Un bullone che si allenta in esercizio è un problema di qualità su un veicolo passeggeri. Su un veicolo ferroviario, può costare una certificazione - o qualcosa di peggio. Chi costruisce veicoli ferroviari o fornisce componenti per essi opera all'interno di un quadro normativo che tratta sistematicamente i giunti filettati come connessioni di fissaggio critiche per la sicurezza. Questo articolo illustra le norme rilevanti, i rischi fisici coinvolti e i requisiti di misurazione che impongono alla produzione e all'assicurazione della qualità.
Il quadro normativo: da DIN 25201 a DIN EN 17976
Per decenni, DIN 25201 è stata la linea guida di progettazione di riferimento per i giunti filettati nella costruzione di veicoli ferroviari. La norma nazionale era composta da sette parti, organizzate sistematicamente per ambito di applicazione - coprendo la progettazione meccanica ed elettrica, il bloccaggio, la protezione anticorrosione, le dimensioni di interfaccia e il montaggio. La Parte 1 classificava i giunti filettati in categorie di rischio e casi di serraggio, esercitando un'influenza significativa sulla progettazione orientata alla sicurezza.
Da marzo 2025 è in vigore una nuova norma: DIN EN 17976 regola ora i giunti filettati nei veicoli ferroviari. Sostituisce la precedente DIN 25201 e stabilisce nuovi requisiti per il personale qualificato. DIN EN 17976:2025-03 armonizza i requisiti strutturali, legati alla sicurezza e funzionali per i giunti filettati nella costruzione di veicoli ferroviari in tutta Europa.
L'inasprimento dei requisiti è sostanziale: le classi di rischio, la qualificazione del personale e la documentazione acquisiscono un ruolo molto più centrale, rendendo chiaro che i giunti filettati devono essere trattati con lo stesso rigore delle giunzioni saldate. Per i responsabili della qualità, ciò significa che i requisiti che in precedenza si applicavano principalmente alle saldature si estendono ora strutturalmente ai giunti filettati.
Un elemento chiave della nuova norma riguarda la formazione obbligatoria: "La norma aggiornata stabilisce ora che il personale coinvolto deve essere formato preventivamente secondo VDI/VDE-MT 2637", spiega Catrin Junkers, direttrice generale dell'Accademia delle Giunzioni Filettate (AdSV).
Cosa inasprisce concretamente la nuova norma
Per la prima volta, la nuova norma definisce - accanto ai già dettagliati requisiti di protezione contro l'autosvitamento - specifiche concrete per l'azione elastica residua durante il processo di allentamento. Questo è fondamentale per la progettazione leggera e la sicurezza operativa.
Inoltre: l'attenzione si concentra su un approccio a doppia sicurezza contro sia l'allentamento che l'autosvitamento. Gli elementi obsoleti come le rondelle elastiche non sono più ammessi. Chi ha fatto affidamento sulle rondelle elastiche come misura antisvitamento deve rivedere i propri progetti.
DIN EN 15085: il quadro di qualità per le giunzioni di assemblaggio
Accanto alla norma sul serraggio, DIN EN 15085 si applica all'intero ambito delle giunzioni di assemblaggio nella costruzione di veicoli ferroviari. DIN EN 15085 è una norma europea sviluppata specificamente per la saldatura di veicoli ferroviari e dei loro componenti. Funge da riferimento per produttori, fornitori e operazioni di manutenzione coinvolti nella produzione e nel mantenimento dei veicoli ferroviari.
Per i fornitori, questo è particolarmente rilevante: non solo i grandi costruttori - come Alstom/Bombardier, Stadler Rail o Siemens Transportation - sono interessati. I fornitori che consegnano sottoinsiemi come tetti, pareti laterali o telai inferiori ai grandi integratori di sistema sono ugualmente soggetti a questa norma.
Nel contesto della tecnologia di serraggio, DIN EN 15085 fornisce il quadro di qualità globale: qualsiasi fornitore certificato deve dimostrare che i propri processi produttivi - inclusi i giunti filettati - sono documentati, qualificati e verificabili in sede di audit. Il giunto filettato non è quindi una questione di montaggio isolata, ma parte di un sistema di gestione della qualità certificato.
VDI/VDE 2862: classificazione dei casi di serraggio nella pratica
La direttiva VDI/VDE 2862 è stata sviluppata originariamente per l'industria automobilistica, ma da allora si è affermata come strumento intersettoriale. La direttiva definisce i requisiti di supervisione per le operazioni di serraggio nella produzione in serie, differenziati in tre categorie di casi di serraggio (A, B, C) con requisiti fondamentalmente diversi in termini di utensili, documentazione, taratura e capacità di processo.
Una panoramica delle tre categorie:
| Klasse | Bezeichnung | Risiko bei Ausfall | Anforderung |
|---|---|---|---|
| A | Sicherheitskritisch | Gefahr für Leib und Leben sowie Umwelt | Höchste Anforderungen: vollständige Schraubdaten, Dokumentation, kalibrierte Werkzeuge, PFU |
| B | Funktionskritisch | Funktionsausfall / Liegenbleiber | Mittlere Anforderungen: Werkzeugeignung, Prozessüberwachung |
| C | Unkritisch | Ärgerlich, aber keine Sicherheits- oder Funktionsbeeinträchtigung | Basisanforderungen |
I giunti filettati sono classificati come "critici per la sicurezza" nella Categoria A quando il loro cedimento comporta un "rischio per la vita, l'integrità fisica e l'ambiente". Nella costruzione di veicoli ferroviari, numerose giunzioni rientrano in questa categoria: fissaggi dei carrelli, bulloni del sistema frenante e giunzioni di aggancio.
Un problema frequente nella pratica: molte operazioni classificano sistematicamente i propri casi di serraggio in modo errato - generalmente verso il basso, come Classe B o C, anche quando la rilevanza per la sicurezza richiederebbe una designazione di Classe A. Lo scoprono solo durante un audit IATF. Nella costruzione di veicoli ferroviari, una classificazione errata può generare inoltre rischi di certificazione.
Quando esiste un caso di serraggio di Categoria A critico per la sicurezza, tutti i dati di serraggio devono essere disponibili conformemente alla direttiva. Ciò include la coppia di serraggio, l'angolo di rotazione, l'identificazione dell'utensile e il timestamp - completi e completamente tracciabili.
L'effetto Junker: perché la vibrazione allenta i bulloni
Il problema fisico centrale nella costruzione di veicoli ferroviari è l'autosvitamento sotto vibrazione. L'autosvitamento è un processo in cui i giunti filettati subiscono una perdita progressiva della forza di precarico durante l'esercizio, che può portare in ultima analisi al cedimento completo della giunzione. Si verifica quando i carichi di picco provocano scorrimento nel contatto del filetto o sotto la testa del bullone, ed è guidato dal momento dell'angolo di avanzamento del filetto che - una volta superato l'attrito statico - fa ruotare il bullone o il dado fino all'allentamento.
Quasi 60 anni fa iniziò sul serio la ricerca sulle cause dell'allentamento dei bulloni. L'ingegnere tedesco Gerhard Junker pose le basi dei metodi e delle teorie moderni orientati a prevenire l'autosvitamento nei giunti filettati. Il test Junker secondo DIN 65151 consente di quantificare la perdita di forza di precarico in funzione della durata del carico dinamico.
Le giunzioni soggette a carico trasversale sono particolarmente vulnerabili: i giunti filettati in cui i pezzi fissati vengono caricati trasversalmente - cioè perpendicolarmente all'asse del bullone - sono considerati particolarmente inclini all'autosvitamento. Questa è precisamente la condizione di carico che si verifica in modo continuo nell'esercizio ferroviario attraverso gli impatti del binario, la percorrenza delle curve e le manovre di frenatura.
Prevenzione dello svitamento ≠ prevenzione dell'allentamento
DIN EN 17976 distingue esplicitamente tra la sicurezza contro lo svitamento (movimento rotazionale del bullone/dado) e la sicurezza contro l'allentamento (perdita della forza di precarico senza rotazione). Entrambi i meccanismi richiedono misure progettuali diverse. Un elemento di bloccaggio che impedisce solo lo svitamento non protegge dalle perdite per assestamento, e viceversa.
Perdite di assestamento e coppia di riapritura: il rischio sottovalutato
Accanto all'effetto Junker, l'assestamento è un secondo meccanismo chiave che determina la perdita di precarico. L'assestamento descrive il livellamento delle asperità superficiali - interessando sia le interfacce dei componenti e le superfici di contatto sia le superfici degli elementi di fissaggio stessi. L'assestamento si verifica tipicamente in modo immediato durante il processo di serraggio e subito dopo.
Con il creep - il flusso del materiale dipendente dal tempo - possono verificarsi perdite di precarico significativamente maggiori, che si estendono su un periodo di tempo molto più prolungato. Nei materiali leggeri - sempre più rilevanti nella moderna costruzione di veicoli ferroviari - questo effetto è particolarmente pronunciato.
La conseguenza: per ridurre la perdita di precarico causata dal ritorno elastico dell'intero giunto filettato, dall'assestamento e dalla deformazione plastica, si raccomanda di riserrare la giunzione. La coppia di riapritura deve essere documentata - non solo come registrazione di qualità, ma come prerequisito per la certificazione.
Ispezione della coppia residua: il cuore della verifica in audit
La verifica della coppia residua (nota anche come misurazione della coppia di rottura) è lo strumento centrale per valutare lo stato reale di un giunto filettato già serrato. Misura la coppia necessaria per ruotare il bullone oltre la sua posizione installata - senza allentarlo.
Per i casi di serraggio di Categoria A secondo VDI/VDE 2862, questa verifica non è una caratteristica di qualità opzionale - è parte integrante del monitoraggio di processo richiesto. Nell'audit di certificazione dei veicoli ferroviari, viene richiesta come evidenza che la forza di precarico si trova nell'intervallo specificato.
Il Q-CHECK® di GWK è il QS- und Audit-Werkzeug progettato specificamente per questo compito. Con un campo di misura da 3 a 1.000 Nm e una precisione di ±1 % tra il 10 e il 100 % del campo nominale, copre lo spettro completo dei giunti filettati presenti nei veicoli ferroviari. La memoria interna da 2 GB consente la raccolta continua dei risultati di ispezione direttamente nel punto di installazione - senza perdita di dati anche con volumi elevati.
Richieda una valutazione delle sue giunzioni bullonate critiche per la sicurezza: le mostreremo quale tecnologia di misura è adatta ai suoi requisiti di omologazione e audit.
Analizzi il suo processo di serraggio ferroviarioAnalisi coppia-angolo: comprendere il caso di serraggio
Prima che un processo passi alla produzione in serie, deve essere compreso nella sua interezza. L'analisi coppia-angolo offre il quadro completo di un giunto filettato: il comportamento di serraggio, le influenze di attrito, la localizzazione del limite elastico e il comportamento della forza di assestamento diventano visibili - non come un singolo dato, ma come una curva.
Il QUANTEC MCS® di GWK è lo strumento di analisi progettato esattamente per questo compito. La sua misurazione dell'angolo senza punto di riferimento fisso acquisisce simultaneamente e in tempo reale la coppia e l'angolo di rotazione. La robusta costruzione in alluminio-titanio è concepita per l'uso in condizioni di produzione impegnative. La precisione di ±1 % tra il 10 e il 100 % del campo nominale garantisce che anche le deviazioni minori nel comportamento di serraggio vengano rilevate - rilevante, ad esempio, nella valutazione degli elementi di bloccaggio o nella validazione dei processi di riapritura.
I risultati possono essere analizzati e archiviati direttamente in QuanLab Pro® - un prerequisito per la documentazione completa richiesta dalle autorità di certificazione e dagli auditor nella costruzione di veicoli ferroviari.
Montaggio in serie documentato: l'OPERATOR® nelle applicazioni ferroviarie
L'analisi da sola non è sufficiente per la produzione in serie. I casi di serraggio di Categoria A richiedono un montaggio guidato e documentato, in cui ogni singola operazione di serraggio viene registrata con l'identificazione dell'utensile, il valore di coppia, l'angolo di rotazione e il timestamp.
L'OPERATOR® di GWK soddisfa questo requisito. Il sistema modulare a quadro intercambiabile consente l'utilizzo su diverse dimensioni di bullone senza cambio di utensile. La trasmissione dati via WLAN garantisce l'integrazione diretta con i sistemi di gestione della qualità a monte. Per un'integrazione completa nelle linee di produzione, l'OPERATOR® EST01 è disponibile con comunicazione PLC e Open Protocol.
Tracciabilità DAkkS: la base per la certificazione e l'audit
Tutti i risultati di misurazione sono affidabili quanto la taratura degli utensili utilizzati per ottenerli. Nella costruzione di veicoli ferroviari - come in tutte le industrie critiche per la sicurezza - la tracciabilità DAkkS non è un valore aggiunto opzionale; è un requisito.
GWK gestisce un laboratorio di taratura accreditato DAkkS per utensili di coppia e angolo. La macchina di prova completamente automatizzata DWPM-1000® tara chiavi di coppia e angolo con classe di precisione 0,2 - la classe più elevata disponibile per questa categoria di utensili. Per le aziende che non possono o preferiscono non inviare i propri utensili per la taratura, è disponibile un servizio di taratura mobile.
Per le aziende che lavorano occasionalmente su progetti di veicoli ferroviari o devono coprire picchi di domanda, GWK ToolRent® fornisce strumenti tarati su richiesta - disponibili settimanalmente, mensilmente o annualmente, con spedizione in tutto il mondo.
Lista di controllo: serraggio conforme alle norme nella costruzione di veicoli ferroviari
Categorizzare tutte le giunzioni bullonate come A, B o C secondo VDI/VDE 2862. Le giunzioni rilevanti per la sicurezza (carrello, freno, accoppiamento) appartengono solitamente alla Categoria A. Una classificazione errata in una categoria inferiore è un rilievo frequente nelle audit.
Per le giunzioni di Categoria A: eseguire un'analisi coppia-angolo con il QUANTEC MCS®. Documentare i coefficienti di attrito, il comportamento di serraggio e le perdite per assestamento. Selezionare gli elementi di bloccaggio secondo DIN EN 17976 — le rondelle elastiche non sono ammesse.
Eseguire il montaggio in serie con l'utensile di produzione OPERATOR®. Registrare ogni giunzione bullonata con coppia, angolo, ID utensile e timestamp. Per l'integrazione con PLC: utilizzare l'OPERATOR® EST01.
Al termine della fase di assestamento, eseguire un'ispezione della coppia residua con il Q-CHECK®. Archiviare i risultati senza lacune. Definire e rispettare gli intervalli di ispezione.
Tarare tutti gli utensili di misura e montaggio con taratura tracciabile DAkkS. Mantenere i certificati di taratura disponibili per la documentazione di omologazione e le audit. Utilizzare GWK ToolRent® per attrezzature a noleggio tarate quando necessario.
Con l'entrata in vigore di DIN EN 17976:2025-03, la formazione del personale coinvolto nelle operazioni di serraggio secondo VDI/VDE-MT 2637 è obbligatoria. Documentare i registri di formazione per le audit.
Conclusione
I giunti filettati nella costruzione di veicoli ferroviari non sono un'attività di routine. I giunti filettati nei veicoli ferroviari e su di essi sono critici per la sicurezza - e i requisiti lo riflettono. Con DIN EN 17976:2025-03, questi requisiti sono stati armonizzati e inasprite in tutta Europa. Chi lavora ancora oggi con DIN 25201 non è più conforme alla normativa vigente.
La risposta in termini di tecnologia di misurazione a questi requisiti è chiaramente strutturata: analisi del caso di serraggio con il QUANTEC MCS®, montaggio in serie documentato con l'OPERATOR®, ispezione di audit della coppia residua con il Q-CHECK® - tutti gli utensili tarati con precisione tracciabile DAkkS. Questo non rappresenta un onere aggiuntivo; è la base per un fascicolo di documentazione di certificazione solido e difendibile.
Accuracy by GWK.
