I bulloni flangiati esagonali sono ampiamente adottati negli assemblaggi automobilistici. La flangia integrata sotto la testa del bullone amplia l'area di contatto con i componenti accoppiati, eliminando la necessità di rondelle piatte separate in alcuni giunti. Questi bulloni sono compatibili con utensili a bussola e apparecchiature di serraggio automatizzate. Rispetto ai bulloni a testa esagonale standard, supportano una maggiore produttività dell'assemblaggio, riducono il numero di parti e stabilizzano la distribuzione delle sollecitazioni attraverso le interfacce dei giunti.
Le viti per bulloni a testa esagonale flangiate non sono ampiamente utilizzate perché offrono prestazioni anti-allentamento permanenti. Il design di questo dispositivo di fissaggio combina resistenza meccanica, efficienza di assemblaggio, capacità portante, caratteristiche anti-allentamento e compatibilità con la produzione di massa. Il grado di prestazione, la forma della flangia e la finitura superficiale devono essere selezionati in base al carico, alle vibrazioni, alla temperatura, alle condizioni di corrosione e ai requisiti tecnici delle singole applicazioni.
Caratteristiche del bullone a testa esagonale flangiato di grado automobilistico
| Caratteristica strutturale/prestazionale | Funzione nell'assemblaggio automobilistico | Note applicative |
|---|---|---|
| Flangia integrata sotto la testa del bullone | Allarga l'area del cuscinetto e distribuisce la pressione di contatto | Le rondelle piane non possono essere eliminate per tutti i tipi di giunti |
| Unità esagonale esterna | Funziona con utensili a bussola e apparecchiature di serraggio automatizzate | È necessario garantire uno spazio di installazione e un'accessibilità sufficienti alla presa |
| Integrazione delle parti di alto livello | Riduce l'utilizzo di rondelle piatte discrete e diminuisce il rischio di componenti omessi | Per giunti sigillanti o isolanti speciali è ancora necessario hardware aggiuntivo |
| Opzione flangia dentata | Aumenta l'attrito di contatto e migliora le prestazioni antiallentamento in condizioni operative selezionate | Può danneggiare la verniciatura, la placcatura e i pezzi in lavorazione dalla consistenza morbida |
| Disponibile nelle classi di resistenza 8.8, 10.9 e altre | Soddisfa i requisiti di carico di diversi giunti automobilistici | La verifica delle proprietà meccaniche è obbligatoria per i gradi di resistenza selezionati |
| Molteplici opzioni di trattamento superficiale | Fornisce protezione dalla corrosione per i componenti del telaio, della carrozzeria e del gruppo propulsore | Il coefficiente di attrito e il rischio di infragilimento da idrogeno devono essere gestiti contemporaneamente |
Perché la vite con bullone flangiato a testa esagonale è adatta alle strutture automobilistiche
I giunti automobilistici utilizzano spesso lamiere stampate, pezzi fusi, staffe e componenti a pareti sottili. Le teste dei bulloni standard offrono un'area di supporto limitata. Un precarico elevato può provocare rientranze locali, danni al rivestimento o deformazione plastica sulle superfici di accoppiamento.
La testa della flangia di un bullone a testa esagonale dotato di flangia-espande la regione del cuscinetto sotto la testa del bullone. Riduce la pressione di contatto locale e trasferisce la forza di bloccaggio in modo più uniforme sulle superfici del pezzo. Questa caratteristica si applica alle staffe della carrozzeria, ai gruppi dei sedili, agli accessori del gruppo propulsore e ai collegamenti selezionati del telaio.
Una faccia della flangia non è un sostituto universale delle rondelle piatte. Rondelle dedicate o strutture ausiliarie rimangono necessarie per giunti con diametro del foro del pezzo di grandi dimensioni, materiale di substrato morbido o requisiti di isolamento, sigillatura, livellamento e protezione del rivestimento.
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Come i bulloni con flangia e testa esagonale migliorano l'efficienza dell'assemblaggio
Le linee di produzione automobilistica impongono requisiti rigorosi in termini di tempo di ciclo, prevenzione degli errori e coerenza del serraggio. Le viti a macchina con testa flangiata esagonale possono essere installate tramite utensili pneumatici, mandrini di serraggio elettrici o sistemi robotici.
Laddove la progettazione lo consente, la rimozione delle rondelle piatte discrete offre i seguenti vantaggi:
- Conteggio ridotto dei componenti per ciascun giunto di fissaggio
- Minore probabilità di rondelle mancanti, montate in modo errato o invertite
- Meno lavoro per l'alimentazione dei componenti e la gestione delle stazioni
- Migliore compatibilità con l'alimentazione automatica e la presa robotizzata
- Tempi di assemblaggio più brevi per punto di giunzione
- Minore rischio che corpi estranei cadano nella carrozzeria o nell'attrezzatura del veicolo
Questi vantaggi sono marginali per l'assemblaggio a basso volume. I miglioramenti in termini di efficienza e qualità diventano significativi nelle linee di produzione con un gran numero di punti di giunzione.
La vite a testa esagonale con rondella può resistere all'allentamento indotto dalle vibrazioni
Una faccia della flangia ottimizza le condizioni dei cuscinetti. Le viti a testa esagonale standard dotate di rondelle non possono impedire l'allentamento esclusivamente attraverso l'area di contatto allargata.
I veicoli subiscono impatti stradali, carichi trasversali, vibrazioni del motore e variazioni di temperatura durante il funzionamento. I giunti filettati potrebbero ancora allentarsi in caso di slittamento relativo dell'interfaccia, precarico insufficiente o deformazione dell'incasso del pezzo.
I bulloni della flangia dentata aumentano l'attrito dell'interfaccia attraverso i profili dei denti sulla superficie inferiore della flangia, ma comportano effetti collaterali corrispondenti:
- Graffi sulle superfici del pezzo e rivestimenti anticorrosione
- Coefficiente di attrito spostato sulla superficie di appoggio della testa del bullone
- Correlazione alterata tra coppia e precarico
- Incompatibilità con leghe di alluminio selezionate, superfici plastiche e decorative
- Prestazioni anti-allentamento ridotte dopo ripetuti smontaggi e rimontaggi
Le prestazioni anti-allentamento del giunto si basano sul controllo combinato di precarico, rigidità del giunto, coefficiente di attrito, comportamento di scorrimento dell'interfaccia e processo di assemblaggio. Affidarsi solo ai denti della flangia non è sufficiente.
Compatibilità delle viti a testa esagonale-dotate di rondella con i processi di serraggio automatizzati
Le teste esagonali esterne creano ampie zone di contatto per gli utensili a presa. L'elevata coppia di serraggio può essere trasmessa in modo affidabile e i mandrini di serraggio automatici possono essere disposti comodamente. La geometria stabile della testa supporta il posizionamento accurato dell'utensile e riduce le interruzioni della linea causate da azionamenti Phillips o esagonali danneggiati.
Le apparecchiature di serraggio possono registrare i seguenti dati di processo:
- Coppia di serraggio
- Angolo di rotazione
- Durata del serraggio
- Curva di variazione della coppia
- Dati di identificazione della stazione e del pezzo
- Risultati della valutazione pass-fail
La stabilità del precarico non dipende esclusivamente dalla geometria della trasmissione. La lubrificazione della filettatura, il rivestimento superficiale, la rugosità della superficie della flangia e il coefficiente di attrito influiscono tutti sul rapporto di conversione dalla coppia in ingresso alla forza di bloccaggio.
Logica per gradi di resistenza multipli nelle viti a testa esagonale con rondelle
L'entità del carico varia ampiamente a seconda della posizione del veicolo, quindi un unico grado di resistenza non può coprire tutte le applicazioni.
Dovranno essere specificati i gradi appropriati per staffe generali, pannelli esterni e giunti accessori non critici. Potrebbero essere necessarie le classi di resistenza 8.8 o 10.9 per telaio, sospensioni, gruppo propulsore e collegamenti a carico elevato.
Un grado di resistenza più elevato non equivale a prestazioni migliori per ogni giunto. Una resistenza eccessivamente elevata aumenta la suscettibilità all'infragilimento da idrogeno, aumenta la complessità del controllo dell'assemblaggio e il costo dei materiali. Potrebbe anche spostare le modalità di guasto su dadi, alloggiamenti in alluminio o elementi filettati a parete sottile. Il grado di resistenza sarà definito in base al carico di lavoro, al precarico, ai requisiti di fatica e al fattore di sicurezza.
Trattamenti superficiali comuni per viti a testa esagonale con rondella
I trattamenti superficiali disponibili includono elettrozincatura, placcatura in zinco-nichel, rivestimenti in lamelle di zinco-alluminio e altri sistemi di protezione dalla corrosione approvati. La scelta del trattamento superficiale deve considerare molteplici fattori:
- Esposizione in servizio ad acqua, sedimenti e sale antighiaccio
- Temperatura di esercizio all'interno dei vani motore o in altre zone ad alta temperatura
- Rischio di corrosione galvanica se accoppiato con alluminio e metalli diversi
- Requisiti dei test di corrosione definiti nelle specifiche di progetto
- Impatto dimensionale indotto dal rivestimento sull'adattamento della filettatura
- Intervallo di tolleranza del coefficiente di attrito
- Rischio di infragilimento da idrogeno per gli elementi di fissaggio ad alta resistenza
La sola durata del test in nebbia salina non può rappresentare la qualità complessiva della vite a testa esagonale con rondella. Rivestimenti con resistenza alla corrosione equivalente possono produrre valori di precarico diversi con la stessa coppia di serraggio quando i coefficienti di attrito differiscono.
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