Test di durezza: per garantire che gli elementi di fissaggio e le viti mantengano le promesse.

Perché i bulloni e gli elementi di fissaggio dovrebbero essere sottoposti a prove di durezza?

Le viti e i dispositivi di fissaggio, come i bulloni, devono tenere insieme i componenti in modo sicuro sotto un'ampia gamma di carichi meccanici. Le condizioni ambientali impongono ulteriori requisiti alle proprietà del materiale, alla struttura e alle condizioni della superficie. Inoltre, esistono norme e regolamenti che i produttori di viti devono tenere in considerazione per i loro prodotti. Oltre alla miscelazione dei materiali al momento del ricevimento della materia prima, l'ispezione dei difetti superficiali per la ricerca di cricche svolge un ruolo importante. Il prodotto finale viene poi sottoposto a un test di resistenza, che di solito viene determinato in modo distruttivo su una selezione di parti in una macchina per prove di trazione. I bulloni vengono suddivisi in classi di proprietà o di sicurezza con le relative marcature secondo lo standard. Queste marcature sono molto ampie, come suggeriscono i numerosi tipi di bulloni. Le viti in acciaio strutturale, ad esempio, sono suddivise in classi di resistenza in base alla resistenza alla trazione e alla resistenza allo snervamento, con una designazione uniforme sulla testa della vite o sull'albero della vite. "M8.8" indica la dimensione metrica M = bullone a testa esagonale, 8 x 100 = 800 MPa di resistenza alla trazione e 8 x 8 x 100 = 640 MPa di resistenza allo snervamento, mentre "M12.9" indica 12 x 100 = 1200 MPa e 12 x 9 x 100 = 1080 MPa. Questi sono due dei requisiti minimi che devono essere soddisfatti e che si possono trovare nelle cosiddette fibre per viti.

Poiché la resistenza alla trazione è correlata positivamente con la durezza del materiale (≥HV 10) ed esistono regole di conversione empiriche, ad esempio secondo la norma EN ISO 18265, la prova di durezza viene utilizzata ripetutamente per la valutazione della qualità per ragioni pratiche. Ciò è particolarmente importante quando è necessario ispezionare un numero maggiore di viti, bulloni, ecc. e/o le dimensioni geometriche sono opposte a una prova di trazione. Sebbene le classiche prove di durezza Vickers, Brinell e Rockwell siano più flessibili, di solito richiedono una complessa lavorazione della superficie o il bullone deve essere tagliato e spesso incastrato per il processo di prova. Per evitare questo lavoro aggiuntivo possono essere usati metodi di prova di durezza mobili come il metodo UCI (Ultrasonic Contact Impedance). Tuttavia, anche in questo caso non esiste una dichiarazione generale sull'applicabilità. A causa dell'elevata variabilità delle caratteristiche di viti e bulloni, si raccomanda di eseguire preventivamente prove su campioni. La situazione diventa particolarmente instabile se, nonostante tutte le misure precauzionali, i bulloni rilevanti per la sicurezza sono già installati nel veicolo o nel cantiere, ad esempio, e la loro successiva rimozione è molto difficile. Anche in questo caso la misurazione della durezza con UCI entra in gioco per i test di confusione, poiché la misurazione può essere effettuata direttamente sul pezzo installato in qualsiasi direzione in modo rapido e sicuro.

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Prova di durezza di elementi di fissaggio e bulloni: come si esegue?

Vi sono diverse domande da porsi:

• Quali sono le soluzioni attuali?
• Dove falliscono questi approcci?
• Quali sono le sfide che si presentano nelle prove di durezza di viti e dispositivi di fissaggio?
• Quali sono i fattori limitanti?

Le viti e i bulloni sono prodotti in modo ottimizzato per l'applicazione. Ciò include rivestimenti superficiali contro la corrosione o per ottenere proprietà di scorrimento ottimali e persino proprietà di durezza o resistenza locali attraverso un trattamento termico. Pertanto, in punti predeterminati come la testa del bullone, l'albero e l'estremità, la durezza del nucleo e la durezza superficiale devono essere testate con forze di prova definite tra HV 0,3 e HV 10. Di conseguenza, i metodi di prova della durezza devono essere adattati a questi compiti. Prima di misurare il materiale, è necessario rimuovere i rivestimenti superficiali. Le misure sull'albero sono difficili per la prova di durezza Vickers, perché la superficie deve essere solitamente rettificata per catturare correttamente le diagonali dell'indentazione. Il punto di prova sulla vite deve essere facilmente accessibile, il che spesso richiede lo smontaggio della vite a causa della complessa configurazione di una macchina di prova. Infine, la vite deve essere allineata correttamente (incassata e lucidata) nel caso di un corpo conico, perché altrimenti, a seconda del passo, l'ottica non può essere messa a fuoco abbastanza bene per valutare l'impronta di prova.

Quali sono i metodi di prova della durezza?

A seconda dei requisiti, sono disponibili diversi metodi di prova. I più comuni sono i seguenti:

• Martens (u)
• Vickers (HV)
• Rockwell (HR)
• Brinell
• Knoop
• Shore
• Barcol
• Buchholz

Un passo avanti nella verifica di elementi di fissaggio e viti con la tecnologia di misurazione UCI?

Perché o quando e dove il metodo UCI è più adatto per le prove di durezza di bulloni e dispositivi di fissaggio?

L'essenza della prova di durezza UCI è la misurazione dell'impedenza acustica di un corpo attraverso lo spostamento di frequenza di un'asta che vibra in risonanza con diamanti Vickers. La durezza del materiale è determinata dallo spostamento di frequenza Δf a una certa forza di prova predefinita. La scala di durezza Vickers costituisce il riferimento per ogni materiale. I dispositivi UCI sono adattati a materiali con un modulo di elasticità di circa 210 GPa e possono essere impostati con precisione sul nuovo compito mediante una misurazione comparativa con un dispositivo di prova della durezza Vickers. Questa operazione è necessaria una sola volta, perché i dati di impostazione possono essere recuperati dalla memoria in modo riproducibile.

SONODUR 3 e sonde di misura UCI

In questo modo, la prova delle viti con l'UCI è molto semplice e veloce grazie al confronto una tantum con la scala Vickers. Poiché le sonde UCI sono a forma di spillo con punte sottili (Φ 2,5 mm o soprattutto Φ 1,7 mm), sono adatte per le prove di durezza in posizioni difficili da raggiungere.

Tuttavia, a questo punto è necessario rispettare le condizioni limite dell'applicazione del metodo UCI. La superficie deve essere pulita o lucidata, ma non necessariamente brillante. Inoltre, il punto di misura deve essere accessibile per la punta della sonda. Il componente deve essere solido e disaccoppiato da eventuali risonanze del componente. Le risonanze possono essere riconosciute molto bene da una forte dispersione e da valori di misura eccessivamente alti o troppo bassi, che sono molto al di fuori dell'intervallo previsto.

Gli alberi possono essere misurati fino a Φ 3 mm senza particolari precauzioni, in conformità alla norma DIN 50159-1. Con forze di prova comprese tra HV 0,1 UCI (sonde di misura a motore) e HV 10 UCI (sonde di misura portatili), le viti possono essere misurate nella loro interezza o anche incastrate, sia manualmente che in un supporto. Grazie alla rapidità della misura UCI e alla sua elevata precisione, è possibile eseguire un gran numero di misure rispetto ai metodi classici. Di conseguenza, intere serie di misurazioni possono fornire un quadro dettagliato del risultato del trattamento ottenuto con la scansione dell'albero.

Uno strumento adatto per la prova di durezza di viti e dispositivi di fissaggio

SONODUR 3: prova di durezza portatile per la massima flessibilità e risultati affidabili

Tra i durometri UCI, il SONODUR 3 è predestinato a compiti di prova difficili. Attualmente dispone della gamma di sonde e accessori più ampia del mercato. Utilizzando il touch screen, è possibile ricercare rapidamente ampie serie di misure difettose e valutarle: è sufficiente toccare "valori estremi". SONODUR 3 individuerà il valore di misura sospetto. Inoltre, sia la gestione del test (tabelle di conversione, funzione di regolazione CAL e tempo di penetrazione) che le possibilità di documentazione (formati dati CSV, .txt, HTML, wireless, USB, foto) costituiscono un forte argomento a favore dell'utilizzo di SONODUR 3.