Come prevenire la fatica nelle connessioni bullonate

Nelle connessioni bullonate si verifica spesso un tipo di cedimento noto come frattura per fatica. La frattura per fatica avviene principalmente in condizioni vibranti. Come l’infragilimento da idrogeno, si tratta di un guasto improvviso e la tecnologia attuale non può prevedere in anticipo quando un bullone si romperà a causa della fatica. Pertanto, dobbiamo adottare misure preventive fin dall’inizio.

Ogni bullone ha una vita utile. Sebbene i bulloni siano riutilizzabili, non sono pensati per cicli di utilizzo illimitati. Quando i bulloni sono costantemente sottoposti a carichi pesanti o alternati in determinati ambienti, la probabilità di frattura per fatica aumenta in modo significativo. Tali fratture possono causare gravi danni alle apparecchiature di produzione e persino causare incidenti alla sicurezza.

Perché si verifica la frattura per fatica nei bulloni? La spiegazione ampiamente accettata nel settore è: a causa delle differenze tra l'ambiente di servizio del bullonee il materiale di base delle parti collegate, nonché variazioni nella forma e nelle dimensioni dei componenti mobili, un precarico eccessivo del bullone può comportare una distribuzione locale non uniforme delle sollecitazioni. Sotto carichi alternati continui e con duttilità del materiale insufficiente, all'interno del bullone si formano gradualmente microfessure. Quando queste crepe invisibili raggiungono un punto critico, il bullone si rompe improvvisamente. A occhio nudo sembra una rottura istantanea, ma in realtà si sviluppa lentamente nel tempo. Il processo è il seguente: durante l'installazione vengono creati punti di concentrazione delle tensioni, il materiale di base del bullone viene gradualmente strappato, dopo un certo periodo compaiono piccole crepe e una volta raggiunto lo stato critico si verifica una frattura improvvisa.

Questo è uno dei motivi per cui sono necessari test di resistenza alla trazione prima di mettere in uso i bulloni. Sebbene una prova di trazione non richieda molto tempo, consente una valutazione di base del bullone in base alla posizione della frattura e alla forza di rottura. Se la coppia di rottura durante il test è troppo bassa, non è consigliabile utilizzare questo lotto di bulloni. Un altro fattore importante è il cambiamento di temperatura nell’ambiente. Se la temperatura di esercizio è eccessivamente alta o bassa o oscilla bruscamente, la durata del bullone sarà notevolmente ridotta. In combinazione con l’effetto corrosivo dell’aria, il rischio di frattura per fatica diventa molto elevato.

Questi fattori di fallimento sono causati principalmente da un'insufficiente adattabilità del materiale all'ambiente. Possiamo migliorare opportunamente i processi produttivi per ridurre il rischio di frattura per fatica. Se le condizioni lo consentono, i bulloni possono essere trattati termicamente-prima della rullatura della filettatura (il processo standard prevede prima la rullatura della filettatura, quindi il trattamento termico). In alternativa,bulloni completamente filettatipossono essere sostituiti con quelli parzialmente filettati, poiché la sezione a gambo liscio ha una resistenza a fatica molto più elevata rispetto alla sezione filettata.