Introduzione
La norma DIN 7991 specifica le viti a testa svasata con esagono incassato, comunemente note come viti a testa piatta con esagono incassato. Questi elementi di fissaggio presentano una testa conica a 90 gradi che si posiziona a filo o al di sotto della superficie della parte accoppiata, offrendo un profilo pulito e aerodinamico, ideale per applicazioni in cui è necessario ridurre al minimo la sporgenza. L'esagono interno consente un'elevata trasmissione della coppia senza dover ricorrere a chiavi esterne, migliorando la sicurezza e riducendo il rischio di manomissione.
Queste viti sono ampiamente utilizzate nei settori dell'ingegneria meccanica, aerospaziale, automobilistico e della costruzione di stampi grazie alla loro capacità di fornire giunzioni robuste e affidabili in spazi ristretti. Prodotte tramite processi di forgiatura a freddo e filettatura, garantiscono elevata precisione e costanza. Questa guida descrive in dettaglio le dimensioni standard, le composizioni dei materiali, le proprietà meccaniche e le raccomandazioni di coppia, basandosi sulla norma DIN 7991 e sulle norme ISO correlate come la ISO 10642, per assistere gli ingegneri nella selezione, nell'installazione e nel controllo qualità.
La comprensione di queste specifiche è fondamentale per garantire l'integrità strutturale, poiché un dimensionamento o una coppia di serraggio non corretti possono causare il cedimento del giunto sotto carico. Fattori come la qualità del materiale, il passo della filettatura e la finitura superficiale influenzano le prestazioni, e il rispetto degli standard riduce al minimo i rischi negli assemblaggi critici.
Dimensioni e specifiche
La norma DIN 7991 definisce tolleranze dimensionali precise per le viti a testa svasata con esagono incassato per garantirne l'intercambiabilità e l'adattamento. I parametri chiave includono diametro nominale (d), passo (p), diametro della testa (dk), altezza della testa (k), dimensione della cava (s) e angolo di svasatura (tipicamente 90°-92°). Le lunghezze variano da corte a lunghe, con opzioni di filettatura completa o parziale. La tabella seguente riassume le dimensioni standard per le dimensioni da M3 a M24, sulla base dei dati verificati dalla norma DIN 7991. Si noti che per dimensioni maggiori come M22 e M24, l'angolo di svasatura rimane di 90°-92°, correggendo eventuali potenziali errori di valutazione provenienti da fonti non standard.
Queste dimensioni facilitano il montaggio a filo, con la testa completamente incassata in un foro svasato. I progettisti devono verificare che i diametri delle svasature corrispondano ai valori dk max per evitare spazi vuoti o interferenze. Le tolleranze sono di classe 10.9 o equivalenti, salvo diversa indicazione.
| Diametro nominale d | M3 | M4 | M5 | M6 | M8 | M10 | M12 | M14 | M16 | M18 | M20 | M22 | M24 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Passo p | 0.5 | 0.7 | 0.8 | 1 | 1.25 | 1.5 | 1.75 | 2 | 2 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 3 | |
| Intervallo di lunghezza l | 8-40 | 8-40 | 10-60 | 12-60 | 16-100 | 20-100 | 25-100 | 25-100 | 30-100 | 30-100 | 30-100 | 35-100 | 35-100 | |
| Diametro della testa dk | massimo | 6 | 8 | 10 | 12 | 16 | 20 | 24 | 27 | 30 | 33 | 36 | 36 | 39 |
| minimo | 5.7 | 7.64 | 9.64 | 11.57 | 15.57 | 19.48 | 23.48 | 26.48 | 29.48 | 32.38 | 35.38 | 35.38 | 38.38 | |
| Dimensione della presa s | nominale | 2 | 2.5 | 3 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 | 10 | 12 | 12 | 14 | 14 |
| massimo | 2.1 | 2.6 | 3.1 | 4.12 | 5.14 | 6.14 | 8.175 | 10.175 | 10.175 | 12.212 | 12.212 | 14.212 | 14.212 | |
| minimo | 2.02 | 2.52 | 3.02 | 4.02 | 5.02 | 6.02 | 8.025 | 10.025 | 10.025 | 12.032 | 12.032 | 14.032 | 14.032 | |
| Altezza della testa k | massimo | 1.2 | 1.8 | 2.3 | 2.5 | 3.5 | 4.4 | 4.6 | 4.8 | 5.3 | 5.5 | 5.9 | 8.8 | 10.3 |
| minimo | 0.95 | 1.55 | 2.05 | 2.25 | 3.2 | 4.1 | 4.3 | 4.5 | 5 | 5.2 | 5.6 | 8.44 | 9.87 | |
| Angolo di svasatura α | massimo | 92° | 92° | |||||||||||
| minimo | 90° | 90° | ||||||||||||
Per le specifiche complete, comprese le lunghezze e le tolleranze delle filettature, consultare DIN 7991 o ISO 10642. Si noti che le lunghezze sono misurate dalla sommità della testa alla punta e che la filettatura completa è standard per le lunghezze più corte.
Materiali e composizione chimica
Le viti DIN 7991 sono generalmente realizzate in acciaio inossidabile per la resistenza alla corrosione o in acciaio legato per un'elevata resistenza. I materiali più comuni includono l'acciaio inossidabile A2 (SUS304) e A4 (SUS316), che offrono un'eccellente durata in ambienti difficili. La composizione chimica garantisce il mantenimento di proprietà meccaniche come resistenza alla trazione e durezza.
Le varianti in acciaio inossidabile offrono proprietà amagnetiche e resistenza all'ossidazione, rendendole adatte per applicazioni alimentari, marine e mediche. Le versioni in acciaio legato, spesso nelle classi di resistenza 8.8, 10.9 o 12.9, sono trattate termicamente per una maggiore resistenza negli impieghi strutturali. Finiture superficiali come l'ossido nero o la zincatura proteggono ulteriormente dall'usura.
| Materiale | Composizione chimica (%) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| C | Mn | Sì | P | S | Ni | Mo | Cr | |
| SUS304 (A2) | ≤0,08 | ≤2,00 | ≤1,00 | ≤0,045 | ≤0,03 | 8.00-11.00 | – | 17.00-19.00 |
| SUS316 (A4) | ≤0,08 | ≤2,00 | ≤1,00 | ≤0,045 | ≤0,03 | 10.00-14.00 | 2.00-3.00 | 16.00-18.00 |
Per le opzioni in acciaio al carbonio, le composizioni variano in base al grado (ad esempio, 10.9: C 0,20-0,55%, Mn 0,40-0,90%). Selezionare in base alle condizioni ambientali; A4 per l'esposizione marina, grazie al contenuto di molibdeno che migliora la resistenza alla vaiolatura.
Proprietà meccaniche
Le proprietà meccaniche delle viti DIN 7991 sono classificate secondo la norma ISO 3506 per l'acciaio inossidabile e la norma ISO 898 per l'acciaio al carbonio. I gradi di acciaio inossidabile A2-50, A2-70 e A4-80 offrono resistenze alla trazione da 500 a 800 MPa, con limiti di snervamento compresi tra 210 e 450 MPa. Questi garantiscono duttilità per la resistenza alle vibrazioni, pur garantendo una durezza sufficiente (HV 150-300) per l'integrità dell'azionamento.
Le varianti in acciaio al carbonio nelle classi 8.8, 10.9 e 12.9 raggiungono resistenze più elevate (800-1200 MPa di resistenza alla trazione), ideali per applicazioni portanti. Le proprietà includono allungamento min. 12% e tenacità all'impatto per l'impiego a basse temperature. I test secondo la norma DIN EN ISO 6892-1 confermano la conformità, con durezza superficiale controllata per prevenire l'infragilimento da idrogeno nelle viti placcate.
Indicazioni chiave: abbinare la classe di resistenza alla sollecitazione dell'applicazione; A4-80 per ambienti corrosivi con requisiti di elevata resistenza. Si raccomandano ispezioni regolari per individuare eventuali cricche da fatica in scenari di carico ciclico.
Standard di coppia
I valori di coppia per le viti DIN 7991 garantiscono un serraggio corretto senza spanatura o rottura della testa. Le coppie di rottura minime (in Nm, convertite da kgf.cm per una precisione pari a 1 kgf.cm ≈ 0,098 Nm) sono specificate per i gradi di acciaio inossidabile. Si tratta di prove distruttive secondo la norma DIN EN ISO 3506-1, che indicano la coppia alla quale la vite si rompe per torsione.
Per l'installazione, utilizzare una coppia di rottura pari a 70-80% come valore di serraggio, adattata alla lubrificazione (μ=0,125 per la versione liscia, 0,094 per quella placcata). I calcoli del precarico effettuati tramite VDI 2230 garantiscono la sicurezza del giunto. La tabella seguente elenca le coppie di rottura minime, verificate rispetto ai dati standard.
| Filo | Classe di proprietà | ||
|---|---|---|---|
| A2-50 | A2-70 | A4-80 | |
| Coppia di rottura minima (Nm) | |||
| M1.6 | 0.15 | 0.2 | 0.24 |
| M2 | 0.3 | 0.4 | 0.48 |
| M2.5 | 0.6 | 0.9 | 0.96 |
| M3 | 1.1 | 1.6 | 1.8 |
| M4 | 2.7 | 3.8 | 4.3 |
| M5 | 5.5 | 7.8 | 8.8 |
| M6 | 9.3 | 13 | 15 |
| M8 | 23 | 32 | 37 |
| M10 | 46 | 65 | 74 |
| M12 | 80 | 110 | 130 |
| M16 | 210 | 290 | 330 |
Per l'acciaio al carbonio, le coppie di serraggio raccomandate (MA in Nm) per la classe 10.9 sono più elevate: M3=1,4, M4=3,4, M5=6,8, M6=11, M8=28, M10=55, ecc., secondo la norma ISO 898-1. Utilizzare chiavi dinamometriche calibrate con una precisione di ±4% e considerare i coefficienti di attrito per un precarico preciso.
Processo di produzione
La produzione di viti DIN 7991 avviene solitamente tramite stampaggio a freddo su macchine multistazione, che realizzano la testa conica e l'esagono incassato in una o due passate. Questo processo garantisce un elevato sfruttamento del materiale e una geometria precisa. La successiva filettatura viene eseguita tramite rullatrici automatiche, creando filettature uniformi con bave minime.
Il trattamento termico per gli acciai legati prevede la tempra e il rinvenimento per ottenere la durezza desiderata (ad esempio, 39-44 HRC per 10.9). Le varianti in acciaio inossidabile vengono sottoposte a ricottura per migliorarne la lavorabilità. I controlli di qualità includono ispezioni dimensionali secondo la norma DIN EN ISO 4759 e calibratura delle filettature secondo gli standard PASSA/NO-PASSA. Trattamenti superficiali come la passivazione per l'acciaio inossidabile o la galvanica per l'acciaio al carbonio migliorano la resistenza alla corrosione.
La produzione avanzata impiega macchine CNC per lunghezze personalizzate e caratteristiche non standard, garantendo la tracciabilità tramite la numerazione dei lotti. Questo processo produce elementi di fissaggio con prestazioni costanti, riducendo la variabilità negli assemblaggi.
Applicazioni
Le viti DIN 7991 sono eccellenti in applicazioni che richiedono superfici a filo, come pannelli di aeromobili, telai di automobili e stampi di precisione. Nelle ferrovie ad alta velocità, fissano i componenti senza resistenza aerodinamica. Gli assemblaggi meccanici beneficiano della loro elevata capacità di coppia, mentre l'elettronica le utilizza per schermature EMI.
Suggerimenti per la selezione: utilizzare viti di qualità A4 in ambienti umidi; 12.9 per giunti sottoposti a forti sollecitazioni. Abbinare a fori svasati secondo DIN 74 per una tenuta ottimale. Nelle aree soggette a vibrazioni, applicare frenafiletti per mantenere il precarico. Queste applicazioni evidenziano la versatilità delle viti nel realizzare fissaggi sicuri ed estetici.
Domande frequenti (FAQ)
- Qual è l'angolo di svasatura standard per le viti DIN 7991?
- L'angolo di svasatura è compreso tra un minimo di 90° e un massimo di 92° per tutte le dimensioni da M3 a M24, garantendo un corretto alloggiamento nei fori corrispondenti senza sporgenze.
- Come faccio a scegliere il grado di materiale più adatto?
- Scegliete A2-70 per una resistenza alla corrosione generale, A4-80 per ambienti marini o acidi grazie al molibdeno. Per un'elevata resistenza, optate per acciaio al carbonio 10.9 o 12.9 con rivestimenti protettivi.
- Quale coppia di serraggio dovrei usare per l'installazione?
- Utilizzare 70-80% della coppia di rottura minima, regolata in base all'attrito. Ad esempio, M6 A2-70: installare a 9-10 Nm. Calibrare sempre gli utensili e considerare la lubrificazione.
- Queste viti sono adatte ad applicazioni ad alte vibrazioni?
- Sì, con frenafiletti o caratteristiche di coppia prevalenti. La loro trasmissione interna e il design a filo riducono i rischi di allentamento in presenza di carichi dinamici come macchinari o veicoli.
- In che modo il processo di produzione influisce sulla qualità?
- La stampaggio a freddo garantisce una formazione precisa della testa; una filettatura non corretta può causare tensioni. Richiedete produttori certificati che aderiscano alla norma DIN EN ISO 9001 per garantire dimensioni e resistenza costanti.
- Le viti DIN 7991 possono essere utilizzate con materiali non metallici?
- Sì, in materiali compositi o plastiche con inserti appropriati, ma verificare la compatibilità per evitare schiacciamenti. Potrebbero essere necessari valori di coppia inferiori per prevenire danni al materiale.
