I fasteners, o sistemi di fissaggio meccanici,hanno un'importanza fondamentale tra le so-luzioni disponibili per l'assemblaggio dei pro-dotti. É vero che, secondo le regole del 'desi-

gn for assembly', i collegamenti tra componenti do-vrebbero essere ottenuti senza parti aggiuntive perridurre al minimo i costi di montaggio. D'altra parte,non è facile trovare alternative che consentano direalizzare giunzioni altrettanto semplici da progetta-re. I fasteners possono collegare tutti i materiali, siadattano ai disegni più diversi e non richiedono tol-leranze troppo strette sui componenti. Non sorpren-de quindi che, come è stato stimato recentemente, ifasteners siano attualmente usati in sette giunzionisu dieci, delle quali cinque realizzate con elementifilettati. In molti prodotti, il numero dei fasteners uti-lizzati supera quello di tutti gli altri componentimessi insieme. Si potrebbe pensare che l'industriadei fasteners sia un settore maturo, dove non esistamolto spazio per miglioramenti sui prodotti e suiprocessi produttivi. Proviamo a smentire questa im-pressione passando in rassegna la situazione delmercato, i problemi applicativi e le più interessantiinnovazioni introdotte negli ultimi tempi.

MERCATOLa produzione mondiale di elementi di fissaggiometallici è valutabile intorno ai 40 miliardi di euro,ripartiti tra fasteners filettati esternamente (circa50%), filettati internamente (20%) e non filettati(30%). Quasi metà della domanda è ancora concen-trata nei due principali mercati, gli USA e l'Europaoccidentale. Tassi di crescita molto più elevati si re-gistrano tuttavia in altre aree, come l'America latina,l'Europa orientale e naturalmente la Cina, che ha su-perato il 10% della domanda complessiva diventan-do la seconda nazione consumatrice di fasteners. Ilprincipale campo di impiego è l'industria automobi-listica, che assorbe circa un quarto della produzionedi fasteners (un'automobile ne conta in media oltre2.000). Il settore potrebbe però conoscere una fles-sione nel prossimo futuro, per la generale tendenza

alla riduzione dei pesi e per la concorrenza di tecni-che alternative come l'incollaggio. Una situazioneanaloga si registra nel settore aeronautico: se unBoeing 747 aveva oltre due milioni di fasteners, iprogetti più recenti tendono a ridurne la quantità ela domanda potrebbe ridursi leggermente rispettoall'attuale quota (circa un sesto del totale). Al con-trario, stanno crescendo le applicazioni nell'industriaelettronica, nelle macchine industriali, nelle costru-zioni civili e nel campo della manutenzione e ripa-razione. L'Italia è il secondo produttore dell'UnioneEuropea dopo la Germania, e tra i primi dieci nelmondo. Le aziende italiane offrono tutti i principalitipi di fasteners, sia standard che specializzati. Circaun quarto della produzione è esportata, prevalente-mente in Europa occidentale, USA, Africa e MedioOriente. Le vendite sono indirizzate soprattutto neisettori auto-motoristico, aerospaziale e delle macchi-ne industriali. Negli ultimi anni sta emergendo unaviva preoccupazione sulle prospettive del settore, in

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Sistemi di giunzione

A torto trascurati

dai progettisti,

i fasteners sono

spesso critici per

la sicurezza

e l'affidabilità

dei prodotti. Grazie

alla costante

innovazione nei

prodotti e nei

processi

produttivi,

crescono

le opzioni e le

garanzie di qualità

per i progettisti.

Per i produttori, il

mercato e le nuove

regolamentazioni

costituiscono

sfide impegnative

di Antonio Armillotta

Il presentetra luci e ombre.Il futuronell'innovazione

NUOVA GIUNZIONEIN RESINA COLATA

3M Divisione Mercati Elettrici pre-senta il nuovo kit per giunzioni dibassa tensione Scotchcast 92A-123C che amplia la vasta gammadelle giunzioni in resina colata3M. Questo prodotto aggiunge al-la tradizionale affidabilità della

produzione 3M, e alla sua pluri-decennale esperienza nell'ambitodelle giunzioni in resina, l'innova-tivo connettore in alluminio aperforazione modulare da quattrofasi presente al suo interno che,senza sguainare le fasi, senza at-trezzi specifici e senza crimpag-gio, permette di ottenere unaconnessione perfetta. Alla sem-plicità d'installazione, assicura inmodo estremamente facile e ve-loce, grazie al separatore di fasi,un isolamento perfetto posizio-nando senza sforzo i cavi esatta-mente al centro del guscio.readerservice.it - 3M n.48

ADESIVI PER OGNIINCOLLAGGIO

La Emanuele Mascherpa presentala gamma Araldite: una vasta scel-ta di adesivi acrilici, epossidici epoliuretanici rinforzati, con la so-luzione di incollaggio ottimale pertutti i supporti con impiego struttu-rale in qualsiasi campo di applica-

zione. Gli adesivi hanno elevateprestazioni e sono formulati persostituire efficacemente i metodiconvenzionali di giunzione. Questagamma consente di unire nume-rosi supporti in una serie di com-binazioni tanto vaste da permetterequalsiasi tipo di incollaggio: allu-minio con acrilici, acciaio con ve-tro, materiali plastici, ABS o SMCcon compositi, e molti altri. I mag-giori campi di applicazione sonol'industria dei trasporti (auto-motive, ferroviario, aeronautico) edelle attrezzature sportive.readerservice.itEmanuele Mascherpa n.50

UN VENTAGLIO DI RESINE

DuPont Engineering Polymersproduce e vende le resine polie-steri termoplastiche Crastin PBTe Rynite PET, le resine acetalicheDelrin, gli elastomeri termoplasti-ci poliestere Hytrel, le resine ter-moplastiche vulcanizzate DuPontETPV, la resina poliammidicacon carica minerale Minlon, le re-sine policicloesileniche dimetil-tereftalato Thermx PCT, i filamen-ti Tynex, i componenti e se-mifiniti in poliimmide DuPont Ve-spel, i polimeri a cristalli liquidi(LCP) Zenite, le resine poliammi-diche Zytel e Zytel HTN High Per-formance Polyamide. Questi pro-dotti servono i mercati globalinei settori: aerospaziale, elettro-

domestici, automobilistico, benidi consumo, elettrico, elettroni-co, industriale, articoli sportivi emolti altri settori diversificati.readerservice.itDuPont n.49

Fasteners play a key role among availablesolutions for mechanical assembly. It is hardto find alternative joining methods that are as easyto design. This is due to a huge choice of metaland plastic fasteners, which can join any material,comply to any kind of design and do not requireexcessively tight tolerances on joined parts.The world market is steadily growing, especiallyin newly developing countries, in the traditionalsectors of automotive and aerospace industryas well as in emerging applications in electronics,industrial machinery and building.The wealth of fastener industry in Europe andUnited States is threatened by the aggressivecompetition of Asian countries. On the applicationside, it is increasingly recognized that fastenersare often critical for product cost, safety andreliability. Users are learning that a carefulselection of fasteners, other that the choice ofleast-cost options, can help to avoid cost overrunsdue to loss of quality and productivity.

Manufacturers are supporting this awarenesswith a continuous improvement of productionprocesses, that will have to be enhanced byextensive research to better control themechanical performance of fasteners.Efforts are also made to provide users withfasteners carrying traceable manufacturinginformation at assembly and testing plants.The main areas of product innovation in thissector are related to novel types of components,materials and protective coatings. The latter issueis drived by recent legislation banning hexavalentchromium from future vehicles as well as fromelectrical and electronic equipment.In response to such restrictions, both manufacturersand users of fasteners are experimenting new oating techniques that will be fully developedduring the next few years. Several improvementsin manufacturing processes are being introducedto improve the accuracy, dependability andcost effectiveness of fasteners.

The present amid light and shade. The future in innovationN

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relazione alla concorrenza dei produttori asiatici. Il pro-blema è avvertito in tutti i Paesi occidentali, che conti-nuano a studiare misure per contrastare il fenomeno. InEuropa, alcuni provvedimenti sono stati emanati nellaseconda metà degli anni Novanta contro le pratiche didumping e sovvenzioni statali esercitate sui semilavoratie sui prodotti finiti in Paesi come Cina, India e Taiwan.Qualche mese fa, su richiesta dell'EIFI (European Indu-strial Fasteners Institute), la Commissione Europea ha im-posto dazi sulle viti in acciaio inox provenienti dai princi-pali Paesi esportatori dell'Estremo Oriente. Negli USA èentrato in vigore nel 1999 il Fastener Quality Act, checolpisce soprattutto le frodi commerciali, ad esempio sultipo di acciaio utilizzato nella produzione di bulloni.

PROBLEMI APPLICATIVII fasteners sono spesso componenti critici per l'affidabi-lità e la sicurezza dei prodotti. In campo automobilisti-co, il 70% circa dei costi di responsabilità per garanzia euna frazione consistente dei richiami di prodotto sonoattribuiti a problemi che hanno a che fare con i sistemidi fissaggio. Un esempio tipico è quello delle viti per ilmontaggio delle ruote degli autoveicoli, che possono

perdere buona parte del serraggio in seguito a ripetutesvitature e riavvitature. In campo aeronautico, i pro-grammi di manutenzione sono fortemente condizionatidalla necessità di verificare possibili rotture, danneggia-menti a fatica e corrosione dei giunti rivettati. Nelle ap-parecchiature elettriche, fasteners male installati posso-no essere causa di cortocircuiti o altri malfunzionamenti.In generale, in casi come questi la colpa non è del faste-ner in sé, ma del modo in cui viene usato. I progettistitendono a dedicare poca attenzione alla scelta di questicomponenti, scegliendo spesso l'opzione più economi-ca. Quanto un simile approccio sia pericoloso è testimo-niato da un semplice dato: solo una piccola parte delcosto di un collegamento con fastener (dal 10 al 30%) èdovuto ai componenti stessi; il resto è assorbito dalla lo-gistica per approvvigionarli, oltre che dal montaggio edalla sua preparazione. Di conseguenza, risparmiare suifasteners serve a poco, mentre è preferibile ricercare so-luzioni che evitino costi-extra dovuti a difetti di produtti-vità e di qualità. Dal punto di vista dell'affidabilità strut-turale, è opportuno dedicare grande attenzione alla veri-fica di tutti i fattori che influenzano le condizioni diesercizio del collegamento. Un approccio strutturato e

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Sistemi di giunzione

COLLANTI POLIMERIZZABILIA FREDDO

EOI Tecne presenta la famiglia diprodotti Delo Duopox-Automix. Iprodotti Duopox-Automix sonocomposti epossidici forniti in bi-cartucce utilizzabili con una pi-stola e un miscelatore statico chene rende l'utilizzo comparabile a

quello di un monocomponente. Itempi di polimerizzazione varia-no, secondo l'adesivo, da 3 a 30min. Nel caso si richiedano tempipiù rapidi basta riscaldare il giun-to: un aumento di 10°C riducedella metà il tempo d'indurimento.Duopox-Automix rappresenta lasoluzione ideale dove si richiedeun incollaggio molto forte, comel'incollaggio di tubature per ac-que potabili, di particolari metalli-ci in genere, di vetro su strutturemetalliche. I prodotti sono dispo-nibili in bi-cartucce da 50 e 200 mle in confezioni da 1 a 75 kg.readerservice.it - EOI Tecne n.51

VITI PER LEGHE LEGGERE

La PSM Celada propone una se-rie di viti autofilettanti brevettateper materie plastiche e per legheleggere. Denominata PT, la serieadotta particolari conformazionidella filettatura che ottimizzanola differenza tra la coppia d'in-stallazione e la coppia di strap-

po. La geometria dei filetti è taleda renderne l'impiego particolar-mente adatto ai materiali termo-plastici. Le viti PT sono oltre die-ci volte più reimpiegabili in talimateriali ed è molto elevata la lo-ro resistenza alle vibrazioni. Allaserie standard si aggiunge la se-rie Duro-PT: qui le coppie d'in-stallazione sono ridotte da un'e-stremità tagliente della cresta edalla particolare forma del noc-ciolo, mentre una speciale geo-metria del filetto eleva le coppiedi strappo nell'utilizzo con mate-riali termoindurenti.readerservice.it - PSM Celada n.53

RIVETTI A ESPANSIONE

I rivetti a espansione Southco, di-stribuiti da Printec, possono es-sere usati per fissare una grandevarietà di materiali. Possono es-sere impiegati sia come elementidi fissaggio passanti, per la riba-ditura di lamiere, sia come ele-menti di fissaggio ciechi per il le-gno e altri materiali a bassa den-sità. Per una veloce e facile in-stallazione è sufficiente un mar-tello. Basta inserire il rivetto epercuotere la spina per ottenereun solido giunto rivettato. La par-ticolare progettazione dei rivetti aespansione ne impedisce la riba-ditura eccessiva. I rivetti Southcosono disponibili sia in acciaioche in alluminio, con diametri da

3,2 a 9,6 mm e lunghezze fino a38,9 mm a seconda del tipo di ri-vetto scelto. La gamma includerivetti a testa tonda, testa svasataa 100° e testa tonda bassa. readerservice.it - Printec n.52

analitico come quello prescritto dai documenti normati-vi (come la VDI 2230 per i bulloni) dovrebbe essere co-stantemente adottato almeno nei casi di una certa im-portanza. Per i produttori, i costi legati alla difettosità deicomponenti possono essere ridotti sensibilmente soloattraverso processi di fabbricazione a zero difetti. A li-vello di ricerca, è importante puntare a una piena com-prensione dei problemi che influenzano il comporta-mento meccanico dei fasteners. Per le esigenze delmontaggio, la scelta di opzioni che rendano possibilel'automazione o semplifichino le operazioni manuali do-vrebbero essere valutate con analisi costi-benefici. Inmolti casi, soluzioni con maggiore costo iniziale potreb-bero essere giustificate economicamente con piani diammortamento molto brevi. Le variabili da considerarein progettazione possono essere numerose: ad esempio,per i collegamenti filettati è necessario considerareaspetti come la forma della testa e dell'estremità delleviti, il tipo di rivestimento, le precauzioni contro l'allen-tamento, la precisione costruttiva dei componenti colle-gati, le attrezzature di serraggio e i mezzi per controllarela corretta installazione dei bulloni. Altrettanto importan-te per gli utilizzatori è il problema della tracciabilità.

Nelle fasi di assemblaggio e collaudo è importante poterrisalire alle caratteristiche dei fasteners utilizzati o effet-tuare campionature per prove di laboratorio. A questoscopo, per ogni fastener dovrebbe essere sempre possi-bile risalire al lotto di produzione. La pratica tradiziona-le, che prevede l'impiego di codici identificativi sugli im-ballaggi, non fornisce una risposta soddisfacente a que-sta necessità. Ad esempio, il contenuto delle scatole po-trebbe essere versato in contenitori più grandi senzaconservare nota del lotto di provenienza. La possibilesoluzione è suggerita dalla norma EN 20298, che pre-scrive la marcatura della classe di resistenza e del nomedel produttore su tutte le viti di classe uguale o superio-re a 8.8. Alcuni produttori stanno andando addirittura ol-tre, marcando le viti con l'indicazione del lotto di produzione.

INNOVAZIONEPer tenere il passo delle esigenze applicative, i produt-tori si sforzano di allargare costantemente la loro offerta.La ricerca di componenti con nuove funzionalità è attivasoprattutto nel campo dei componenti speciali, rivetti einserti in modo particolare. Per i fasteners normalizzatile innovazioni si concentrano sui materiali, che affianca-

RIVETTI IN CARTUCCIA

I rivetti in cartuccia Bririv di Rivitpermettono di ottenere rivettatu-re veloci a ripetizione e sonoideali per fissaggi leggeri. Inseritiin una cartuccia che, secondo ildiametro e la lunghezza dei rivet-ti, può contenere da 24 a 58 pez-zi, vengono poi infilati in un'asta

apposita, pronti per l'uso. Sonodisponibili in alluminio e acciaiozincato, testa tonda e svasata,nei diametri 3,2 - 4,0 - 4,8 mm ein varie lunghezze.Garantiscono elevata capacità diserraggio, ottima resistenza allevibrazioni, precisione e controllonel fissaggio, bassi costi e ridu-zione dei tempi di assemblaggio.Principali settori d'impiego sonol'industria automobilistica, il set-tore elettronico, l'arredamento el'illuminotecnica. Per il loro uti-lizzo Rivit propone la rivettatriceoleopneumatica RIV300.readerservice.it - Rivit n.54

NUOVO INSERTOIN PLASTICA

Textron Fastening Systems pre-senta Plastic U-Nut, un inserto inplastica a 'U' brevettato, realizzatomediante stampaggio di materialeplastico, che offre ampie capacitàdi utilizzo per la maggior partedelle applicazioni su metallo o

plastiche. Il prodotto è realizzatoin POM (poliossimetilene) inconformità alle norme riguardantiil livello di combustione e di rici-claggio. La gamma standard è di-sponibile con diametri 4,0 - 5,0 e6,0 mm con differenti grips o lun-ghezze di supporto, adatti perspessori fino a 5,3 mm. È partico-larmente indicato dove si devonoapplicare parti metalliche su partiplastiche o viceversa come nelsettore automotive. Inoltre, trovaparticolare utilizzazione nel setto-re dei mobili, aeronautico, illumi-nazione, elettrodomestici.readerservice.it - Textron n.56

INSERTI FILETTATIE PRIGIONIERI

Gli inserti filettati trilobati in ac-ciaio zincato di Salca sono pro-gettati per applicazioni nei settoridella lavorazione della lamiera edei tubolari, ma anche in carpen-teria meccanica. Il loro impiego èprevisto dove è necessaria unaresistenza particolare alla rota-zione, evitando che la vite o ilbullone, una volta avviati nell'in-serto, li facciano ruotare su lorostessi a causa dei forti attriti chesi creano. I prigionieri filettati au-toaggancianti PFA in acciaio tem-perato e zincato di Salca sono in-dicati per applicazioni nei settoridella lavorazione della lamiera edei pannelli di acciaio laminato a

freddo, ottone, rame e alluminiocon spessori tra 1 e 3 mm circa edurezza a 70 RB: eliminano com-pletamente i lenti, costosi e ine-stetici sistemi di saldatura.readerservice.it - Salca n.55

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no agli acciai al carbonio alternativeadatte ad ambienti corrosivi e ad al-te temperature, come gli acciai inoxe gli acciai legati al nichel, cobalto ecromo. Per ottenere una buona for-mabilità, si cerca di ridurre le impu-rità all'origine e di curare la qualitàsuperficiale dei componenti. Parlan-do di materiali metallici, un cenno aparte deve essere dedicato al pro-blema dei rivestimenti superficiali,applicati dopo lo stampaggio e iltrattamento termico per ragioni este-tiche, anticorrosive e di lubrificazio-ne. Una spinta decisa all'inno-vazione in questo campo vienedalla legislazione. In particola-re, la direttiva 2000/53/CE suiveicoli fuori uso e le sue modi-fiche successive proibiscono lapresenza del cromo esavalente,ampiamente usato per i rivestimentie fortemente cancerogeno, su tutti iveicoli che saranno immessi sulmercato dal 1/7/2007. Una analogaregolamentazione è prevista dalladirettiva 2002/95/CE di restrizionedelle sostanze pericolose (RoHS)sulle apparecchiature elettriche edelettroniche. Di conseguenza, in Eu-ropa sono stati avviati programmi dieliminazione del cromo esavalente.Nella ricerca di soluzioni, i produtto-ri di fastener guardano con interessealle politiche adottate dalle grandiindustrie automobilistiche, che stanno sperimentandotrattamenti con cromo trivalente o privi di cromo, comei rivestimenti a base di zinco per immersione o comun-que applicati non elettroliticamente. Stanno emergendoanche possibili alternative basate su altri inibitori di cor-rosione disponibili. Gli sviluppi recenti dell'industria deifastener metallici riguardano anche i processi e i sistemidi produzione. La ricalcatura a freddo è sempre più ac-compagnata da una trafilatura in linea, che migliora laqualità superficiale e quindi la formabilità del materiale.Le presse e le rullatrici sono sempre più flessibili, veloci,precise e facili da riattrezzare. La loro gestione è agevo-lata dall'adozione di interfacce uomo-macchina sofistica-te (diagnostica on-line, regolazione controllata da com-puter, memorizzazione di sequenze operative) e dasoftware di simulazione della deformazione plastica. Pergli stampi, la tendenza è verso durate e prestazioni sem-pre maggiori sia attraverso nuovi materiali (inserti in car-buro, rivestimenti in nitruro di titanio), sia grazie allamaggior precisione di allineamento assicurata dallepresse di nuova generazione. I trattamenti termici e i ri-vestimenti tendono a essere più automatizzati e control-lati per ottenere risultati uniformi, ridurre i costi e i tem-pi di consegna, rispettare tolleranze metallurgiche ristret-te ed evitare difetti dovuti all'infragilimento da idrogeno.Nuove soluzioni sono disponibili anche per le operazio-

ni di controllo dimensionale (eseguito ad alta velocità sumacchine automatiche), lavaggio e imballaggio. In mol-te applicazioni relative alla produzione di automobili,elettrodomestici e giocattoli trovano utilizzi crescenti ifastener in materiali plastici (poliammidi, acrilici, policar-bonato e poliolefine). Quando non sono previsti carichipesanti, urti o temperature elevate di esercizio, i compo-nenti plastici (viti, dadi, fascette per cavi, perni e bocco-le per fissaggio pannelli) offrono vantaggi in termini dicosto, peso, resistenza alla corrosione, isolamento elettricoe smorzamento di vibrazioni.

CONCLUSIONILuci e ombre emergono da questa brevissima panorami-ca di un settore nel quale l'Italia ha tradizionalmente unforte saldo attivo. In un mercato globale in espansionema caratterizzato da un continuo ribasso dei prezzi, ci sipuò chiedere se e quanto questa posizione potrà esseredifesa in futuro. La risposta è nella capacità che i nostriproduttori avranno di innovare il prodotto e le tecnolo-gie di produzione in risposta ai vincoli normativi e ai re-quisiti di qualità e flessibilità imposti dagli utilizzatori.

Antonio Armillotta è professore associatopresso il Dipartimento di Meccanicadel Politecnico di Milano.N

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Sistemi di giunzione

UN NUOVO RIVETTOAFFIDABILEL'estrema affidabilità e semplicitàdel sistema di fissaggio TOXPressotechnik è stata la base perla nascita di un nuovo tipo di ri-vetto che unisce le alte esigenzedi produttività alle necessità di ri-duzione dei costi delle aziende. Ilprocesso consiste in una defor-mazione a freddo delle lamieretramite la pressatura di un rivettospinto da un punzone. Il materialesubisce uno stiramento senza

rottura e viene compresso sulfondo della matrice sotto l'azionedel rivetto. Al termine del proces-so, la tenuta dell'unione è realiz-zata, oltre che dal rivetto, anchedalla lamiera stessa che non vie-ne tranciata. La forma semplice esimmetrica del rivetto lo rendeparticolarmente economico e per-mette una posa facile e veloce, sen-za problemi di orientamento e quin-di di alimentazione dal distributore.readerservice.itTOX Pressotechnik n.57

MANIGLIE,CERNIERE E AGGANCIUnifast propone la serie D-Snap:maniglie, serrature, cerniere, ca-riglioni, agganci, per installazio-ne a scatto, senza viti, rondelle,dadi, saldature, posizionamenti.Chiari i vantaggi su tempi/dif-ficoltà d'assemblaggio nell'eco-nomia del prodotto finito. Fun-zionamento: alette in acciaio pre-caricate a molla che scattano,dopo l'inserimento nelle forature,bloccando il componente. Non

più danneggiamenti estetici oproblemi da vibrazioni. Anco-raggio sicuro e costante. I parti-colari, pre-assemblati, evitanoerrori di montaggio e agevolanola logistica. D-Snap riduce i tem-pi/costi, offre libertà di scelta delmomento/luogo di assemblaggiofinale, kit sciolti per risparmi suitrasporti; dona semplicità di so-stituzione con cacciavite, chia-vetta, attrezzo specifico.readerservice.itUnifast n.58