Lockbolts: Un’alternativa alla saldatura

Per molti decenni, la saldatura è stata considerata l’unico modo per garantire l’integrità del giunto in strutture portanti o ad alte vibrazioni. Quindi, le aziende che producono attrezzature pesanti o fabbricano grandi strutture metalliche solo giunti saldati.

Oggi esiste un’alternativa di fissaggio alla saldatura: bulloni di bloccaggio a tensione diretta e foggiati. Questi elementi di fissaggio a due pezzi sono parte bullone e parte rivetto cieco. Sono costituiti da un collare cilindrico corto e non filettato e da un perno lungo e diretto che ha sia fili non elicoidali che un codolo che si interrompe durante l’installazione.

Questi elementi di fissaggio sono installati utilizzando una tecnica di tensione diretta, in cui il perno viene tirato mentre il collare viene contemporaneamente foggiato nelle scanalature di bloccaggio del perno, deformando il collare nelle scanalature.

I lockbolts producono giunti permanenti con carichi di serraggio elevati, stabilità ed eccellente resistenza alle vibrazioni. Poiché il processo di installazione dei lockbolts è più veloce e sicuro della saldatura e non richiede personale altamente qualificato, i produttori li utilizzano sempre più per assemblare sospensioni e telai di camion, incroci ferroviari e veicoli pesanti di difesa.

Svantaggi di saldatura

Nel corso di molti anni e milioni di giunti, la saldatura ha dimostrato di essere uno dei processi più sicuri per il fissaggio di un giunto. Ma ha diversi inconvenienti. Il processo di saldatura richiede molto tempo e richiede diverse procedure di controllo della qualità costose e dispendiose in termini di tempo. La saldatura richiede anche tecnici qualificati, spesso molto pagati, che, in settori come il petrolio e il gas, sono difficili da trovare e mantenere.

Un altro problema relativo alla saldatura è il calore. Il calore generato dalla saldatura può ridurre significativamente la resistenza dei metalli uniti e danneggiare i rivestimenti superficiali critici. Inoltre, la saldatura di metalli dissimili o pezzi di varie dimensioni può essere una sfida. I saldatori esperti sanno anche che rimuovere e rielaborare una saldatura può essere problematico.

Infine, la saldatura è pericolosa e sporca. La sicurezza è fondamentale e deve essere praticata continuamente perché una scintilla casuale può innescare un incendio mortale. Altrettanto importante, le aste esaurite e altri resti del processo di saldatura devono essere maneggiati correttamente per mantenere l’area di lavoro e l’impianto sicuri e puliti.

Fastener Caratteristiche e vantaggi

Introdotto durante la metà del 20 ° secolo, i lockbolts sono disponibili in una vasta gamma di diametri di pin. Alcoa sistemi di fissaggio offre HuckBolts con pin diametri da 0,1875 pollici a 1,375 pollici. L’azienda offre anche dimensioni metriche simili.

I lockbolts sono solitamente realizzati in acciaio, acciaio inossidabile o titanio. Tuttavia, possono anche essere realizzati in alluminio perché i loro fili non elicoidali non galleggiano durante l’installazione. Quando un materiale galleggia, parte di esso viene tirato dalla superficie di contatto. Filettature elicoidali su elementi di fissaggio convenzionali spesso fiele durante run-down.

I perni possono essere realizzati con teste rotonde, braciere, capriate, funghi o svasate. Collari sono disponibili con o senza flange. Entrambi i componenti possono essere rivestiti o placcati per prevenire la corrosione.

Il vantaggio principale di un lockbolt è la sua resistenza a lungo termine agli effetti delle vibrazioni. In un giunto bullonato convenzionale, ci sono sempre spazi tra i fili del dado e del bullone. Questi spazi causano allentamento nelle applicazioni ad alta vibrazione. Al contrario, un lockbolt installato non ha spazi vuoti perché il collare è completamente foggiato nelle scanalature di bloccaggio poco profonde del perno. Queste scanalature poco profonde producono un’elevata resistenza alle giunture-fino a cinque volte quella di un dado e bullone convenzionale.

Altri vantaggi includono elevata resistenza al taglio e alla trazione. I dati dei test Junkers—una procedura standard che espone i giunti fissati a vibrazioni trasversali-indicano che i lockbolt mantengono un carico di serraggio costante nel tempo, senza richiedere dispositivi secondari come rondelle di sicurezza, fili o composti di bloccaggio.

La maggior parte dei lockbolt, compresi i HUCKBOLT realizzati da Alcoa Fixing Systems, possono essere utilizzati anche con qualsiasi metallo. Metalli dissimili con coefficienti di dilatazione termica dissimili non presentano problemi. Le dimensioni variabili del pezzo in un giunto sono accomodate prontamente e le finiture superficiali non sono danneggiate.

Il BobTail HuckBolt è l’ultimo lockbolt di Alcoa. È dotato di fili pinza piuttosto che un codone. Questo design offre agli utenti finali due importanti vantaggi.

Innanzitutto, il BobTail pesa il 40% in meno rispetto ai lockbolt standard e richiede molta meno forza per l’installazione. Ad esempio, un BobTail da 0,625 pollici di diametro richiede uno strumento da 10 libbre, mentre un lockbolt standard di dimensioni simili richiede uno strumento da quasi 20 libbre.

Questa forza inferiore produce un’azione di pressatura senza scosse, riducendo l’affaticamento dell’operatore e la sindrome da stress ripetitivo. Rende anche l’installazione più silenziosa.

In secondo luogo, i fili della pinza di presa rimangono accesi durante l’installazione. Ciò elimina un possibile punto di inizio per la corrosione, nonché la necessità di pulizia del materiale.

Il dispositivo di fissaggio ha anche un collare appositamente progettato con dossi lungo la flangia. Quando il collare è completamente foggiato, i dossi piega, fornendo agli operatori un segnale visivo che il dispositivo di fissaggio è installato correttamente.

I parametri di prestazione Lockbolt dipendono dal diametro e dal materiale del dispositivo di fissaggio. Ad esempio, uno 0.1875-inch-diametro grado 5 in acciaio al carbonio BobTail offre 1.200 libbre di carico morsetto, 2.200 libbre di resistenza alla trazione, e 2.430 libbre di resistenza al taglio. Al contrario, una versione in alluminio di questo stesso lockbolt offre rispettivamente 550, 1.000 e 1.050 sterline.

Allo stesso modo, un BobTail da 0,375 pollici di diametro offre 5.980 libbre di carico del morsetto, 9.300 libbre di resistenza alla trazione e 9.600 libbre di resistenza al taglio. La versione in alluminio fornisce 2.200 sterline, 4.200 sterline e 4.200 sterline, rispettivamente.

Installazione: Facile e veloce

Standard e BobTail Lockbolts sono installati utilizzando una tecnica di tensione diretta. Il perno del lucchetto standard viene inserito in un foro preparato, il collare viene filato sul perno e lo strumento di installazione viene posizionato sopra le scanalature sul perno. Quando lo strumento è attivato, un estrattore nel suo gruppo naso disegna il perno nello strumento, causando l’incudine di pressatura per premere sul collare e disegnare qualsiasi spazio foglio.

Con una forza predeterminata, l’incudine inizia a spingere il collare nelle scanalature di blocco del perno. La pressatura continua allunga il collare e il perno per produrre un carico preciso del morsetto. Quando la pressatura del collare nelle scanalature di blocco del perno è completa, lo strumento tira sul codolo e lo scatta. Questo completa l’installazione. Con il BobTail, una volta completata la pettinatura, l’utensile rilascia il dispositivo di fissaggio.

Un tipico lockbolt (0.625 pollici di diametro grado 8 di fissaggio) può essere installato in appena 2 secondi, senza contare il tempo necessario per praticare un foro. Il tempo di ciclo è breve perché lo strumento afferra il perno molto rapidamente.

Una volta che l’operatore innesca il grilletto, la sequenza di swage ed eject viene programmata per completare il ciclo senza alcun input aggiuntivo dell’installatore. Una rapida ispezione visiva è tutto ciò che è necessario per confermare che il dispositivo di fissaggio sia installato correttamente.

Inoltre, un operatore richiede una formazione minima per installare correttamente i lockbolt, rendendo l’uso di elementi di fissaggio lockbolt un processo di assemblaggio economico.

Gli strumenti di installazione Lockbolt sono idropneumatici o idraulici. Hydropneumatic (anche definito come pneudraulic) strumenti sono i migliori per lockbolts meno di 0.5 pollice di diametro; gli strumenti idraulici sono necessari per gli elementi di fissaggio di diametro maggiore. Ogni strumento è abbastanza versatile da installare elementi di fissaggio di vari diametri. Tuttavia, il nosepiece dello strumento deve essere cambiato per abbinare il diametro di ogni dispositivo di fissaggio.

Gli strumenti sono solitamente azionati manualmente, ma sono in funzione anche le celle di lavoro semiautomatiche. In queste applicazioni, vengono installati bulloni di bloccaggio da 0,1875 a 0,25 pollici di diametro. L’operatore carica manualmente le parti e inserisce i perni e i collari. Poi, con la pressione di un pulsante, più strumenti montati su attuatori lineari contemporaneamente afferrare i perni e collari, e swage tutti i collari ai perni.

I lockbolt hanno però uno svantaggio principale. Dopo l’installazione, una sezione del perno rimane e sporge sopra il colletto. Per applicazioni in cui la sporgenza non può essere alloggiata, i produttori possono essere costretti a utilizzare la saldatura convenzionale.

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