Spiegato: Perché i bulloni si allentano e come il precarico lo impedisce

I motivi dei bulloni allentati

1. Serraggio insufficiente

I bulloni non serrati o non serrati correttamente sono intrinsecamente sotto la forza di pre-serraggio.

Se si allentano di nuovo, l'articolazione non avrà abbastanza serraggio per fissare insieme tutte le parti.

Questo può causare uno scorrimento laterale tra le due parti e il bullone sarà sottoposto a inutili sforzo di taglioche può portare a frattura del bullone.

2. Vibrazioni

Il test di connessione bullonata sotto vibrazione mostra che molti piccoli movimenti "trasversali" fanno sì che le due parti del collegamento si muovano l'una con l'altra, e che anche la testa del bullone o il dado e la parte collegata si muovano.

Questi movimenti ripetuti contrastano l'attrito tra il bullone e il pezzo collegato.

Infine, le vibrazioni causeranno la "rotazione e l'allentamento" della filettatura del bullone e il giunto perderà la forza di serraggio.

3. Incorporazione

L'ingegnere che progetta e sviluppa la tensione del bullone è autorizzato ad avere un periodo di rodaggio, che causerà una certa perdita di forza di pre-serraggio.

Durante questo periodo, la tenuta del bullone si allenta.

Questo rilassamento è causato dall'inglobamento tra la testa del bullone e/o del dado, la filettatura e la superficie di giunzione della parte collegata e può verificarsi sia in materiali morbidi (come i materiali compositi) che in metallo duro e levigato.

Se il giunto non è progettato correttamente o se il bullone non raggiunge la tensione specificata all'inizio, l'inserimento del giunto può causare una perdita di forza di serraggio senza raggiungere la forza di serraggio minima richiesta.

Sono presenti micro-dislivelli tra le superfici dei giunti.

Dopo il serraggio, sotto la forza di pre-serraggio del bullone, la protuberanza collasserà e si verificherà una deformazione plastica permanente, che ridurrà la lunghezza di serraggio del bullone e infine porterà alla riduzione della forza di pre-serraggio del bullone.

4. Scorrimento della guarnizione ed espansione termica

Molti giunti bullonati includono una guarnizione sottile e morbida tra la testa del bullone e la superficie del giunto per sigillare il giunto e prevenire perdite di gas o liquidi.

La lavatrice stessa funge anche da una molla, che si ritrae sotto la pressione del bullone e della faccia del giunto.

Con il tempo, soprattutto in presenza di temperature elevate o di sostanze chimiche corrosive, la guarnizione può "strisciare", cioè perdere elasticità, con conseguente perdita di forza di serraggio.

Se i materiali dei bulloni e dei giunti sono diversi, la differenza di temperatura causata da un rapido cambiamento ambientale o da un processo di ciclo industriale è troppo grande, il che porterà a una rapida espansione o contrazione di materiali dei bullonie può allentare i bulloni.

5. Impatto

I carichi dinamici o alternati di macchinari, generatori, turbine eoliche, ecc. possono causare un impatto meccanico - la forza d'urto applicata al bullone o al giunto - che causa lo scorrimento del bullone rispetto all'altro.

Come le vibrazioni, questo scorrimento finirà per causare l'allentamento del bullone.

Anche l'impatto spesso non tiene conto di un carico così elevato quando si progetta la connessione del giunto.

Che cos'è il precarico?

Termini con molteplici significati nel progetto.

Una è la tensione (carico) generata quando l'elemento di fissaggio viene inizialmente serrato.

Quando il bullone viene esteso, la parte tra il bullone e il dado viene compressa, aumentando così il cosiddetto carico di serraggio fino al completamento del processo di serraggio.

Pericoli legati ai bulloni allentati

1. Perdita della flangia

2. Il rotore del ventilatore è separato dalla sala macchine.

3. Vibrazioni I bulloni di collegamento del motore della nave si staccano

I bulloni di collegamento delle vibrazioni del motore della nave si sono staccati e sono rotolati con la nave, causando ulteriori danni all'attrezzatura.

Nelle connessioni bullonate, il serraggio del dado provoca l'allungamento del bullone, proprio come se si tirasse una molla.

Questa tensione, o tensione, produrrà forze di serraggio opposte, che fisseranno saldamente insieme le due parti del connettore.

Se il bullone è allentato, la forza di serraggio si riduce.

I bulloni allentati non sono solo un problema. Se il giunto non viene serrato rapidamente, può iniziare a perdere liquido o gas, il bullone può rompersi, l'apparecchiatura può essere danneggiata o può verificarsi un incidente catastrofico.

Bullone su rotaia

Sintesi

"Il modo migliore per prevenire l'allentamento è assicurarsi che la forza di pre-serraggio sia sufficiente, e il giunto non avrà problemi come lo scivolamento e l'apertura".

Dall'analisi di cui sopra, si evince che le cause dell'allentamento dovuto a un precarico insufficiente o ridotto sono tre.

Pertanto, è necessario controllare in modo particolare il precarico dei bulloni per contenere il rischio di allentamento.

Se la forza di pre-serraggio è sufficiente a soddisfare i requisiti e se la lunghezza di serraggio non è troppo corta (ad esempio 1k ≥ 3d), anche in presenza di un certo carico di vibrazioni il bullone generalmente non si allenterà.

Una combinazione di una buona progettazione delle connessioni bullonate, di un adeguato sviluppo della forza di serraggio e di appropriati dispositivi di bloccaggio dei bulloni può assicurare in modo affidabile le connessioni bullonate per affrontare molti dei problemi di allentamento qui presentati.

Una buona connessione bullonata sarà progettata con bulloni e dadi di dimensioni e tipo appropriati e sarà specificata la tensione ottimale per ottenere la forza di serraggio necessaria a mantenere l'integrità della connessione.

Nell'applicazione, una forza di serraggio adeguata richiede che la tensione (pre-tensione) di ciascun bullone raggiunga il livello corretto e lo mantenga per tutta la sua durata.