I processi di galvanostegia sono accompagnati da reazioni di evoluzione dell'idrogeno. L'infiltrazione di idrogeno nel substrato pone un alto rischio di guasto per gli elementi di fissaggio ad alta resistenza, portando spesso a una "frattura ritardata" dopo l'assemblaggio, un problema di qualità notoriamente difficile da prevedere in ambienti ingegneristici. Per le viti autoaggancianti, il processo di installazione crea uno stress di compressione residuo nella zona di bloccaggio. Se combinato con il rischio di infragilimento da idrogeno dovuto alla galvanica, ciò rende le parti suscettibili a frattura fragile sotto carico. Tali fallimenti non si verificano immediatamente; invece, in genere si manifestano diverse ore dopo l'assemblaggio.
Il meccanismo dell’infragilimento da idrogeno coinvolge gli atomi di idrogeno che diffondono nel metallo e migrano verso aree di concentrazione di stress. Nei difetti del materiale, questi atomi si combinano per formare molecole di idrogeno, generando pressione interna. Quando questa pressione interna, aggravata dallo stress residuo della lamiera e dai carichi operativi esterni, supera la resistenza allo snervamento del materiale, si verifica la frattura. Poiché la diffusione degli atomi di idrogeno attraverso l'acciaio richiede tempo, questa è la causa fondamentale della frattura ritardata. Inoltre, i rivestimenti di zinco e cadmio agiscono come barriere che impediscono la fuoriuscita dell’idrogeno, rendendo più impegnativa la gestione della deidrogenazione. L'intervallo di temperatura per la deidrogenazione basata sulla cottura deve essere attentamente bilanciato: deve essere sufficientemente elevato da favorire il rilascio di idrogeno dal substrato, ma sufficientemente basso da evitare di ridurre la durezza del materiale o compromettere le proprietà del rivestimento.
Nella pratica ingegneristica, il rischio di infiltrazione di idrogeno può essere mitigato attraverso tre approcci principali. Per le viti rivettate autoaggancianti e dispositivi di fissaggio simili, durante il pretrattamento, è preferibile la sabbiatura per la rimozione della ruggine; se si utilizza il decapaggio acido, è necessario aggiungere alla soluzione acida degli inibitori di corrosione. Per lo sgrassaggio si preferiscono metodi chimici o a base di solventi; se si utilizza lo sgrassaggio elettrochimico, è necessario seguire una sequenza di pulizia catodica seguita da una pulizia anodica. Per quanto riguarda il processo di galvanica stesso, i bagni galvanici alcalini o i bagni ad alta efficienza di corrente determinano uno sviluppo di idrogeno inferiore. Inoltre, a condizione che siano soddisfatti i requisiti di resistenza alla corrosione, è possibile selezionare sistemi di rivestimento in cui l'idrogeno ha una solubilità inferiore.
La riduzione dello stress prima della placcatura e la deidrogenazione basata sulla cottura dopo la placcatura sono le misure di controllo standard. Per le parti che sono state sottoposte a tempra o saldatura, le tensioni interne dovrebbero essere alleviate mediante rinvenimento prima che inizi il processo di placcatura. Dopo la galvanica, l'idrogeno continua a migrare in profondità nel substrato. Gli standard del settore consigliano di avviare un processo di infragilimento (rimozione dell'idrogeno) entro un'ora dalla placcatura, con un ritardo massimo consentito di tre ore. Le temperature di cottura standard vanno dai 150 gradi ai 300 gradi, con tempi di mantenimento tra le 2 e le 24 ore; questi parametri dovrebbero essere regolati in base alle dimensioni della parte, alla resistenza del substrato e al tipo di placcatura. Per le parti zincate, l'intervallo di cottura tipico è compreso tra 110 e 220 gradi, mentre per le parti placcate cadmio, il limite di temperatura superiore è inferiore, generalmente tra 180 e 200 gradi, per prevenire l'infragilimento indotto dal cadmio.
La durezza del materiale funge da indicatore diretto della suscettibilità all’infragilimento da idrogeno. Per le viti autoaggancianti a testa tonda e altri elementi di fissaggio in acciaio, il rischio di frattura indotta dall'idrogeno inizia ad aumentare quando la durezza dell'acciaio si avvicina a HRC 38. Le parti con una durezza superiore a HRC 43 richiedono un processo di infragilimento post-placcatura, mentre quelle con una durezza vicina a HRC 60 devono essere sottoposte a cottura immediatamente dopo il trattamento superficiale. Oltre alla durezza, è necessario valutare altri fattori, tra cui la classificazione di sicurezza della parte, le dimensioni della sezione trasversale, le concentrazioni di sollecitazioni (intagli), il tipo di placcatura, le condizioni di carico e qualsiasi storia di guasti precedenti. Le parti soggette a sollecitazioni di trazione elevate corrono un rischio significativamente più elevato di infragilimento da idrogeno rispetto a quelle sottoposte a sollecitazioni puramente di compressione.
Per i bulloni autoaggancianti, la validazione ingegneristica, oltre ai test di torque-out e push-out, deve includere una valutazione dell'infragilimento da idrogeno, distinguendo in particolare tra fessurazione indotta dall'idrogeno e lacerazione del materiale della lamiera. Durante le fasi di approvvigionamento e di revisione del processo, è essenziale specificare il materiale della lamiera, la durezza, il processo di galvanizzazione e i parametri di infragilimento; la selezione non deve basarsi esclusivamente sulle specifiche della filettatura. Se si è già verificata la fessurazione indotta dall'idrogeno, l'idrogeno si sarà diffuso nei difetti più radicati, rendendo la tenacità originale irrecuperabile attraverso la cottura; tali parti devono essere rottamate.
Nel caso di aVite di compressione autoagganciantefrattura, il primo passo è verificare il rispetto dei protocolli di galvanica (assorbimento di idrogeno) e di infragilimento. Successivamente, controllare la coassialità dell'installazione, la durezza del materiale della lamiera e il diametro del foro: non regolare semplicemente la forza di installazione (inserimento a pressione). L'intero protocollo di trattamento superficiale e infragilimento deve essere riconvalidato ogni volta che si verifica un cambiamento nel tipo del materiale del foglio, nelle condizioni del trattamento termico o nel tipo di placcatura, garantendo la stabilità a lungo termine del giunto assemblato.
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