Tabella dei pesi dei bulloni e gradi di resistenza: Tutto quello che c'è da sapere

Il peso teorico dei bulloni, compresi quelli con e senza dadi, può essere calcolato con un approccio a segmenti.

Tabella del peso teorico dei bulloni

Come determinare i gradi di resistenza dei bulloni

I bulloni ordinari si dividono in grado A, grado B (bulloni raffinati) e grado C (bulloni grezzi).

I bulloni di grado A e B utilizzano acciaio di grado 5,6 e 8,8, mentre i bulloni di grado C utilizzano acciaio di grado 4,6 e 4,8. I bulloni ad alta resistenza sono realizzati con acciai di grado 8.8 e 10.9. Nel grado 10.9, ad esempio, 10 indica il limite di resistenza alla trazione del bullone. materiale in acciaio è fu=1000N/mm², e 0,9 indica che la resistenza allo snervamento del materiale in acciaio è fy=0,9fu. Altri modelli seguono questa convenzione. I bulloni di ancoraggio utilizzano Q235 o acciaio Q345.

I bulloni di grado A e B (bulloni raffinati) sono prodotti da billette laminate in forma. La superficie dell'asta del bullone è liscia, le dimensioni sono precise e i fori del bullone sono praticati con una matrice o prima punzonati su singole parti con un foro più piccolo, quindi riforati al diametro progettato su componenti assemblati (noti come fori di Classe I). Lo spazio tra il diametro del bullone e il foro è molto ridotto, solo 0,3 mm, e richiede una leggera martellatura durante l'installazione per garantire la resistenza al taglio e alla trazione.

Tuttavia, la produzione e l'installazione dei bulloni di grado A e B (bulloni raffinati) richiedono molta manodopera e sono costosi. Nelle strutture in acciaio, vengono utilizzati solo in nodi di installazione importanti o in connessioni bullonate che sopportano carichi di taglio e di trazione da forze dinamiche.

I bulloni di grado C (bulloni grezzi) sono realizzati mediante stampaggio di acciaio tondo. La loro superficie è più ruvida e le dimensioni sono meno precise. I fori dei bulloni sono punzonati in una sola volta o praticati senza matrice (fori di Classe II) e il diametro del foro è di 1-2 mm più grande del diametro del bullone. Ciò comporta una significativa deformazione a taglio sotto l'effetto delle forze di taglio e i singoli bulloni possono entrare in contatto con la parete del foro e subire forze interne eccessive che portano a un cedimento precoce.

Grazie alla semplicità e al basso costo di produzione dei bulloni di grado C (bulloni grezzi), essi sono comunemente utilizzati in vari progetti di strutture in acciaio, in particolare per le connessioni che sopportano forze di trazione lungo l'asse del bullone, per le connessioni smontabili e per i componenti di fissaggio temporaneo.

Nei collegamenti con forze di taglio significative, si utilizzano supporti o altre misure strutturali per sopportare le forze di taglio, consentendo al bullone di sfruttare i vantaggi della resistenza alla trazione.

I bulloni di grado C possono essere utilizzati anche in connessioni secondarie soggette a carichi statici o dinamici indiretti come connessioni a taglio.

Bulloni in acciaio inox ad alta resistenza

I bulloni in acciaio inox ad alta resistenza possiedono un'elevata forza e resistenza alla corrosione da parte di aria, vapore, acqua e altri mezzi corrosivi deboli, nonché di acidi, alcali e sali. Non soffrono di corrosione, vaiolatura, ruggine o usura.

L'acciaio inox è anche uno dei materiali più resistenti utilizzati in edilizia. Grazie alla sua eccellente resistenza alla corrosione, garantisce l'integrità permanente dei componenti strutturali nella progettazione ingegneristica.

Struttura in acciaio bullone di collegamento I gradi di prestazione sono suddivisi in più di dieci gradi, tra cui 3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 6.8, 8.8, 9.8, 10.9 e 12.9.

I bulloni di grado 8.8 e superiore sono realizzati in materiale a basso tenore di carbonio. acciaio legato o acciaio a medio tenore di carbonio e sottoposti a trattamento termico (tempra, rinvenimento), comunemente noti come bulloni ad alta resistenza, mentre gli altri sono noti come bulloni ordinari.

La marcatura del grado di prestazione dei bulloni è costituita da due numeri, che indicano la resistenza nominale alla trazione e il rapporto di snervamento del bullone. materiale del bullone.

I bulloni ad alta resistenza sono realizzati in acciaio ad alta resistenza o bulloni che richiedono una notevole forza di pretensionamento. Sono ampiamente utilizzati in ponti, ferrovie, connessioni di apparecchiature ad alta e altissima pressione. Questi bulloni spesso cedono a causa di una frattura fragile.

I bulloni ad alta resistenza utilizzati nelle apparecchiature ad altissima pressione devono applicare una precompressione significativa per garantire la tenuta del contenitore.

Alcuni concetti sui bulloni ad alta resistenza: 1. I bulloni con prestazioni superiori a 8,8 sono noti come bulloni ad alta resistenza. L'attuale standard nazionale elenca solo fino a M39 e per le dimensioni maggiori, in particolare per le lunghezze superiori a 10~15% volte il diametro, la produzione nazionale è ancora limitata.

Differenza tra i bulloni ad alta resistenza e i bulloni ordinari

I bulloni ad alta resistenza si distinguono dai bulloni ordinari per la capacità di sopportare carichi maggiori rispetto ai bulloni standard della stessa specifica. I bulloni ordinari sono realizzati in acciaio Q235 (A3). I bulloni ad alta resistenza sono realizzati in acciaio 35# o in altri materiali di alta qualità e sono sottoposti a trattamento termico per aumentarne la resistenza. La differenza principale sta nella resistenza del materiale.

Dal punto di vista delle materie prime, i bulloni ad alta resistenza sono realizzati con materiali ad alta resistenza. La vite, il dado e la rondella di un bullone ad alta resistenza sono tutti realizzati in acciaio ad alta resistenza, generalmente con acciaio 45#, 40 boro e 20 manganese. titanio acciaio al boro, 35CrMoA, ecc. I bulloni ordinari sono solitamente realizzati in acciaio Q235 (equivalente all'ex A3).

In termini di grado di resistenza, i bulloni ad alta resistenza, sempre più utilizzati, sono generalmente disponibili nelle classi 8.8 e 10.9, con il 10.9 più comune. I bulloni ordinari hanno gradi di resistenza inferiori, generalmente 4,4, 4,8, 5,6 e 8,8.

Per quanto riguarda le caratteristiche di supporto della forza, i bulloni ad alta resistenza applicano la pre-tensione e trasmettono le forze esterne attraverso l'attrito. Le connessioni con bulloni ordinari si basano sulla resistenza al taglio dell'asta del bullone e sulla pressione della parete del foro per trasmettere le forze di taglio. La pretensione generata dal serraggio del dado è minima e può essere considerata trascurabile.

I bulloni ad alta resistenza, invece, oltre ad avere un'elevata resistenza del materiale, vengono applicati con una significativa pre-tensione, creando una forza di compressione tra i componenti collegati. Ciò produce un attrito sostanziale perpendicolare all'asse del bullone. La pretensione, il coefficiente di resistenza allo slittamento e la tipo di acciaio influiscono direttamente sulla capacità di carico dei bulloni ad alta resistenza.

In base alle caratteristiche della forza portante, si dividono in tipo a cuscinetto e tipo ad attrito. Entrambi i tipi hanno metodi di calcolo diversi. Lo standard più piccolo per i bulloni ad alta resistenza è M12, le dimensioni comunemente utilizzate vanno da M16 a M30, mentre le prestazioni dei bulloni super-grandi sono instabili e richiedono un'attenta considerazione nella progettazione.

La differenza tra connessioni a frizione e a cuscinetto nei bulloni ad alta resistenza:

Le connessioni con bulloni ad alta resistenza stringono le piastre collegate attraverso una significativa forza di pre-tensione all'interno dell'albero del bullone, generando un attrito sostanziale e migliorando così l'integrità e la rigidità complessiva della connessione. Quando sono sottoposte a forze di taglio, possono essere suddivise in connessioni con bulloni ad alta resistenza di tipo a frizione e di tipo a cuscinetto, che si differenziano fondamentalmente per i loro stati limite.

Pur trattandosi dello stesso tipo di bullone, i metodi di calcolo, i requisiti e gli ambiti di applicazione variano in modo significativo. Nella progettazione resistente al taglio, lo stato limite per le connessioni con bulloni ad alta resistenza a frizione è la massima forza di attrito possibile fornita dalla forza di serraggio dei bulloni tra le superfici di contatto delle piastre, garantendo che la forza di taglio esterna non superi questa forza di attrito massima per tutto il periodo di servizio.

Le piastre non subiscono una deformazione di scorrimento relativo (mantenendo lo spazio originale tra l'albero del bullone e il foro) e le piastre collegate sono soggette a forze elastiche nel loro insieme. Nelle connessioni con bulloni ad alta resistenza di tipo portante, la forza di taglio esterna può superare la forza di attrito massima, causando una deformazione di scorrimento relativo tra le piastre collegate fino al contatto dell'albero del bullone con la parete del foro.

Successivamente, la connessione trasferisce le forze attraverso il taglio dell'albero del bullone, la pressione sulla parete del foro e l'attrito tra le superfici delle piastre, con la rottura definitiva a taglio della connessione dovuta o al taglio dell'albero del bullone o alla pressione sulla parete del foro.

In sintesi, i bulloni ad alta resistenza di tipo a frizione e quelli di tipo a cuscinetto sono essenzialmente gli stessi bulloni, che si differenziano solo per il fatto che lo slittamento viene considerato nella progettazione. I bulloni ad alta resistenza con attrito non devono slittare; non sopportano forze di taglio e qualsiasi slittamento è considerato un fallimento nella progettazione, un approccio tecnicamente maturo. I bulloni ad alta resistenza del tipo a cuscinetto possono slittare e sopportare anche forze di taglio, con un cedimento finale simile a quello dei bulloni ordinari (taglio del bullone o compressione dell'elemento di fissaggio). lamiera d'acciaio).

In termini di utilizzo: Per le connessioni bullonate dei principali componenti strutturali degli edifici si utilizzano generalmente bulloni ad alta resistenza. I bulloni ordinari possono essere riutilizzati, mentre quelli ad alta resistenza non lo sono e sono tipicamente utilizzati per connessioni permanenti.

I bulloni ad alta resistenza sono bulloni precompressi. Nelle applicazioni ad attrito si applica una pretensione specifica con una chiave dinamometrica, mentre nelle applicazioni a cuscinetto la scanalatura viene tranciata. I bulloni ordinari, con una minore resistenza al taglio, possono essere utilizzati in aree strutturali meno critiche e devono essere solo serrati. I bulloni ordinari sono generalmente di qualità 4.4, 4.8, 5.6 e 8.8. I bulloni ad alta resistenza sono comunemente di grado 8.8 e 10.9, con una prevalenza di 10.9.

I gradi 8.8 e 8.8S sono equivalenti. Le prestazioni di sopportazione della forza e i metodi di calcolo dei bulloni ordinari differiscono da quelli dei bulloni ad alta resistenza. I bulloni ad alta resistenza sopportano la forza principalmente attraverso la forza di pre-tensione interna P, creando una resistenza di attrito sulle superfici di contatto dei componenti collegati per sopportare i carichi esterni, mentre i bulloni ordinari sopportano direttamente i carichi esterni.

Più precisamente: Le connessioni con bulloni ad alta resistenza offrono vantaggi quali la semplicità di costruzione, la buona capacità di sostenere la forza, la sostituibilità, la resistenza alla fatica e la resistenza all'allentamento sotto carichi dinamici, che le rendono un metodo di connessione promettente.

I bulloni ad alta resistenza vengono serrati con una chiave speciale, generando una pre-tensione ampia e controllata. Questa pre-tensione, trasmessa attraverso il dado e la rondella, crea una forza di precompressione equivalente sui componenti collegati. Sotto questa forza di precompressione, si genera un attrito significativo lungo le superfici dei componenti collegati.

Finché la forza assiale è inferiore a questa forza di attrito, i componenti non scivolano e la connessione rimane intatta. Questo è il principio alla base delle connessioni a bullone ad alta resistenza.

I collegamenti a bullone ad alta resistenza si basano sull'attrito tra le superfici di contatto dei componenti collegati per evitare lo scorrimento. Per assicurare un attrito sufficiente, è necessario aumentare la serraggio forza tra i componenti e aumentare il coefficiente di attrito delle superfici di contatto.

La forza di serraggio tra i componenti si ottiene applicando una pre-tensione ai bulloni, il che richiede l'uso di acciaio ad alta resistenza per i bulloni, da cui il termine "connessioni con bulloni ad alta resistenza".

Nelle connessioni con bulloni ad alta resistenza, il coefficiente di attrito influenza in modo significativo la capacità di carico. Gli esperimenti dimostrano che il coefficiente di attrito è influenzato principalmente dalla natura delle superfici di contatto e dal materiale dei componenti.

Per aumentare il coefficiente di attrito delle superfici di contatto, la costruzione prevede spesso metodi come la sabbiatura o la spazzolatura a filo per trattare le superfici di contatto nell'area di connessione.

I bulloni ad alta resistenza sono di due tipi: a frizione e a cuscinetto. Il criterio di progettazione per i bulloni ad alta resistenza a frizione è che la forza di taglio indotta dal carico di progetto non superi la forza di attrito. Per i bulloni ad alta resistenza a cuscinetto, il criterio è che l'albero del bullone non venga tranciato o che le piastre non vengano schiacciate.

Resistenza alla corrosione dei bulloni ad alta resistenza in acciaio inossidabile

I bulloni in acciaio inox ad alta resistenza sono noti per le loro caratteristiche di resistenza alla corrosione.

Tutti i metalli reagiscono con l'ossigeno presente nell'atmosfera, formando una pellicola di ossido sulla loro superficie. Purtroppo, l'ossido di ferro che si forma sul normale acciaio al carbonio continua a ossidarsi, causando l'espansione della ruggine e la conseguente formazione di fori. Le superfici in acciaio al carbonio possono essere protette con vernici o metalli resistenti all'ossidazione (come zinco, nichel e cromo) attraverso la galvanoplastica. Tuttavia, come è noto, questo strato protettivo è solo una pellicola sottile. Se lo strato protettivo viene danneggiato, l'acciaio sottostante inizia ad arrugginire.

La resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile dipende dal cromo. Tuttavia, poiché il cromo è un componente dell'acciaio, il metodo di protezione è diverso. Quando il contenuto di cromo supera 11,7%, la resistenza dell'acciaio alla corrosione atmosferica aumenta in modo significativo.

Sebbene un contenuto di cromo più elevato possa comunque migliorare la resistenza alla corrosione, l'effetto è meno pronunciato. Questo perché la lega di cromo cambia il tipo di ossido superficiale, simile a quello che si forma sul metallo di cromo puro. Questo ossido ricco di cromo, strettamente aderente, protegge la superficie da un'ulteriore ossidazione. Questo strato di ossido è estremamente sottile e lascia trasparire la lucentezza naturale dell'acciaio, conferendo all'acciaio inossidabile il suo aspetto caratteristico.

Inoltre, se lo strato superficiale viene danneggiato, la superficie esposta dell'acciaio reagisce con l'atmosfera per autoripararsi, riformando questo film di ossido "passivo" e continuando il suo ruolo protettivo. Pertanto, tutti gli acciai inossidabili elementi in acciaio hanno una caratteristica comune: il loro contenuto di cromo è superiore a 10,5%.

Il significato dei gradi di prestazione di viti e bulloni

I gradi di prestazione delle viti e dei bulloni per le connessioni di strutture in acciaio sono suddivisi in più di dieci livelli, tra cui 3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 6.8, 8.8, 9.8, 10.9 e 12.9.

I bulloni di grado 8.8 e superiore sono realizzati in acciaio legato a basso tenore di carbonio o in acciaio a medio tenore di carbonio e sono sottoposti a trattamento termico (tempra e rinvenimento), comunemente noti come bulloni ad alta resistenza. Gli altri sono generalmente definiti bulloni ordinari.

Il grado di prestazione di un bullone è indicato da due numeri, che indicano la resistenza nominale alla trazione e il rapporto di snervamento del materiale del bullone. Ad esempio:

Per un bullone di grado 4.6:

1. La resistenza nominale alla trazione del materiale del bullone è di 400 MPa;
2. Il rapporto di snervamento del materiale del bullone è pari a 0,6;
3. Il carico di snervamento nominale del materiale del bullone è 400 × 0,6 = 240 MPa.

Per un bullone ad alta resistenza di grado 10.9, dopo il trattamento termico, può raggiungere:

1. Una resistenza nominale alla trazione di 1000 MPa;
2. Un rapporto di snervamento di 0,9;
3. Un carico di snervamento nominale di 1000 × 0,9 = 900 MPa.

Il significato del grado di prestazione del bullone è un criterio standardizzato a livello internazionale. I bulloni dello stesso grado di prestazione, indipendentemente dal materiale e dall'origine, hanno le stesse prestazioni e nella progettazione è sufficiente scegliere in base al solo grado di prestazione.

I gradi di resistenza, come 8,8 e 10,9, si riferiscono alla resistenza del bullone alla sollecitazione di taglio, misurata rispettivamente a 8,8 GPa e 10,9 GPa.

• Il grado 8.8 ha una resistenza alla trazione nominale di 800 N/mm² e una resistenza allo snervamento nominale di 640 N/mm².
• In genere, i bulloni sono indicati con "X.Y", dove X100 equivale alla resistenza alla trazione del bullone in MPa, e X100*(Y/10) equivale al carico di snervamento del bullone (poiché per designazione: carico di snervamento/carico di rottura = Y/10).

Ad esempio, un bullone di grado 4.8:

• Ha una resistenza alla trazione di 400 MPa;
• E una resistenza allo snervamento di 400*8/10 = 320 MPa.

Inoltre, i bulloni in acciaio inossidabile sono spesso contrassegnati con le sigle A4-70, A2-70, ecc.

Per quanto riguarda le unità di misura: Il mondo utilizza principalmente due sistemi per misurare la lunghezza. Uno è il sistema metrico, che utilizza metri (m), centimetri (cm), millimetri (mm) e così via, ampiamente utilizzato in Europa, Cina, Giappone e altre regioni del Sud-Est asiatico. L'altro è il sistema imperiale, che utilizza i pollici (inch), equivalenti al vecchio mercato cinese dei pollici, utilizzato prevalentemente negli Stati Uniti, nel Regno Unito e in altri Paesi occidentali.

• Misura metrica: (sistema decimale) 1 metro = 100 centimetri = 1000 millimetri
• Misura imperiale: (sistema ottale) 1 pollice = 8 frazioni di pollice; 1 pollice = 25,4 mm; 3/8 di pollice × 25,4 = 9,52 mm
• Per i prodotti inferiori a 1/4 di pollice, le dimensioni sono indicate da numeri di calibro, come ad esempio: #4, #5, #6, #7, #8, #10, #12.

Tipi di filettatura e caratteristiche

Tipi di fili

I fili sono una forma di struttura elicoidale presente sulla superficie esterna o interna di un solido, caratterizzata da una cresta elicoidale uniforme. In base alle loro caratteristiche strutturali e alle loro applicazioni, sono classificati in tre tipi principali:

1. Fili ordinari: Hanno una forma a dente triangolare e vengono utilizzate per collegare o fissare i componenti. Le filettature ordinarie si dividono in filettature grosse e filettature fini, mentre le filettature fini offrono una maggiore resistenza di collegamento.
2. Filettature di trasmissione: Queste filettature hanno varie forme di denti, tra cui trapezoidale, rettangolare, a dente di sega e triangolare.
3. Filettature di tenuta: Utilizzati per sigillare le connessioni, i tipi principali includono filettature per tubi, filettature coniche e filettature coniche per tubi.

Gradi di filettatura

L'accoppiamento della filettatura si riferisce al grado di allentamento o di tenuta delle filettature di accoppiamento tra loro. Il grado di accoppiamento è determinato dalla combinazione di deviazioni e tolleranze applicate alle filettature interne ed esterne.

(1) Standard di filettatura unificata:

Le filettature esterne hanno tre gradi: 1A, 2A e 3A. Le filettature interne hanno tre gradi: 1B, 2B e 3B. Si tratta di accoppiamenti a gioco, con numeri di grado più alti che indicano accoppiamenti più stretti.

Nelle filettature unificate, le deviazioni sono specificate solo per i gradi 1A e 2A. Il grado 3A ha una deviazione nulla e le deviazioni dei gradi 1A e 2A sono uguali. Maggiore è il numero del grado, minore è la tolleranza.

• I gradi 1A e 1B rappresentano livelli di tolleranza molto ampi, adatti per accoppiamenti di gioco in filettature sia interne che esterne.
• I gradi 2A e 2B sono i livelli di tolleranza della filettatura più comunemente utilizzati per dispositivi di fissaggio meccanici nella serie Unified.
• I gradi 3A e 3B offrono l'accoppiamento più stretto, adatto a dispositivi di fissaggio con tolleranze strette utilizzati in progetti di sicurezza critici.
• Per le filettature esterne, le classi 1A e 2A hanno una tolleranza di montaggio, mentre la 3A non ce l'ha. La tolleranza dell'1A è 50% superiore a quella del 2A e 75% superiore a quella del 3A. Per le filettature interne, la tolleranza di 2B è 30% maggiore di 2A, 1B è 50% maggiore di 2B e 75% maggiore di 3B.

(2) Filettature metriche:

Le filettature esterne hanno tre gradi: 4h, 6h e 6g. Le filettature interne hanno tre gradi: 5H, 6H e 7H. (I gradi di precisione delle filettature standard giapponesi sono suddivisi in livelli I, II e III, di cui il II è il più comune). Nelle filettature metriche, la deviazione di base per H e h è pari a zero. La deviazione di base per G è positiva, mentre per e, f e g è negativa.

• H è la posizione di tolleranza comunemente usata per le filettature interne, tipicamente utilizzate senza rivestimento superficiale o con uno strato di fosfatazione estremamente sottile. La deviazione di base G è destinata a occasioni speciali, come una placcatura più spessa, e viene utilizzata raramente.
• g è spesso utilizzato per rivestimenti sottili di 6-9um. Ad esempio, se il disegno di un prodotto specifica un bullone di 6h, la filettatura di preplaccatura utilizzerà una banda di tolleranza di 6g.
• I migliori accoppiamenti di filettatura sono tipicamente combinazioni di H/g, H/h o G/h. Per gli elementi di fissaggio di precisione, come bulloni e dadi, si raccomanda di norma un accoppiamento 6H/6g.

(3) Marcatura della filettatura

• Principali parametri geometrici delle filettature autofilettanti e autoperforanti:
• Diametro maggiore/diametro esterno (d1): Il diametro di un cilindro immaginario in cui coincidono le creste delle filettature. Rappresenta essenzialmente il diametro nominale della filettatura.
• Diametro minore/diametro delle radici (d2): Diametro di un cilindro immaginario in cui coincidono le radici dei fili.
• Passo (p): La distanza assiale tra i punti corrispondenti di filettature adiacenti lungo la linea del passo. Nel sistema imperiale è indicato dal numero di filetti per pollice (25,4 mm).

Di seguito sono riportate le specifiche comuni per il passo (metrico) e il numero di filetti (imperiale):

• Filettature metriche autofilettanti:

Specifiche: ST 1.5, ST 1.9, ST 2.2, ST 2.6, ST 2.9, ST 3.3, ST 3.5, ST 3.9, ST 4.2, ST 4.8, ST 5.5, ST 6.3, ST 8.0, ST 9.5

Tiri: 0.5, 0.6, 0.8, 0.9, 1.1, 1.3, 1.3, 1.3, 1.4, 1.6, 1.8, 1.8, 2.1, 2.1

• Filettature autofilettanti imperiali:

Specifiche: #4, #5, #6, #7, #8, #10, #12, #14

Conteggi dei fili: Filetto AB 24, 20, 20, 19, 18, 16, 14, 14; filetto A 24, 20, 18, 16, 15, 12, 11, 10