Come si realizza un bullone prigioniero?

I processi standard utilizzati per produrre alta qualità prigionieri per applicazioni critiche come recipienti a pressione, flange e macchinari.

Ecco una descrizione dettagliata di come vengono realizzati i prigionieri, dalla materia prima al prodotto finito.

1. Materia prima chiave: la barra di scorta

I prigionieri sono quasi sempre realizzati a partire da barre tonde. Il materiale viene scelto in base alla resistenza richiesta e all'ambiente di utilizzo:

· Gradi comuni: ASTM A193 (B7, B8, B8M per alte temperature/servizio), ASTM A320 (per basse temperature), ASTM A307 (per uso generale a bassa resistenza).
· Materiali: acciaio legato (ad esempio, 4140, 4142 per B7), acciaio inossidabile (304, 316), acciaio inossidabile duplex, leghe di nichel.

2. Processi di produzione primari

A) Forgiatura a caldo o a freddo (per bulloni ad alta resistenza)

Questo è il metodo più comune per i perni di alta qualità.

1. Taglio: la barra viene tagliata a una lunghezza approssimativa (leggermente più lunga del perno finito per tenere conto della formatura delle estremità).
2. Riscaldamento (per forgiatura a caldo): le estremità vengono riscaldate fino a raggiungere uno stato plastico per la formatura.
3. Ricalcatura/Forgiatura: l'estremità riscaldata viene posizionata in una matrice e una macchina pressatrice ricalca (forma a fungo) il materiale per formare un diametro maggiore rispetto al gambo. Questo forma il "grezzo" per la sezione filettata.
4. Rifinitura: il materiale in eccesso viene rifinito.

B) Lavorazione da barra (per perni di precisione o speciali)

Utilizzato per grandi diametri, piccoli volumi o leghe speciali che non sono facilmente forgiabili.

1. Tornitura: una barra viene caricata su un tornio o su una macchina CNC.
2. Riduzione del gambo: la parte centrale viene tornita fino al diametro nominale.
3. Formazione delle estremità: le estremità vengono lasciate (o aumentate) del diametro completo per la filettatura, creando spesso una spalla.

3. Threading: il passaggio critico

Ecco cosa definisce un bullone prigioniero: filettature su entrambe le estremità e un gambo non filettato al centro.

· Metodo 1: Rullatura del filetto (il più comune e superiore)
· Un processo di formatura a freddo in cui il pezzo grezzo viene pressato tra matrici temprate che spostano il materiale per formare le filettature.
· Vantaggi: filettature più resistenti (incrudite, flusso continuo dei grani), eccellente finitura superficiale e nessuno spreco di materiale.
· Eseguito su macchine rullatrici ad alta velocità.
· Metodo 2: Taglio del filo (lavorazione meccanica)
· Utilizzato per perni di grandi dimensioni o quando la rullatura non è fattibile. Un tornio o una filiera asportano il materiale per formare la filettatura.
· Svantaggio: taglia la struttura della grana, rendendo i fili leggermente meno resistenti alla fatica.
· Smussatura: entrambe le estremità sono smussate per consentire un facile inserimento nei dadi.

4. Trattamento termico (per gradi ad alta resistenza)

Essenziale per gradi come ASTM A193 B7:

1. Tempra e rinvenimento: i prigionieri vengono riscaldati a una temperatura molto elevata (ad esempio, 1500-1600 °F per B7), temprati in olio o acqua e quindi rinvenuti a una temperatura inferiore per ottenere la durezza, la resistenza e la duttilità precise specificate nella norma.
2. Test: i lotti trattati termicamente vengono sottoposti a test meccanici (durezza, resistenza alla trazione).

5. Finitura e rivestimento secondari

· Pulizia e disincrostazione: rimozione delle incrostazioni derivanti dal trattamento termico (ad esempio, granigliatura, decapaggio).
· Rivestimento/placcatura: per protezione dalla corrosione o lubrificazione.
· Comune: zincatura (cromatura gialla o trasparente), zincatura a caldo (per ambienti difficili), fosfatazione.
· Antigrippante: talvolta applicato in fabbrica.

6. Controllo qualità e marcatura

· Controlli dimensionali: lunghezza, diametro, passo della filettatura, lunghezza della filettatura.
· Ispezione visiva: per difetti superficiali.
· Marcatura: il grado (ad esempio B7) è solitamente stampato a stampo o marcato al laser su un'estremità per la tracciabilità.

Diagramma di flusso del processo semplificato:

```
Barra tonda
↓
Tagliato a misura
↓
[Estremità forgiate a caldo (se applicabile)]
↓
Gambo della macchina
↓
Rullatura dei filetti
↓
Trattamento termico
↓
Pulizia
↓
Rivestimento/placcatura
↓
Ispezione
↓
Marcatura
↓
Confezione
```

È possibile realizzarne uno in casa?

Per un'applicazione non critica e a bassa resistenza, è possibile approssimare un bullone prigioniero:

1. Materiale: utilizzare una barra filettata (tutta filettata).
2. Metodo: Tagliare a misura. Centrare una sezione della filettatura su un tornio e ruotarla verso il basso per creare un gambo liscio. In questo modo, le porzioni filettate rimarranno su entrambe le estremità.
3. Limitazioni: questo non è un perno forgiato. Il materiale e la struttura della grana non sono ottimizzati per sopportare sollecitazioni elevate. La sezione tornita è un punto debole se non realizzata alla perfezione.

Nota importante sull'utilizzo

prigionieri Sono installati con due dadi, uno per estremità, e sono generalmente utilizzati quando un lato è un foro cieco. Consentono un montaggio/smontaggio più semplice delle flange rispetto ai bulloni passanti.

In sintesi, la produzione di un bullone prigioniero adeguato richiede metallurgia, formatura di precisione, trattamento termico controllato e rigorosi controlli di qualità per garantire che possa sopportare in sicurezza i carichi di trazione e le pressioni per cui è progettato. Per qualsiasi applicazione strutturale o pressurizzata, acquistate sempre i bulloni prigionieri da un produttore affidabile che li certifichi secondo gli standard ASTM/ASME/ISO pertinenti.