullone (pressione = forza / area) e quindi aumenta la probabilità che la testa del bullone si arrotondi. Lo stesso principio si applica quando si collega una chiave o una presa a un dado.

Presa e Dado a 6 Punti, Presa a 12 Punti e Dado a 6 Punti, Presa a 12 Punti e Dado a 12 Punti

Vite

Un fissaggio tipo vite è essenzialmente un bullone, ma ha una filettatura lungo tutta la sua lunghezza; non ha gambo o ha un gambo conico.

Prigioniero

Un fissaggio tipo prigioniero ha una o due filettature e di solito ha un gambo tra le filettature. Le filettature di un prigioniero non devono corrispondere, cioè possono avere geometrie diverse. Quando si considerano le flange, i prigionieri avranno la stessa geometria della filettatura a entrambe le estremità e avranno due dadi di accompagnamento; il serraggio dei dadi comprime le facce delle flange insieme, formando una tenuta.

Vite, Bullone e Prigionieri

Dadi

I dadi sono la parte femmina di un assemblaggio filettato. I dadi esagonali hanno una filettatura attraverso il loro asse centrale, sono esagonali e hanno facce portanti e non portanti. La faccia non portante ha una smussatura di 30° e si rivolge lontano dalla lama della flangia. La faccia portante non ha smussatura, si rivolge verso la lama della flangia e dovrebbe essere separata dalla flangia tramite una rondella. Alcuni dadi hanno una rondella integrata nel loro design e quindi non è richiesta una rondella aggiuntiva. I materiali per i dadi sono determinati dagli standard associati; ASTM è uno di questi fornitori di standard.

Dado Esagonale

Consiglio – il fissaggio maschio dovrebbe sporgere attraverso il dado associato di diversi filetti quando è completamente serrato. Se il fissaggio maschio non passa completamente attraverso il dado, sarà sottoposto a più stress del previsto e potrebbe fallire. Questa cattiva pratica durante l'assemblaggio dei fissaggi è conosciuta come 'bullonatura corta', ed è una modalità di guasto comune in molti impianti industriali. 

Rondelle

Le rondelle sono elementi a forma di disco con un foro praticato attraverso il loro asse centrale; sono inserite tra i fissaggi e il componente da fissare. Ci sono tre principali gruppi di rondelle, che sono i tipi piane, a molla e di bloccaggio. Da questi tre gruppi principali derivano molte altre varianti di rondelle, sebbene di solito abbiano uno dei seguenti scopi, o una combinazione di essi:

• Distribuire il carico del fissaggio - in modo che i bordi della testa di un bullone non taglino la superficie dell'oggetto da fissare; questo è l'uso più comune delle rondelle. 
• Isolare elettricamente il fissaggio dall'oggetto da fissare - previene la corrosione galvanica. 
• Creare tensione residua sul fissaggio - la forza di trazione impedisce che il fissaggio si allenti nel tempo (spesso usato su macchinari che vibrano eccessivamente). 

Le rondelle possono essere -e sono- utilizzate in combinazione con altre rondelle, come quando si posiziona una rondella piana tra una rondella a molla e l'oggetto da fissare. È anche possibile che una singola rondella svolga una doppia funzione, come quando una rondella piana viene utilizzata per distribuire il carico del fissaggio e isolare elettricamente il fissaggio dall'oggetto da fissare. Le rondelle utilizzate per isolare elettricamente i componenti sono tipicamente realizzate in materiali a base di polimeri a causa delle loro proprietà isolanti.

Dei tre principali gruppi di rondelle discussi, le rondelle piane sono di gran lunga il tipo più comune di rondella. 

Consiglio - le rondelle piane sono anche chiamate rondelle 'piatte'. Le rondelle a molla sono anche chiamate rondelle 'Belleville'. Le rondelle di bloccaggio sono anche chiamate rondelle 'a stella'.

Procedura di Serraggio

Per applicazioni a bassa pressione e bassa temperatura, le flange sono solitamente serrate a mano usando una chiave/spanner. Per pressioni e temperature più elevate, possono essere utilizzate chiavi dinamometriche. Le chiavi dinamometriche consentono al personale di serrare i dadi a una coppia specifica, garantendo così che venga ottenuta una certa pressione di tenuta; uno strumento alternativo è un tensionatore idraulico (per prigionieri). Indipendentemente dallo strumento di serraggio utilizzato, le flange devono sempre essere serrate incrociate durante l'assemblaggio. 

Il serraggio incrociato delle flange garantisce che la flangia sia caricata uniformemente sulle sue facce di tenuta. Un carico non uniforme sulle facce può portare a una flangia inclinata/sbilanciata e/o a una guarnizione pizzicata; uno di questi problemi aumenterà la probabilità che la flangia non sigilli correttamente. 

Procedura di Serraggio dei Bulloni

L'immagine sopra mostra l'ordine in cui i bulloni devono essere serrati per tre diverse dimensioni delle flange; l'ordine è indicato come 'procedura di serraggio dei bulloni'.

Flangia con Procedura di Serraggio Indicata

Allineamento

Il corretto allineamento delle flange durante l'installazione è fondamentale se si vuole ottenere una tenuta affidabile. Il disallineamento delle flange causa un carico non uniforme sulle facce delle flange, il che riduce la probabilità di ottenere e mantenere una tenuta. Il disallineamento causa anche un carico non uniforme sui fissaggi delle flange, il che aumenta la probabilità che il fissaggio più sollecitato fallisca.

Il disallineamento è classificato come parallelo o angolare a seconda della direzione del disallineamento rispetto alle lame delle flange. Standard come ASME PCC-1 forniscono indicazioni riguardo alle procedure di assemblaggio dei fissaggi e ai controlli coinvolti per eliminare il disallineamento.

Allineamento e Disallineamento delle Flange

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Risorse Aggiuntive

https://en.wikipedia.org/wiki/Flange_nut

https://en.wikipedia.org/wiki/Bolt_(fastener)

http://blog.mutualscrew.com/2015/07/07/multiple-uses-of-flange-bolts