Dadi esagonali in acciaio al carbonio: guida alle classi di proprietà, agli standard e ai rivestimenti

A dado esagonale in acciaio al carbonio è definito da tre cose che determinano se è adatto per una determinata applicazione: il tipo di acciaio e il contenuto di carbonio, la classe di proprietà che indica la resistenza al carico di trazione e di prova e la finitura superficiale che lo protegge dalla corrosione. Mischiare uno di questi elementi, in particolare abbinare un dado di bassa classe di resistenza con un bullone ad alta resistenza, è uno degli errori più comuni e pericolosi nella scelta degli elementi di fissaggio.

Il contenuto di carbonio e il grado di acciaio determinano le proprietà meccaniche di base

I dadi in acciaio al carbonio sono generalmente realizzati in acciaio a basso e medio contenuto di carbonio, con un contenuto di carbonio generalmente compreso tra 0,13% e 0,55% a seconda del grado di resistenza richiesto. Gli acciai a basso tenore di carbonio (circa 0,13-0,20% di carbonio) sono più facili da formare a freddo e vengono utilizzati per dadi di resistenza standard, mentre gli acciai a medio carbonio (0,30-0,55%) vengono utilizzati dove è necessaria una maggiore resistenza alla trazione, spesso combinato con il trattamento termico per ottenere la durezza finale.

Il trattamento termico gioca un ruolo significativo per le classi di proprietà più elevate: la tempra e il rinvenimento aumentano la durezza e la resistenza alla trazione ma possono anche aumentare la fragilità se non adeguatamente controllati, motivo per cui i dadi di qualità superiore in genere specificano sia un intervallo di durezza che un limite minimo/massimo anziché un singolo valore target.

Classi di proprietà e corrispondenza dei dadi ai gradi dei bulloni

Secondo gli standard metrici ISO (ISO 898-2), i dadi esagonali sono contrassegnati con un numero di classe di proprietà che indica la sollecitazione del carico di prova che il dado può sopportare senza deformazione permanente. Questo numero deve essere abbinato correttamente alla classe di proprietà del bullone per garantire che il giunto funzioni come previsto: un dado con resistenza insufficiente può strapparsi o deformarsi sotto carico anche se il bullone stesso è valutato correttamente.

Come regola pratica, il numero della classe di proprietà del dado dovrebbe essere uguale o maggiore della prima cifra (o dell'intera porzione numerica) della classe di proprietà del bullone per garantire che il dado non diventi il punto debole dell'assieme.

Standard dimensionali: differenze DIN, ISO e ANSI

Le dimensioni dei dadi esagonali sono regolate da diversi standard sovrapposti e la combinazione di standard all'interno di un assieme può causare problemi di adattamento anche quando le dimensioni nominali delle filettature sembrano corrispondere. DIN 934 e ISO 4032 sono specifiche per dadi esagonali standard metrici ampiamente utilizzate e sono ampiamente intercambiabili per applicazioni generali, mentre DIN 6923 e ISO 4161 definiscono dadi flangiati esagonali che integrano una flangia simile a una rondella per distribuire il carico e resistere all'allentamento senza una rondella separata.

Le principali differenze dimensionali che gli acquirenti dovrebbero verificare includono:

• Larghezza chiave (la dimensione della chiave): generalmente coerente tra DIN e ISO per la stessa dimensione nominale, ma i dadi ANSI/imperiali utilizzano un sistema di dimensionamento completamente diverso (ad esempio, 1/2"-13 UNC rispetto a M12)
• Altezza/spessore del dado: i dadi esagonali standard e i dadi sottili (inceppati) differiscono significativamente in altezza, con i dadi marmellata tipicamente utilizzati come dadi di bloccaggio o dove lo spazio è limitato
• Passo della filettatura: le filettature a passo grosso sono standard per uso generale, mentre le filettature a passo fine offrono una regolazione più precisa e una resistenza leggermente superiore all'allentamento sotto vibrazione
• Angolo di smusso sulla superficie del cuscinetto: influisce sul modo in cui il dado si posiziona contro la superficie di accoppiamento e contribuisce leggermente alla distribuzione complessiva del carico

Finiture superficiali e rivestimenti per la protezione dalla corrosione

I dadi nudi in acciaio al carbonio sono altamente suscettibili alla ruggine, quindi il trattamento superficiale è quasi sempre specificato per qualsiasi cosa oltre l'uso in interni e con bassa umidità. La scelta del rivestimento influisce non solo sulla resistenza alla corrosione ma anche sul coefficiente di attrito durante l'installazione, che può influenzare l'effettiva forza di serraggio raggiunta ad un dato valore di coppia.

1. Zincatura (elettrolitica): Fornisce una moderata resistenza alla corrosione e una finitura brillante, ma il rivestimento è relativamente sottile e può usurarsi durante l'installazione in filettature con tolleranza stretta.
2. Zincatura a caldo: Produce uno strato di zinco molto più spesso che offre una resistenza alla corrosione a lungo termine significativamente migliore per applicazioni esterne e strutturali, sebbene lo spessore aggiunto a volte richieda filettature interne sovradimensionate per mantenere lo spazio di assemblaggio.
3. Ossido nero: Fornisce da solo una protezione minima dalla corrosione e viene generalmente utilizzato con olio supplementare per una leggera resistenza alla ruggine combinata con un aspetto antiriflesso.
4. Rivestimenti Dacromet/Geomet: Rivestimenti a base di lamelle di zinco che offrono un'elevata resistenza alla corrosione con uno strato sottile e uniforme che non influisce in modo significativo sull'adattamento della filettatura, comune nelle applicazioni automobilistiche.

Per le applicazioni che combinano dadi in acciaio al carbonio con bulloni di un metallo diverso, come bulloni in acciaio inossidabile in un dado in acciaio al carbonio, la corrosione galvanica tra metalli diversi può diventare un problema in ambienti umidi o esterni ed è necessario specificare di conseguenza un rivestimento o un metodo di isolamento compatibile.