Scegliere i giusti tipi di elementi di fissaggio per lamiera: Una guida completa

Introduzione

Nel settore manifatturiero, l'unione di parti in lamiera è un processo cruciale, utilizzato in vari settori come quello automobilistico, aerospaziale e molti altri. Ma cosa definisce la forza e la stabilità di questi assemblaggi? I dispositivi di fissaggio. La scelta del giusto elemento di fissaggio non riguarda solo l'unione dei componenti, ma determina anche l'affidabilità del prodotto, le prestazioni, i costi, i tempi e la facilità di assemblaggio.

Una scelta sbagliata del dispositivo di fissaggio può comportare guasti costosi, perdite di tempo e persino prodotti pericolosi. D'altra parte, una scelta corretta di un elemento di fissaggio che sia il più adatto e che sia applicato correttamente consente di ottenere un giunto perfetto, duraturo ed economico.

Questa guida offre un'introduzione ai più comuni elementi di fissaggio per la fabbricazione di lamiere, esamina i criteri critici di selezione, presenta gli usi tipici, introduce soluzioni di fissaggio professionali, spiega come installare correttamente gli elementi di fissaggio e prepara i professionisti a fare le giuste scelte di fissaggio.

Che cos'è un lamierafissaggio?

Un dispositivo di fissaggio per lamiera è un dispositivo di fissaggio utilizzato per unire due o più lamiere sottili, il cui spessore è definito tra 0,5 e 6 mm. A differenza dei dispositivi di fissaggio progettati per sezioni spesse o materiali massicci, i dispositivi di fissaggio per lamiere devono superare le difficoltà dei materiali sottili. Si tratta della deformazione del materiale sotto carico, dell'ingaggio limitato della filettatura nelle sezioni sottili e dell'attrito o della spellatura in caso di applicazione di una forza eccessiva. Per questo motivo, i dispositivi di fissaggio per lamiera hanno determinate caratteristiche di progettazione che consentono di distribuire il carico, di fornire punti di ancoraggio all'interno del materiale sottile o di consentire l'installazione quando l'accesso può essere limitato a un solo lato. Il loro ruolo è quello di fornire una connessione forte e permanente, in grado di resistere ai carichi che si prevede di applicare e di essere facilmente riparabile in caso di necessità.

Tipi principali di dispositivi di fissaggio per lamiera

La varietà di applicazioni della lamiera richiede diverse soluzioni di fissaggio. È fondamentale comprendere le principali categorie per poter scegliere quella più adatta.

Elementi di fissaggio autoaggancianti

I dispositivi di fissaggio autoaggancianti sono un tipo di dispositivi di fissaggio destinati a diventare parte del tipo di parte in lamiera in cui vengono utilizzati. Alcuni dei più diffusi sono i dadi, le borchie e i distanziatori autoaggancianti. L'installazione prevede l'inserimento dell'elemento di fissaggio in un foro di dimensioni adeguate con l'ausilio di una pressa ad azione parallela. In questo processo, l'anello di serraggio zigrinato o la testa appositamente profilata dell'elemento di fissaggio costringe il materiale della lamiera ospite a spostarsi e a fluire a freddo in una rientranza anulare o in un sottosquadro del gambo o del pilota dell'elemento di fissaggio. Questo materiale spostato immobilizza efficacemente il dispositivo di fissaggio e offre un'elevata resistenza alle forze di spinta e di torsione.

Alcuni dei vantaggi includono la capacità di produrre punti di fissaggio o di attacco forti e permanenti in spessori sottili, ottimi per applicazioni che richiedono un'elevata resistenza del giunto, e la possibilità di installare su un solo lato. Una delle condizioni principali è la possibilità di accedere a entrambi i lati della lastra durante l'installazione e l'attrezzatura di pressatura adeguata per applicare la giusta forza di fissaggio e il giusto parallelismo. Sono comunemente utilizzati nei settori dell'elettronica, dei componenti automobilistici e dell'industria aerospaziale.

Rivetti

La rivettatura è uno dei metodi più antichi ed efficaci per unire due o più pezzi di lamiera, grazie alla sua facilità d'uso. Un rivetto è semplicemente un'asta cilindrica con una testa a un'estremità. L'installazione consiste nel far passare l'asta del rivetto attraverso i fori nelle parti da unire e poi espandere l'estremità della coda del rivetto per formare una seconda testa, la "testa d'officina" o "buck-tail", con mezzi meccanici. In questo modo le lamiere vengono fissate saldamente l'una contro l'altra.

• Rivetti solidi: Offrono la massima resistenza al taglio, ma possono essere installati solo da entrambi i lati della lastra, un lato per la testa del manufatto e l'altro per la testa dell'officina, utilizzando un martello e una sbarra o una rivettatrice, poiché l'albero solido fornisce un ulteriore supporto durante l'installazione.
• Rivetti semitubolari: Sono come i rivetti pieni, ma hanno un piccolo foro nella parte della coda e quindi si usa meno forza per formare la testa del negozio.
• Rivetti ciechi (Rivetti Pop): Si utilizzano nei casi in cui l'accesso all'area da unire è limitato a un solo lato. Un rivetto cieco è composto da un gambo e da un mandrino. In questo processo, il mandrino viene tirato e il corpo del rivetto sul lato cieco si espande per formare la seconda testa e il mandrino viene quindi rimosso.

I rivetti hanno un elevato carico di taglio e sono ideali per resistere alle vibrazioni. Sono utilizzati per formare giunzioni permanenti e trovano largo impiego nelle strutture aeronautiche, nella costruzione di ponti e nella lavorazione generale della lamiera.

Viti per lamiera

Le viti per lamiera sono viti destinate a creare la propria filettatura nella lamiera quando vengono inserite in fori preforati o perforati.

• Viti autofilettanti: Hanno filettature più affilate e possono richiedere l'esecuzione di un foro pilota prima dell'inserimento della vite. La filettatura si forma attraverso il processo di spostamento del materiale.
• Viti autoforanti: Sono dotati di una punta in testa che esegue un foro e crea filettature allo stesso tempo, risparmiando tempo nell'assemblaggio.

Le viti per lamiera sono disponibili in diversi tipi di testa (a testa tonda, esagonale, piatta) e di azionamento (Phillips, con intaglio, Torx). I principali vantaggi sono la facilità e la rapidità di installazione, con l'utilizzo di soli utensili di guida e senza necessità di operazioni di maschiatura. Tuttavia, la loro forza di tenuta è relativamente inferiore a quella degli elementi di fissaggio autoaggancianti ed è più probabile che si spacchino se serrati eccessivamente, soprattutto se utilizzati su materiali molto sottili. Sono ampiamente utilizzati nei condotti HVAC, negli interni delle automobili, nei frigoriferi e in altri elettrodomestici e nelle costruzioni leggere.

Elementi di fissaggio a saldare

I dispositivi di fissaggio a saldare sono dadi o prigionieri destinati a essere fissati in modo permanente a una parte di lamiera mediante un allineamento preciso e tecniche di saldatura come la saldatura a resistenza, la saldatura a proiezione, la saldatura ad arco o la saldatura a scarica di condensatore (CD). Hanno sporgenze o flange specifiche che consentono di concentrare l'energia in modo da produrre una buona saldatura.

Il primo vantaggio è un fissaggio molto forte e permanente per carichi elevati o per applicazioni in cui materiali diversi hanno ulteriori parti da avvitare. I dispositivi di fissaggio a saldare non richiedono la creazione di fori per il dispositivo di fissaggio stesso (anche se possono essere presenti elementi di localizzazione), il che mantiene la resistenza della lamiera.

Gli svantaggi includono la necessità di attrezzature di saldatura specializzate e di operatori esperti, l'incidenza del calore o la marcatura della superficie della lamiera e la necessità che il dispositivo di fissaggio sia compatibile con il pezzo da lavorare. È ampiamente utilizzata per telai e carrozzerie di automobili, veicoli e attrezzature pesanti e macchine industriali.

Bulloni e dadi

Sebbene siano spesso associati a materiali più spessi, i bulloni e i dadi sono utilizzati anche nelle applicazioni in lamiera, in particolare quando è richiesto un elevato grado di forza di serraggio o la possibilità di smontare il giunto. In genere, questo metodo prevede la preforatura della lamiera e il successivo fissaggio dei componenti stringendo il dado sul bullone. Spesso si utilizzano rondelle per distribuire il carico ed evitare di danneggiare la superficie della lamiera. Sono disponibili vari tipi di bulloni (ad esempio, bulloni a carrello, bulloni esagonali) e di dadi (ad esempio, dadi standard, dadi di bloccaggio) a seconda dei requisiti specifici dell'applicazione.

Inserti filettati

Gli inserti filettati sono utilizzati per creare filettature forti, durevoli e riutilizzabili su materiali che non possono essere filettati direttamente a causa del loro spessore o della loro morbidezza, come la lamiera.

• Dadi per rivetti (Nutserts): Vengono installati da un lato come i rivetti ciechi. Un utensile tira un mandrino filettato, che fa sì che il corpo dell'inserto si comprima e si espanda contro il lato cieco della lamiera per formare un ancoraggio filettato.
• Inserti a pressione: Sono simili ai dispositivi di fissaggio autoaggancianti che vengono inseriti nei fori e possono utilizzare profili specifici per agganciare il materiale di partenza.

Gli inserti filettati sono molto utili quando è necessario avere filettature robuste e riutilizzabili in pannelli sottili dove l'accesso è possibile solo da un lato (per i dadi a rivetto). Sono utilizzati nell'industria automobilistica, in quella aerospaziale e nella giunzione di parti a involucri.

Dadi a gabbia e dadi a clip

I dadi a gabbia sono costituiti da un dado con testa quadrata e da una gabbia in acciaio elastico con due ali o clip. Queste ali consentono di avvitare il gruppo di dadi a gabbia in un'apertura quadrata o rettangolare in un pannello di lamiera, di solito una guida rack o un involucro. I dadi a clip (o dadi a U) funzionano allo stesso modo: vengono agganciati al bordo di un pannello o a un foro rettangolare per creare un foro filettato.

Il vantaggio principale di entrambi è che consentono un certo margine di oscillazione, in modo che i fori del pannello non debbano allinearsi perfettamente con il componente da fissare. Inoltre, possono essere facilmente smontati e sostituiti in caso di danni. Sono comunemente utilizzati nei rack di apparecchiature IT, negli armadi elettrici e in alcune applicazioni automobilistiche in cui i dispositivi sono montati sui pannelli.

Nota: i valori delle prestazioni sono stime tipiche per elementi di fissaggio in acciaio a medio tenore di carbonio in 1,0-2,0 mm. lamiera. Le prestazioni effettive possono variare in base al materiale, alla qualità dell'installazione e alle specifiche del progetto.

Fattori critici per la selezione dei dispositivi di fissaggio

La scelta del dispositivo di fissaggio ottimale richiede la valutazione di molteplici fattori specifici dell'applicazione.

Materiale e spessore della lamiera

Il tipo e lo spessore della lamiera sono i due fattori più importanti che definiscono la scelta dell'utensile. È importante evitare che metalli dissimili siano a contatto tra loro, poiché ciò provoca la corrosione galvanica, soprattutto in presenza di un elettrolita. Il materiale di fissaggio deve essere dello stesso tipo della lamiera o almeno galvanicamente compatibile con la lamiera. Alcune delle lamiere più comuni sono l'alluminio, l'acciaio, l'acciaio inox, l'acciaio zincato, il rame e l'ottone. Hanno anche caratteristiche meccaniche e di resistenza alla corrosione diverse che determinano il tipo di elemento di fissaggio da utilizzare.

Lo spessore definisce la praticità. Ad esempio, i rivetti autoaggancianti hanno requisiti minimi di spessore per il materiale della lamiera. La portata della presa del rivetto deve essere pari allo spessore totale dei materiali da unire.

Requisiti di carico

La natura e la quantità di carichi che il giunto deve sopportare sono molto importanti. Si tratta di forze di trazione, taglio, coppia e vibrazioni. I dati sulle prestazioni riportati nelle schede tecniche dei dispositivi di fissaggio sono solitamente ottenuti in determinate condizioni di prova. L'elemento di fissaggio scelto deve avere margini di resistenza sufficienti per superare i carichi di servizio che si prevede di applicare alla struttura.

Accessibilità per l'installazione

Determinare se entrambe le parti hanno accesso al giunto o solo una di esse (accesso cieco). Questo riduce notevolmente il numero di elementi di fissaggio disponibili. I rivetti ciechi e alcuni inserti filettati sono utilizzati per applicazioni cieche, mentre i rivetti autobloccanti e i rivetti pieni richiedono l'accesso da entrambi i lati. Il tipo di attrezzatura necessaria e quindi i tipi di fissaggio possibili possono essere influenzati anche dallo spazio disponibile intorno alla posizione del giunto.

Considerazioni sui costi

Valutare il costo totale, non solo il prezzo unitario del dispositivo di fissaggio. Questo comprende il costo del dispositivo di fissaggio stesso, qualsiasi attrezzo specializzato necessario per l'installazione, il tempo di manodopera per l'installazione e i costi potenziali associati alla rilavorazione o al fallimento. Le viti autoperforanti possono avere un costo unitario più elevato, ma possono ridurre notevolmente il tempo di manodopera. I dispositivi di fissaggio autofrenanti possono richiedere un investimento in attrezzature per la pressatura, ma offrono un'elevata affidabilità.

Fattori ambientali

L'ambiente operativo e le condizioni ambientali influenzano la scelta dei materiali e delle finiture. Considerate l'esposizione a umidità, nebbia salina, sostanze chimiche, temperature estreme e radiazioni UV. Per gli ambienti corrosivi possono essere necessari elementi di fissaggio in acciaio inox o con rivestimenti protettivi adeguati (ad es. zincatura, passivazione). La temperatura può influenzare la resistenza e la compatibilità dei materiali.

Durata di vita e manutenzione desiderata

Decidere se il giunto deve essere permanente o se deve essere progettato per essere smontato per la manutenzione o la sostituzione. I rivetti e i dispositivi di fissaggio a saldare sono utilizzati per formare dispositivi di fissaggio permanenti. Viti, dadi a gabbia e inserti filettati facilitano lo smontaggio e il rimontaggio, ma le filettature create dalle viti in lamiera possono indebolirsi con il tempo.

Requisiti estetici

In alcuni casi, l'estetica è una preoccupazione (ad esempio nell'elettronica di consumo e nei pannelli architettonici), la scelta del dispositivo di fissaggio e del tipo di vite è importante. Alcuni fattori includono la necessità di rendere visibile o nascondere la testa del dispositivo di fissaggio, la necessità di avere una superficie a filo su uno o entrambi i lati, il tipo di testa e il colore/finitura della testa. Alcuni elementi di fissaggio, come le viti autobloccanti o i rivetti svasati, offrono una configurazione minima o addirittura a filo della testa.

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TZR è leader nella produzione di lamiere e possiede una profonda esperienza nel ruolo critico dei dispositivi di fissaggio per l'integrità dei prodotti. Lavoriamo nei settori automobilistico, delle apparecchiature mediche, della stampa 3D e delle energie rinnovabili e siamo specializzati in acciaio, acciaio inox, alluminio, rame e ottone.

I nostri servizi comprendono la formatura di precisione, i servizi di taglio come il taglio laser, il taglio al plasma e la punzonatura CNC per garantire una produzione perfetta di elementi di fissaggio. Manteniamo un elevato standard di qualità 98% dei nostri prodotti che soddisfano i clienti certificati ISO 9000. I nostri revisori DFM hanno 30 anni di esperienza e conoscono i requisiti e le esigenze delle vostre applicazioni per fornire le soluzioni di fissaggio migliori e più convenienti in collaborazione. Collaborate con TZR per ottenere elementi di fissaggio per lamiera robusti, affidabili e di altissima qualità.

Migliori pratiche per Fissaggio Installazione

Indipendentemente dal tipo di fissaggio specifico, l'osservanza delle migliori pratiche durante l'installazione è fondamentale per ottenere le prestazioni previste del giunto ed evitare guasti prematuri.

Preparazione del pezzo da lavorare

I fori di montaggio devono essere della giusta dimensione e forma e posizionati nella giusta posizione, come raccomandato dal produttore del dispositivo di fissaggio. Le tolleranze dei fori sono spesso critiche. Non devono essere presenti bave di grandi dimensioni che possano ostacolare il corretto posizionamento dei fori. L'area circostante il foro deve essere priva di contaminanti come olio, sporcizia e incrostazioni eccessive che potrebbero compromettere il giunto o le successive fasi di finitura. Il pezzo in lavorazione deve essere adeguatamente supportato durante l'installazione per evitare distorsioni del pezzo stesso.

Scegliere gli strumenti giusti

Nella maggior parte dei casi, si consiglia di utilizzare gli strumenti di installazione raccomandati o consigliati dal produttore dei dispositivi di fissaggio. Ciò include presse con un tonnellaggio adeguato e con movimento parallelo per i dispositivi di fissaggio autoaggancianti, l'ogiva e la forza di trazione giuste per i rivetti ciechi, l'attrezzatura di saldatura e le impostazioni giuste per i dispositivi di fissaggio a saldare e chiavi dinamometriche o driver calibrati per i dispositivi di fissaggio a vite. Un altro fattore che porta a problemi di installazione è l'uso di utensili sbagliati o danneggiati.

Tecniche di installazione corrette

È importante che il processo di installazione sia eseguito seguendo alla lettera le istruzioni del produttore. Per i dispositivi di fissaggio a pressione (autoaggancianti, inserti), applicare la forza in direzione assiale e applicarla in modo uniforme fino al completo inserimento del dispositivo di fissaggio. Non "martellare" i dispositivi di fissaggio a pressione. Nel caso dei rivetti, è importante raggiungere la giusta condizione di sconvolgimento. Per le viti, ruotarle con un movimento rettilineo e non applicare una velocità elevata che potrebbe causare calore o spanatura della filettatura.

Controllo della coppia

Nel caso di elementi di fissaggio filettati (viti, bulloni, inserti filettati), è fondamentale applicare la coppia di serraggio corretta. Un serraggio insufficiente è una condizione che provoca l'allentamento delle giunzioni e può causare cedimenti in presenza di vibrazioni o carichi. Un serraggio eccessivo può causare danni alla filettatura, rompere il dispositivo di fissaggio o addirittura danneggiare la lamiera. Utilizzate strumenti di misurazione della coppia calibrati e assicuratevi che la coppia di serraggio rientri nei valori raccomandati.

Ispezione e controllo qualità

Dopo l'installazione, ispezionare visivamente l'elemento di fissaggio per verificarne la corretta sede, la scorrevolezza (se richiesta) e qualsiasi segno di danno all'elemento di fissaggio o al materiale circostante (crepe, deformazioni). Per le applicazioni critiche, eseguire test a campione (ad esempio, test di spinta o di coppia per i dispositivi di fissaggio a serraggio, controlli di coppia per i dispositivi di fissaggio filettati) per verificare l'integrità dell'installazione rispetto ai requisiti specificati.

Errori comuni da evitare

• Dimensioni o tolleranza del foro non corrette (un foro troppo grande porta a una scarsa ritenzione; un foro troppo piccolo può danneggiare il dispositivo di fissaggio o la lastra).
• Utilizzo di un elemento di fissaggio non adatto al tipo o alla durezza della lastra.
• Superamento dello spessore minimo della lamiera o dell'intervallo di serraggio specificato dal dispositivo di fissaggio.
• Applicare la forza di installazione in modo non assiale (può danneggiare il fissaggio o il foro).
• Utilizzo di una forza di installazione eccessiva o di una forza/tempo di sosta insufficiente.
• Supporto improprio del pezzo in lavorazione con conseguente deformazione.
• Tentativo di installare elementi di fissaggio in acciaio inox in lamiere di acciaio inox senza verificare la compatibilità della durezza (l'elemento di fissaggio deve essere più duro).
• Viti sovradimensionate o sottodimensionate.

Conclusione

La selezione e l'installazione efficace dei dispositivi di fissaggio per lamiera sono fondamentali per la qualità del prodotto, integrando la progettazione con la precisione della produzione. È essenziale comprendere i tipi di elementi di fissaggio, i fattori di selezione e le migliori pratiche di installazione.

Tuttavia, le conoscenze teoriche devono essere integrate da un'esecuzione meticolosa durante le fasi di fabbricazione e assemblaggio. L'aderenza alle migliori pratiche, l'uso di utensili corretti e un rigoroso controllo di qualità sono obbligatori. Considerando attentamente i requisiti dell'applicazione e avvalendosi di partner esperti nella fabbricazione, ove opportuno, ingegneri e produttori possono garantire che gli assemblaggi di lamiere soddisfino gli obiettivi di prestazioni, costi e durata. Un fissaggio corretto non è solo una fase di assemblaggio, ma una pietra miliare della qualità del prodotto.