Questo calcolatore online gratuito per la coppia di serraggio dei bulloni aiuta ingegneri e tecnici a determinare la corretta coppia di serraggio per i collegamenti bullonati. Basato sugli standard internazionali ISO 16047 e VDI 2230, calcola la forza di precarico, il fattore K (coefficiente di attrito) e fornisce sequenze di serraggio passo passo. Supporta bulloni metrici M3-M48 e bulloni imperiali da 1/4" a 1-1/4", classi di resistenza da 4.6 a 12.9, gradi SAE 2-5-8 e varie condizioni di lubrificazione, tra cui a secco, oliato, MoS2 e PTFE. Il calcolatore utilizza la formula T = K × F × d, dove T è la coppia, K è il coefficiente di attrito, F è la forza di precarico e d è il diametro del bullone.

Risultati del calcolo

Coppia consigliata
—
Forza di precarico
—
Coefficiente di coppia (K)
—
Gamma di coppia
—
📋 Sequenza di serraggio
  • 1 Stringere a mano fino a quando non è aderente
  • 2 Stringere a — (30% di coppia)
  • 3 Stringere a — (70% di coppia)
  • 4 Stringere a — (100% di coppia) in movimento fluido

📘 Teoria e dati di riferimento

Formula di calcolo della coppia

La coppia di serraggio richiesta viene calcolata utilizzando la formula VDI 2230:

T = K × F × d
  • T — coppia di serraggio (N·m)
  • E — coefficiente di attrito (adimensionale, tipicamente 0,10–0,25)
  • F — forza di precarico (N)
  • D — diametro nominale del bullone (m)

Forza di precarico

F = S × As × η
  • S — base di forza: Rp (resa) o Sp (prova) (MPa)
  • COME — area di sollecitazione a trazione (mm²)
  • η — fattore di utilizzo (50–90%)

Coefficiente di coppia (fattore K / fattore dado)

Condizioni della superficie Fattore K Note
Fili secchi 0,20 – 0,25 Risultati incoerenti, evitare
Olio leggero 0,14 – 0,18 Scelta standard
Grasso al molibdeno 0,10 – 0,12 Carichi elevati, acciaio inossidabile
PTFE / Teflon 0,08 – 0,10 Attrito minimo
Zincato 0,17 – 0,20 Dipende dalla qualità

Classi di proprietà dei bulloni (ISO 898-1)

Classe Rm (MPa) Rp (MPa) Sp (MPa) Applicazione
4.6 400 240 225 Collegamenti non critici
8.8 800 640 580 (≤16 mm), 600 (>16 mm) Connessioni standard
10.9 1000 900 830 Applicazioni ad alta resistenza
12.9 1200 1080 970 Collegamenti critici

I valori Sp sono mostrati per trasparenza (tabella riassuntiva ISO 898-1: Boltport). Per lavori critici, verificare con l'edizione ufficiale ISO 898-1 e l'intervallo di diametro.

Esempi pratici

🔧 Esempio 1: Flangia della pompa

Condizioni: Bulloni M12, classe 8.8, lubrificazione a olio leggero

Calcolo: K=0,16, F=40 kN, d=12 mm → T = 0,16 × 40000 × 0,012 = 77 Nm

Modello: Serraggio a croce in 3 passaggi

⚙️ Esempio 2: Montaggio del cambio

Condizioni: Bulloni M20, classe 10.9, pasta antigrippaggio

Calcolo: K=0,12, F=166 kN, d=20 mm → T = 0,12 × 166000 × 0,020 = 398 Nm

Nota: Ricontrollare la coppia dopo 24 ore

⚠️ Note importanti

  • Una coppia eccessiva può danneggiare le filettature o rompere il bullone
  • La coppia insufficiente porta all'allentamento delle giunzioni e alle perdite
  • Calibrare regolarmente la chiave dinamometrica
  • Pulire le filettature prima del montaggio: lo sporco modifica il coefficiente di attrito
  • I bulloni riutilizzati di classe 10.9+ devono essere sostituiti

Modelli di serraggio

4 bulloni: Schema a croce (1-3-2-4)

6 bulloni: Motivo a stella (1-4-2-5-3-6)

8+ bulloni: Diametralmente opposto, quindi 90°

Serraggio multi-passaggio: 30% → 70% → 100% → verifica

📋 Guida di riferimento completa ISO 16047:2005

ISO 16047:2005 — Norma internazionale "Elementi di fissaggio — Prove di coppia/forza di serraggio". Definisce le condizioni per l'esecuzione di prove di coppia e forza di serraggio per elementi di fissaggio filettati e parti simili.

1. Ambito di applicazione della norma

La norma definisce le condizioni di prova per le prove di coppia e forza di serraggio di:

  • Bulloni, viti e dadi con filettatura metrica M3 — M39
  • Elementi di fissaggio in acciaio al carbonio e legato
  • Prodotti con proprietà meccaniche secondo ISO 898-1 e ISO 898-2

Non applicabile a: viti di fissaggio, bulloni con filettatura stampata, elementi di fissaggio autobloccanti.

Temperatura di prova: 10°C — 35°C (salvo diverso accordo).

2. Termini chiave e definizioni

Termine Simbolo Definizione
Forza di serraggio F Forza di trazione assiale che agisce sul gambo del bullone o forza di compressione sulle parti bloccate durante il serraggio
Forza di serraggio della resa Per favore Forza di serraggio alla quale l'allungamento del gambo del bullone supera il limite elastico in stato di sollecitazione combinata
Forza di serraggio massima Fu Forza di serraggio massima alla quale il gambo del bullone si rompe
Coppia di serraggio T Coppia applicata al dado o al bullone durante il serraggio
Coppia di serraggio Tesimo Coppia trasmessa attraverso la filettatura di accoppiamento al gambo del bullone
Coppia di attrito della superficie del cuscinetto Tubercolosi Coppia trasmessa attraverso le superfici dei cuscinetti alle parti bloccate durante il serraggio
Fattore K E Coefficiente di coppia: K = T / (F × d)

3. Tabella completa dei simboli (ISO 16047)

Simbolo Descrizione Unità
DDiametro nominale della filettaturamm
d₂Diametro primitivo della filettatura del bullonemm
dADiametro del foro per il bullone nel dispositivo di provamm
dhDiametro del foro della rondella o della piastra del cuscinettomm
DBDiametro per la coppia di attrito della superficie del cuscinettomm
FareDiametro esterno della superficie del cuscinettomm
DpDiametro della superficie della piastra di supporto pianamm
FForza di serraggio (precarico)N, kN
FpCarico di prova secondo ISO 898-1/898-2N, kN
FuForza di serraggio massimaN, kN
Per favoreForza di serraggio della resaN, kN
hSpessore della piastra o rondella del cuscinettomm
ECoefficiente di coppia (fattore K)—
LcLunghezza bloccatamm
TenenteLunghezza completa della filettatura tra le superfici del cuscinettomm
PPasso della filettaturamm
TCoppia di serraggioN·m
TubercolosiCoppia di attrito della superficie del cuscinettoN·m
TesimoCoppia di filettaturaN·m
TuCoppia di serraggio massimaN·m
GrazieCoppia di serraggio della resaN·m
θAngolo di rotazione°
microbCoefficiente di attrito sulla superficie di appoggio—
μesimoCoefficiente di attrito nel filo—
μtotCoefficiente di attrito totale—

4. Formule di calcolo secondo ISO 16047

4.1. Fattore K (coefficiente di coppia)

K = T / (F × d)

Determinato alla forza di serraggio di 75% di carico di prova (0,75 Fp). Il fattore K è valido solo per elementi di fissaggio con identiche condizioni di attrito, diametro e geometria.

4.2. Equazione di Kellermann-Klein

Formula completa della coppia di serraggio:

T = F × [ (P / 2π) + (1,154 × μth × d₂) + (μb × (Do + dh) / 4) ]

4.3. Coefficiente di attrito totale μtot

Approssimazione (errore 1-2%):

μtot = (V/F - P/2π) / (0,577 × d₂ + 0,5 × Db)

dove: Db = (Do + dh) / 2 — diametro medio della superficie di appoggio

Importante: L'equazione μtot si basa sul presupposto che il coefficiente di attrito della filettatura e il coefficiente di attrito della superficie del cuscinetto siano uguali (μth = μb).

4.4. Coefficiente di attrito del filo μth

μth = (Tth/F - P/2π) / (0,577 × d₂)

dove la coppia del filo: Tth = T - Tb

4.5. Coefficiente di attrito della superficie del cuscinetto μb

μb = Tb / (0,5 × Db × F)

dove la coppia della superficie del cuscinetto: Tb = T - Tth

5. Metodi per determinare le proprietà di serraggio

Proprietà F T Tesimo Tubercolosi θ
Fattore K●●———
Coefficiente di attrito totale μtot●●———
Coefficiente di attrito del filo μth●—●——
Coefficiente di attrito della superficie del cuscinetto μb●——●—
Forza di serraggio Fy●———●
Coppia di serraggio Ty●●——●
Forza di serraggio massima Fu●————
Coppia di serraggio massima Tu●●———

● — misurazione obbligatoria, — — non richiesta

6. Requisiti delle apparecchiature di prova

6.1. Banco di prova

  • Precisione di misurazione: ±2% del valore misurato
  • Precisione della misurazione dell'angolo: ±2° o ±2% (a seconda di quale sia maggiore)
  • I risultati saranno registrati elettronicamente
  • La rigidità della macchina deve rimanere costante

6.2. Velocità di serraggio

Diametro filettatura Velocità di rotazione
M3 — M1610 — 40 giri al minuto
M16 — M395 — 15 giri al minuto

6.3 Dispositivo di prova

  • Lunghezza della filettatura Lt ≥ 1d durante il serraggio fino allo snervamento o alla frattura
  • Diametro del foro dA secondo ISO 273:1979, serie a tenuta stagna
  • Le parti sostitutive devono essere installate coassialmente e bloccate contro la rotazione

7. Parti sostitutive per i test

7.1. Piastre/Rondelle di supporto sostitutive

Parametro Tipo HH (elevata durezza) Tipo HL (bassa durezza)
Durezza50 — 60 HRC200 — 300 HV
Rugosità superficiale Ra(0,5 ± 0,3) μm≤1,6 μm (h≤3mm), ≤3,2 μm (h>3mm)
Buco dhSecondo ISO 273, serie media
Spessore hSecondo ISO 7093-1
PlanaritàSecondo ISO 4759-3:2000, grado A

7.2. Variazione di spessore Δh sulla stessa parte

d, mm 3—5 6—10 12—20 22—33 36
Δh, mm 0.05 0.1 0.15 0.2 0.3

7.3. Dadi sostitutivi per i bulloni di prova

  • Bulloni classe ≤10.9 → dado secondo ISO 4032/8673, classe di proprietà 10
  • Bulloni classe 12.9 → dado secondo ISO 4033/8674, classe di resistenza 12

7.4. Bulloni sostitutivi per i dadi di prova

  • Secondo ISO 4014, 4017, 4762, 8765, 15071 o 15072
  • Classe di proprietà ≥ classe di dado, ma non inferiore a 8,8
  • Il filo deve essere arrotolato
  • Sporgenza del filetto: 2—7 passi

7.5. Preparazione delle parti sostitutive

  • Rimuovere grasso, olio e contaminazione
  • Pulire con ultrasuoni utilizzando un solvente appropriato
  • Condizioni della superficie: pulita, non rivestita o zincata A1J secondo ISO 4042
  • I pezzi possono essere utilizzati una sola volta!

8. Condizioni di prova

8.1. Condizioni standard

  • Temperatura: 10°C — 35°C
  • Test di arbitrato: non prima di 24 ore dopo il rivestimento
  • Le parti sostitutive devono essere a temperatura ambiente
  • Determinazione del fattore K e μtot a F = 0,75 Fp

8.2. Condizioni speciali

Da concordare tra le parti contraenti:

  • Parti sostitutive non standard
  • Velocità di serraggio speciali
  • Bulloni/dadi prigionieri (con rondelle prigioniere)

9. Standard correlati

Standard Titolo
ISO 898-1Proprietà meccaniche degli elementi di fissaggio — Bulloni, viti e prigionieri
ISO 898-2Proprietà meccaniche degli elementi di fissaggio — Dadi
Norma ISO 68-1Filettature metriche ISO per uso generico — Profilo base
ISO 273Elementi di fissaggio — Fori passanti per bulloni e viti
ISO 4042Elementi di fissaggio — Rivestimenti elettrolitici
Norma ISO 4759-3Tolleranze per elementi di fissaggio — Rondelle piane
ISO 7093-1Rondelle piane — Serie grande
VDI 2230Calcolo sistematico di giunti bullonati sottoposti a forti sollecitazioni

10. Contenuto del rapporto di prova

10.1. Descrizione degli elementi di fissaggio

Obbligatorio:

  • Designazione standard
  • Valore Db calcolato
  • Rivestimento superficiale
  • Lubrificazione
  • Metodo di fabbricazione del filo

Quando applicabile:

  • Proprietà meccaniche effettive
  • rugosità superficiale
  • Metodo di fabbricazione

10.2. Risultati dei test

  • Numero di campioni
  • Valore Db (se non calcolato)
  • Coppia alla forza di serraggio specificata
  • Angolo di rotazione (se richiesto)
  • Fattore K, μtot, μth, μb
  • Rapporto T/F o F/T

11. Raccomandazioni pratiche

📌 Scelta di un metodo di descrizione dell'attrito
Metodo Complessità Applicabilità
Rapporto V/F Semplice Solo per giunti specifici testati
Fattore K Medio Un diametro con le stesse condizioni
Coefficienti μth, μb Complesso Tutte le dimensioni con le stesse condizioni di attrito

⚠️ Note critiche

  • Il fattore K è valido solo per un diametro — non può essere estrapolato!
  • Il totale μtot presuppone μth = μb: questa è una semplificazione!
  • Le parti sostitutive sono solo per uso singolo
  • Quando si riutilizzano le lastre, documentare le condizioni iniziali
  • Test a T > Ty o T > Tu: interrompere immediatamente dopo il superamento del picco

12. Bibliografia

  • ISO 16047:2005 — Elementi di fissaggio — Test di coppia/forza di serraggio
  • ISO 16047:2005/Modifica 1:2012 — Emendamento 1
  • VDI 2230:2015 — Calcolo sistematico di giunti bullonati sottoposti a forti sollecitazioni
  • Kellermann, R. und Klein, H.-C. — Untersuchungen über den Einfluss der Reibung auf Vorspannung und Anzugsmoment von Schraubenverbindungen (1955)
  • DIN 946 — Determinazione del coefficiente di attrito degli assemblaggi bullone/dado
  • ECSS-E-HB-32-23A — Manuale degli elementi di fissaggio filettati (ESA)

❓ Domande frequenti (FAQ)

Qual è la formula per calcolare la coppia di serraggio dei bulloni?

La formula standard per la coppia di serraggio dei bulloni è:

T = K × F × d

Dove:

  • T = Coppia di serraggio (N·m)
  • E = Coefficiente di attrito (fattore K), in genere 0,10–0,25
  • F = Forza di precarico target (N)
  • D = Diametro nominale del bullone (m)

Questa formula si basa su VDI 2230 standard e fornisce risultati accurati per giunti bullonati standard.

Cos'è il fattore K nel serraggio dei bulloni?

Fattore K (chiamato anche coefficiente di coppia o fattore di serraggio) è un valore adimensionale che rappresenta le caratteristiche di attrito combinate di un giunto bullonato. Include sia l'attrito della filettatura (μth) sia l'attrito della superficie di appoggio (μb).

Valori tipici del fattore K:

  • Fili secchi: 0,20 – 0,25
  • Fili oliati: 0,14 – 0,18
  • Lubrificazione MoS₂: 0,10 – 0,12
  • Rivestimento in PTFE: 0,08 – 0,10

Per ISO 16047, il fattore K è determinato a 75% di carico di prova (0,75 Fp) ed è valido solo per elementi di fissaggio con identiche condizioni di attrito e diametro.

Qual è la percentuale di precarico consigliata per i bulloni?

Il precarico consigliato come percentuale della base di resistenza selezionata dipende dall'applicazione:

  • 50% — Gruppi leggeri e soggetti a vibrazioni
  • 65% — Applicazioni per carichi moderati
  • 75% — Pratica industriale standard (la più comune)
  • 85% — Giunti ad alte prestazioni
  • 90% — Solo applicazioni massime e critiche

La forza di precarico viene calcolata come: F = S × As × η, dove S è Rp (resistenza allo snervamento) o Sp (tensione di trazione) (MPa), As è l'area di sollecitazione di trazione (mm²) e η è il fattore di utilizzo (0,50–0,90).

Cosa specifica la norma ISO 16047?

ISO 16047:2005 (Elementi di fissaggio — Prova di coppia/forza di serraggio) specifica:

  • Ambito: Bulloni metrici M3–M39 secondo ISO 898-1/898-2
  • Attrezzatura di prova: Precisione di misura ±2%
  • Velocità di serraggio: 10–40 giri/min (M3–M16), 5–15 giri/min (M16–M39)
  • Parti sostitutive: Tipi HH (50–60 HRC) e HL (200–300 HV)
  • Formule: Calcoli del fattore K, μtot, μth, μb
  • Condizioni di prova: Temperatura 10–35°C
  • Equazione di Kellermann-Klein per un'analisi completa della coppia

Lo standard garantisce prove di coppia/forza di serraggio coerenti e comparabili in tutto il mondo.

In che modo la lubrificazione influisce sulla coppia dei bulloni?

Lubrificazione riduce significativamente il fattore K, che significa meno coppia è necessario per ottenere la stessa forza di precarico:

CondizioneFattore KEffetto
Asciutto0.22Linea di base
Olio leggero0.1627% coppia in meno
MoS₂0.1150% coppia in meno
PTFE0.0959% coppia in meno

Avvertimento: L'utilizzo di un fattore K a secco per un bullone lubrificato causerà un serraggio eccessivo, con il rischio di rottura del bullone. Adattare sempre il fattore K alle condizioni effettive.

Qual è la sequenza corretta per serrare i bulloni?

Una corretta sequenza di serraggio garantisce una distribuzione uniforme del carico:

  1. Stringere a mano tutti i bulloni fino a quando non sono ben stretti
  2. Stringere a 30% della coppia finale (nel modello)
  3. Stringere a 70% della coppia finale (nel modello)
  4. Stringere a 100% coppia finale in movimento fluido
  5. Verificare coppia finale su tutti i bulloni

Modelli:

  • 4 bulloni: schema a croce (1-3-2-4)
  • 6 bulloni: Motivo a stella (1-4-2-5-3-6)
  • 8+ bulloni: Diametralmente opposti, quindi rotazione di 90°

Quale classe di proprietà del bullone dovrei usare?

Selezione della classe di proprietà per ISO 898-1:

ClasseRp (MPa)Rm (MPa)Applicazione
4.6240400Carichi bassi e non critici
8.8640800Strutturale standard
10.99001000Ad alta resistenza, automobilistico
12.910801200Carichi critici e massimi

Decodifica: Prima cifra × 100 = resistenza alla trazione (Rm) in MPa. Prima × seconda cifra × 10 = limite di snervamento (Rp) in MPa. Esempio: 8,8 → Rm=800 MPa, Rp=8×8×10=640 MPa.

Posso riutilizzare i bulloni ad alta resistenza?

In genere no. I bulloni ad alta resistenza (classe 10.9 e 12.9) non devono essere riutilizzati dopo essere stati serrati al precarico di progetto perché:

  • Durante il serraggio si verifica una deformazione plastica
  • Il danno al filo potrebbe non essere visibile
  • La resistenza del bullone è ridotta dopo l'allungamento
  • I bulloni coppia-snervamento sono progettati per essere monouso

Eccezioni: La classe 8.8 e inferiore può essere riutilizzata se non esiste alcun danno visibile e l'applicazione non è critica. Per ISO 16047, le parti sostitutive per i test sono monouso.

Quanto è preciso il serraggio con la chiave dinamometrica?

Precisione dello strumento di coppia:

  • Chiave dinamometrica a scatto: ±4–5%
  • Chiave dinamometrica a trave: ±3–4%
  • Chiave dinamometrica digitale: ±1–2%
  • Apparecchiatura di prova ISO 16047: ±2%

Tuttavia, la precisione del rapporto coppia/precarico è limitata dalle variazioni di attrito. Anche con una coppia precisa, il precarico effettivo può variare ±25–30% a causa di:

  • Variazioni della finitura superficiale
  • Incoerenza della lubrificazione
  • Differenze nella qualità del filo

Per applicazioni critiche, considerare metodo coppia-angolo o tensionamento idraulico (Precisione di precarico ±5%).

Qual è la differenza tra ISO 16047 e VDI 2230?

Questi standard hanno scopi diversi ma complementari:

AspettoISO 16047VDI 2230
Messa a fuocoMetodi di provaCalcoli di progettazione
ScopoMisurare le proprietà di attritoCalcola i requisiti congiunti
ProduzioneValori del fattore K, μth, μbDimensioni del bullone richieste, coppia
ApplicazioneProduttori di elementi di fissaggio, laboratoriingegneri progettisti

ISO 16047 ti spiega come misurare i coefficienti di attrito; VDI 2230 ti spiega come utilizzarli nella progettazione di giunti bullonati.