Su una linea di assemblaggio un giunto filettato serrato male non si vede. Il pezzo esce dalla stazione, supera il collaudo funzionale e cede mesi dopo, in servizio, con un costo di richiamo che non ha rapporto con il valore del bullone. Per questo la coppia di serraggio in assemblaggio è una grandezza di controllo qualità a tutti gli effetti, da pianificare come si pianifica una quota dimensionale critica: con giunti classificati, frequenze di verifica definite, criteri di accettazione e registrazione dei dati.
Il punto delicato è che la coppia non è l’obiettivo del serraggio: l’obiettivo è la forza di precarico che tiene insieme il giunto. Fra le due c’è l’attrito, che assorbe la parte maggiore del lavoro speso dall’utensile e varia con lo stato delle superfici, i rivestimenti, i lubrificanti e il numero di riutilizzi. Una coppia corretta può quindi convivere con un precarico sbagliato: il controllo serve proprio a ridurre questa dispersione a un livello noto e sorvegliato.
Sul campo la verifica si fa con strumenti dedicati. I torsiometri Shimpo della serie FG-7000TA leggono la coppia con display digitale, memoria dei valori di picco e uscita dati verso PC, mentre i modelli da banco della serie TNC lavorano su supporto fisso con lettura ripetibile, adatti alla verifica ciclica degli utensili e ai controlli in sala metrologica.
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Coppia di serraggio in assemblaggio: controllo qualità di una grandezza indiretta
La relazione fra coppia applicata e tensione effettiva del bullone si esprime con il coefficiente K, che raccoglie in un solo numero l’attrito del filetto, l’attrito sotto testa e la geometria della vite. Con valori tipici di K compresi fra 0,10 e 0,25, la stessa coppia può generare un precarico che varia di oltre il doppio: circa il 50% del lavoro si perde nell’accoppiamento filettato, un altro 40% sotto la testa o il dado, e solo il 10% circa produce allungamento utile. Ne consegue che il valore letto sull’utensile non è una misura del precarico ma un indicatore di processo, valido solo se le condizioni di attrito restano stabili. Ogni cambio di fornitore di viti, di rivestimento o di lubrificante è quindi una modifica di processo che va rivalidata.
Il piano di controllo: classificare i giunti prima di misurarli
Il piano di controllo parte dalla classificazione dei giunti per criticità. I giunti di sicurezza, come sospensioni, sterzo, freni, cinture e sedili, richiedono controllo al 100% con registrazione del ciclo. I giunti di tenuta, tipici di carter, flange e circuiti in pressione, chiedono uniformità di serraggio nella sequenza più che valore assoluto. I giunti funzionali, cioè fissaggi di supporti e coperchi non critici, si controllano a campione. Per ciascuna classe si definiscono coppia nominale, tolleranza, sequenza e verso di serraggio, utensile ammesso, frequenza di verifica e responsabile della firma. Nel disegno la coppia va indicata con la tolleranza e la condizione di attrito, per esempio filetto asciutto o lubrificato: un valore nudo, senza condizioni, apre la strada a interpretazioni diverse fra reparto e fornitore.
Giunti duri e giunti morbidi: le anomalie che emergono
Un giunto duro, metallo su metallo con vite corta, raggiunge la coppia obiettivo in pochi gradi di rotazione: l’avvitatore ha un tempo di reazione ridottissimo e tende a superare il valore per inerzia. Un giunto morbido, con guarnizioni, plastica o rondelle elastiche, richiede molte rotazioni dopo il primo contatto e può indurre l’utensile a fermarsi in anticipo su un picco di attrito. Le anomalie tipiche si leggono nella curva coppia-angolo: arresto precoce per truciolo o filetto danneggiato, coppia raggiunta con angolo nullo perché la vite era già serrata, angolo eccessivo per foro maggiorato o filetto in strappo, coppia irregolare per disallineamento. Su un giunto morbido la coppia residua misurata dopo pochi minuti può risultare sensibilmente più bassa senza che il ciclo abbia sbagliato.
Verifica degli utensili e coppia residua: VDI 2230 e ISO 6789
La verifica periodica degli avvitatori si esegue con un trasduttore di coppia su giunto simulato, scegliendo un simulatore di rigidezza confrontabile con quella del giunto reale: provare un utensile destinato a un giunto morbido su un simulatore duro produce risultati non trasferibili. Sul pezzo montato si usano invece due grandezze: la coppia di primo movimento, cioè il valore al quale la vite inizia a ruotare in senso di serraggio, e la coppia di riserraggio, misurata riprendendo il giunto dopo un breve allentamento controllato. La VDI 2230 fornisce il metodo di calcolo del precarico e dei fattori di dispersione, mentre la ISO 6789 disciplina taratura e verifica delle chiavi dinamometriche, con classi di accuratezza tipiche del ±4% sul fondo scala per le chiavi a scatto.
Capability, rilassamento e tracciabilità: cosa cambia rispetto al controllo a vista
Trattare la stazione di avvitatura come un processo misurabile permette di calcolarne la capability sui valori registrati e di seguirne la deriva con carte di controllo, individuando l’usura della frizione o il calo di pressione dell’aria prima che generino scarti. Va messo in conto il rilassamento: nelle ore successive al montaggio l’assestamento delle superfici e lo scorrimento dei materiali plastici riducono il precarico, per cui un controllo eseguito a distanza di tempo va confrontato con un limite diverso da quello di linea. Sui giunti di sicurezza la registrazione di coppia, angolo, utensile, operatore e istante di serraggio, associata al numero di serie, è ciò che rende difendibile la conformità del prodotto.
Per il quadro completo delle applicazioni e degli strumenti impiegati sulle linee di montaggio, consulta la pagina dedicata alla coppia di serraggio in assemblaggio.
Prodotti utilizzati in questa applicazione
TORSIOMETRI SHIMPO
Shimpo FG7000-TA
Torsiometro digitale con lettura del valore di picco e in continuo, memoria dei valori, alimentazione a batteria ricaricabile e uscita dati verso PC per la registrazione delle verifiche. Impiegato per il controllo della coppia in linea e in laboratorio.
TORSIOMETRI SHIMPO
Shimpo serie TNC
Torsiometro da banco con bloccaggio del pezzo su supporto fisso: la reazione vincolata elimina la componente manuale e rende la lettura ripetibile. Adatto alla verifica ciclica degli utensili e ai controlli in sala metrologica, con registrazione dei valori.
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