Nello sviluppo e nella produzione di azionamenti elettrici, l'alluminio e le combinazioni di materiali misti sono onnipresenti: carter motore, supporti per inverter, moduli batteria e componenti strutturali della trasmissione vengono realizzati sempre più spesso in alluminio, magnesio o materiali compositi. Questa tendenza riduce il peso e migliora la gestione termica, ma impone requisiti molto più elevati ai processi di avvitatura e ai sistemi di misurazione impiegati.

Il problema: la coppia di serraggio descrive solo una parte del processo

Chi lavora esclusivamente con la coppia di serraggio come parametro di controllo commette un errore concettuale nelle applicazioni con alluminio. L'alluminio presenta un modulo di elasticità significativamente inferiore a quello dell'acciaio: circa 70 GPa contro 210 GPa. Ciò significa che il rapporto tra coppia applicata e precarico reale della giunzione varia considerevolmente in funzione della geometria del componente, delle condizioni superficiali e della temperatura di montaggio.

Nelle giunzioni miste - ad esempio una vite in acciaio in una filettatura di alluminio con rondella in plastica - si aggiungono effetti di rilassamento, scorrimento viscoso e differenze nei coefficienti di dilatazione termica. Il risultato: una coppia di serraggio nominalmente corretta può corrispondere a un precarico reale molto diverso da quello previsto in fase di progettazione.

Perché l'angolo di rotazione è il parametro decisivo

L'angolo di rotazione descrive la deformazione elastica reale del sistema di giunzione durante il serraggio. A differenza della coppia, l'angolo di rotazione è indipendente dall'attrito nella filettatura e sulla superficie di appoggio, il che lo rende un indicatore molto più affidabile dello stato di tensione reale nella giunzione.

Nei materiali teneri come l'alluminio, la zona elastica è più ristretta e il passaggio alla deformazione plastica avviene prima. Un'analisi precisa dell'angolo di rotazione consente di rilevare:

  • Serraggio insufficiente prima di raggiungere il precarico di progetto
  • Sovraserraggio con rischio di deformazione plastica della filettatura o del componente
  • Comportamento anomalo della curva coppia-angolo che indica difetti nel componente o nel processo

Il QUANTEC MCS® nelle applicazioni con materiali misti

Il QUANTEC MCS® Analysewerkzeug di GWK dispone della misurazione dell'angolo di rotazione senza punto fisso (festpunktlose Drehwinkelmessung), che consente di registrare l'intera curva coppia-angolo senza necessità di un punto di riferimento esterno. Con una precisione di ±1 % tra il 10 e il 100 % del campo nominale, il sistema offre risultati riproducibili anche nelle giunzioni con materiali misti dal comportamento complesso.

La robusta costruzione in alluminio-titanio garantisce la stabilità dello strumento negli ambienti di produzione più impegnativi. La compatibilità con QuanLab Pro®, Ceus e QS-Torque consente di integrare i dati di misurazione direttamente nei flussi di lavoro di sviluppo e assicurazione della qualità.

Analisi di processo nello sviluppo e nel controllo qualità

Nella fase di sviluppo, il QUANTEC MCS® opera come un laboratorio di avvitatura compatto: permette di caratterizzare il comportamento della giunzione per ogni combinazione di materiale, geometria e lubrificante prima di definire i parametri di processo. In produzione, il Q-CHECK® - strumento per il controllo qualità e l'audit con ±1 % tra il 10 e il 100 % del campo nominale e 2 GB di memoria interna - consente la verifica della coppia di continuazione (Weiterdrehmoment) conforme a VDI/VDE 2645-3 per gli studi di capacità di processo (PFU).

I due strumenti si completano a vicenda: il QUANTEC MCS® fornisce l'analisi approfondita durante lo sviluppo; il Q-CHECK® garantisce il monitoraggio sistematico del processo sulla linea di produzione.

Taratura tracciabile: la base di qualsiasi misurazione affidabile

Ogni misurazione di coppia e angolo di rotazione è affidabile quanto la taratura dello strumento che la esegue. GWK dispone di un laboratorio di taratura accreditato DAkkS - sia in sede fissa sia con servizio mobile in loco - e della DWPM-1000®, una macchina di prova completamente automatica di classe 0,2 per la taratura di chiavi dinamometriche e di angolo di rotazione.

Per le aziende che necessitano di capacità di misurazione ad alta precisione in modo temporaneo, il servizio GWK ToolRent® offre strumenti tarati in regime di noleggio settimanale, mensile o annuale, con spedizione in tutto il mondo.

Conclusione: la qualità della giunzione negli azionamenti elettrici richiede l'analisi dell'angolo di rotazione

Il controllo esclusivo della coppia di serraggio non è sufficiente per garantire giunzioni avvitate sicure in alluminio e materiali misti. Solo la valutazione combinata di coppia e angolo di rotazione - con strumenti ad alta precisione e taratura tracciabile - consente di assicurare il precarico reale della giunzione e di rilevare tempestivamente le deviazioni di processo.

Accuracy by GWK.

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