Classi di resistenza alla trazione di viti e dadi in acciaio inox

La resistenza alla trazione dell’acciaio e dell’acciaio Inox è un parametro critico quando si tratta della capacità di carico e della sicurezza dei giunti filettati. È costituito da due parametri chiave per le viti in acciaio, in base ai quali è possibile determinare facilmente la resistenza alla trazione e la resistenza allo snervamento. Ma a partire da una certa dimensione, le viti e i dadi in acciaio inox sono contrassegnati con una combinazione lettera-numero (ad esempio A4-80). La combinazione lettera-numero disposta di fronte al trattino assegna la vite così marcata a un gruppo di materiali e a un gruppo di acciaio e fornisce quindi informazioni sulle proprietà del materiale di base della vite. Il numero 80 a destra del trattino indica la classe di resistenza. Questo articolo mostra come utilizzare la classe di resistenza dei bulloni in acciaio inox per determinarne i limiti di utilizzo e offre una panoramica della capacità di carico delle classi di resistenza tipiche.

Che cosa si intende per resistenza alla trazione?

La resistenza alla trazione descrive il valore di stress meccanico massimo che un materiale può tollerare prima di cedere. Questo è di solito espresso in megapascal (MPa) o in Newton per millimetro quadrato (N/mm²). Per gli elementi di fissaggio, la resistenza alla trazione è particolarmente importante perché determina il carico massimo che l’elemento può assorbire senza cedere.

Formula per calcolare la resistenza alla trazione

Non esiste una formula di resistenza alla trazione universale per calcolare la resistenza alla trazione in quanto dipende da condizioni diverse (materiale, composizione e lavorazione della lega). Di norma, la resistenza alla trazione viene determinata empiricamente mediante test dei materiali e quindi riassunta in tabelle di resistenza alla trazione per viti e acciaio inox in schede tecniche o nelle norme sui materiali. Tuttavia, è possibile calcolare la tensione che un materiale sperimenta quando è sottoposto a un carico di trazione. La formula generale della tensione (σ) in un materiale sotto carico di trazione è:

dove:

• σ = la tensione in Pascal (Pa)
• F = la forza di trazione che agisce sul materiale in Newton (N)
• A = l’area della sezione trasversale del materiale sottoposto alla forza di trazione in metri quadrati (m²).

Per determinare la resistenza alla trazione, ad esempio dell’acciaio e dell’acciaio inox, si può utilizzare la forza di trazione (F) massima e la sezione trasversale (A) minima a cui è stato testato il materiale. La resistenza alla trazione è tipicamente espressa in Megapascal (MPa).

Panoramica delle qualità dell’acciaio inox

L’acciaio inox è un termine generico di circa 120 diversi gradi di acciaio resistente alla corrosione. Le singole leghe servono a scopi e casi d’uso diversi. Tuttavia, contengono tutte del cromo, e forse anche nichel, che sono responsabili della resistenza alla corrosione. Gli elementi reagiscono con l’ossigeno dall’aria per formare un sottile strato di ossido protettivo sulla superficie dell’acciaio. Questo strato di ossido è chiamato strato passivo e impedisce che altro ossigeno entri in contatto con il ferro sottostante, prevenendo così la corrosione e la ruggine. Rispetto agli acciai a bassa lega o agli acciai strutturali, la resistenza alla trazione dell’acciaio inox è relativamente elevata. Ad esempio, l’acciaio inox 1.4301 ha una resistenza alla trazione di 500 - 700 N/mm² (in confronto: per l’acciaio dolce convenzionale, la resistenza alla trazione è di 300 - 590 N/mm²). Le norme DIN 17440 e DIN EN ISO 3506 si applicano agli acciai inox. Le principali categorie di acciai inox sono le seguenti.

Acciaio inox, austenitico

Questi acciai inox sono caratterizzati dal loro alto contenuto di cromo e nichel, di solito superiore al 16% di cromo e superiore all’8% di nichel. Sono non magnetici e hanno un’eccellente resistenza alla corrosione e saldabilità. La lettera A nel nome di un acciaio inox, come V2A, indica che si tratta di un acciaio inox austenitico.

Acciai inox ferritici

Gli acciai inox ferritici contengono un’elevata quantità di cromo, ma poco o nessun nichel. Sono magnetici e offrono una buona resistenza alla corrosione in ambienti non aggressivi. La lettera F viene utilizzata nel nome degli acciai inox per indicare che si tratta di acciai inox ferritici.

Acciaio inox martensitico

Gli acciai inox martensitici sono caratterizzati dal loro elevato contenuto di carbonio e da un contenuto di cromo da moderato ad elevato. Sono magnetici e hanno un’eccellente durezza e resistenza all’usura. Gli acciai inox martensitici sono spesso utilizzati per coltelli e utensili. La lettera C nel nome dell’acciaio inox martensitico indica il contenuto di carbonio.

Acciai inox duplex

Gli acciai inox duplex hanno nella loro lega una miscela di struttura austenitica e ferritica. Offrono una buona resistenza alla corrosione e robustezza e sono particolarmente utili in ambienti con elevate concentrazioni di cloruro, come nell’industria chimica e nelle applicazioni con acqua di mare.

Viti e dadi in acciaio inox

Le viti e i dadi in acciaio inox sono noti per la loro robusta resistenza alla corrosione. È tuttavia possibile che l’acciaio inox possa anche iniziare ad arrugginirsi, ad esempio a causa di ruggine estranea derivante dal contatto con metalli arrugginiti. La classe di resistenza delle viti fornisce informazioni sulla quantità di carico che possono assorbire.

Resistenza alla trazione delle viti in acciaio inox

La resistenza alla trazione delle viti in acciaio inox è specificata come classe di resistenza. La classe di resistenza è una combinazione della resistenza alla trazione e del limite di snervamento della resistenza alla trazione:

Al di sotto del limite di snervamento, il materiale ritorna al suo stato originale dopo la deformazione, al di sopra del limite di snervamento la deformazione permane. Tuttavia, spesso viene specificato lo 0,2% di snervamento invece del carico di snervamento, poiché quest’ultimo non è sempre chiaramente individuabile dal test di trazione. Descrive la tensione alla quale l’allungamento permanente a seguito dello scarico è pari allo 0,2%. Come guida, esistono tabelle per le classi di resistenza delle viti. In passato era consuetudine indicare nelle tabelle la resistenza alla trazione delle viti in kg, ma oggi viene espressa principalmente in Pascal (Megapascal) o Newton (per millimetro quadrato).

La classe di resistenza influenza direttamente la coppia massima che può essere esercitata sulla vite o sul dado. Quindi quando si seleziona la corretta vite o dado in acciaio inox, si dovrebbe prima determinare quale coppia è necessaria per un’installazione sicura e se la classe di resistenza consente questa coppia.

Oltre alla classe di resistenza (nell’esempio 80), la marcatura A4 specifica il gruppo di materiali e il tipo di acciaio della vite o del dado in acciaio inox. Si riferisce alla composizione chimica dell’acciaio inox e alle proprietà associate di resistenza alla corrosione e resistenza agli acidi. A2 ad esempio indica un acciaio inox austenitico con alcuni componenti in cromo e nichel. L’acciaio inox con l’etichetta A4 è anche resistente all’acido o all’acqua di mare.

MISUMI offre una vasta gamma di viti in acciaio inox con una vasta gamma di classi di resistenza.

Resistenza alla trazione dei dadi in acciaio inox

La classificazione dei dadi è leggermente meno specifica di quella delle viti, poiché spesso vengono utilizzati in combinazione con le viti e quindi dovrebbero essere abbinati principalmente alla vite. In generale, i dadi in acciaio inox sono spesso progettati per corrispondere alla stessa o più elevata classe di resistenza alla trazione della vite associata.

Le proprietà meccaniche dei dadi in acciaio inox, così come dei dadi in acciaio, sono espresse da classi di resistenza e dalle sollecitazioni di carico garantite che corrispondono alla classificazione di resistenza della vite abbinata.

Poiché i dadi in acciaio inox sono utilizzati con viti in acciaio inox abbinate, lo spessore del materiale di un dado in acciaio inox è solitamente determinato dallo spessore del materiale di una vite realizzata con lo stesso materiale. Grazie a questo accordo, spesso si presume che non ci sarà alcun cedimento per taglio sulle filettature quando si utilizza una combinazione di viti e dadi in acciaio inox. Tuttavia, è importante notare che i dadi a basso profilo con solo poche filettature di interblocco devono essere usati con cautela per evitare il cedimento per taglio sulle filettature.

Resistenza alla trazione dei tavoli in acciaio inox

Vedere la tabella seguente per una panoramica della resistenza alla trazione di vari gradi di acciaio inox. I valori indicati rappresentano linee guida generali e possono variare leggermente a seconda del processo di produzione, del trattamento termico e della lega specifica. Per informazioni dettagliate sulle proprie esigenze si consiglia di consultare le schede e le specifiche tecniche dei materiali.

• Il numero nella classe di resistenza corrisponde a 1/10 del valore nominale della resistenza alla trazione minima.
• Esempio: La classe di resistenza A2-50 per i materiali austenitici si riferisce a un materiale con una resistenza alla trazione di 500 N/mm², un carico di snervamento di 210 N/mm² e un allungamento a rottura di 0,6 d.
• Gli acciai inox sono classificati in tipi (austenitici, martensitici e ferritici) e le classi di resistenza degli acciai martensitici sono determinate in base alle differenze nel trattamento termico.

Link ad altri articoli del blog sulle viti

Se si desidera approfondire l’argomento delle viti, è possibile trovare ulteriori informazioni nei seguenti articoli del blog:

• Calcolo delle forze di resistenza al taglio e di resistenza alla trazione delle viti