Calcolatore Dimensioni Rivetti: Trova le Dimensioni Perfette del Rivetto

Calcolatore delle dimensioni dei rivetti

Un calcolatore delle dimensioni dei rivetti è uno strumento che consiglia il diametro, la lunghezza e il tipo di materiale di un rivetto in base alle dimensioni del foro, allo spessore del materiale e all'intervallo di presa del giunto. Un rivetto è un breve perno metallico che unisce due o più strati di materiale formando una testa su ciascuna estremità: una realizzata in fabbrica e una formata durante l'installazione. La scelta di una dimensione errata può rendere il giunto debole o impedire del tutto l'inserimento del rivetto.

Come si calcola il diametro del rivetto

Il rivetto deve passare attraverso il foro preforato, quindi il suo diametro non può mai essere maggiore di quello del foro. In pratica, si realizza un foro più grande di circa 0,1 mm–0,3 mm rispetto al corpo del rivetto, per consentirne un inserimento agevole.

Il calcolatore utilizza una serie di diametri metrici standard per i rivetti: 2,4, 3,2, 4,0, 4,8 e 6,4 millimetri. Sceglie il valore più grande che entra ancora nel foro.

Formula:

$\text{Diametro del rivetto} = \text{maggiore misura standard} \leq \text{Diametro del foro}$

Per esempio, un foro da 4,2 mm è adatto a un rivetto da 4,0 mm; la misura successiva, 4,8 mm, è troppo grande. Un foro più piccolo di 2,4 mm non può accogliere alcun rivetto standard, quindi il calcolatore mostra un errore invece di fornire una stima.

Verifica della resistenza al taglio

Un rivetto sottile inserito in un materiale spesso può tranciarsi sotto carico. Come regola pratica, il diametro del rivetto dovrebbe essere almeno tre volte lo spessore dello strato più spesso da unire:

$\text{Diametro minimo per la resistenza al taglio} = 3 \times \text{Spessore del materiale}$

Se il foro è troppo piccolo per consentire l'uso di un rivetto che rispetti questa regola, il calcolatore restituisce comunque il rivetto più grande adatto al foro, ma aggiunge un avviso indicando che il giunto potrebbe essere più debole del livello ideale. Per risolvere il problema occorre praticare un foro più grande e usare un rivetto più grande, oppure disporre più rivetti lungo il giunto per distribuire il carico.

Come si calcola la lunghezza del rivetto

La lunghezza del rivetto dipende dall'intervallo di presa, cioè dallo spessore totale di tutti gli strati da unire. Il rivetto necessita inoltre di una lunghezza aggiuntiva oltre la presa, affinché la sua coda possa formare una testa; questa parte è chiamata maggiorazione del gambo. La maggiorazione è pari a 1,5 volte il diametro del rivetto.

Formula:

$\text{Lunghezza minima} = \text{Intervallo di presa} + 1.5 \times \text{Diametro del rivetto}$

Il calcolatore arrotonda questo valore per eccesso alla lunghezza standard successiva: 6, 8, 10, 12, 16, 20 o 25 millimetri. Se la lunghezza richiesta supera 25 mm, nessun rivetto standard è adatto e il calcolatore restituisce un errore invece di fornire una stima.

Tipo e codice del rivetto

Il materiale consigliato per il rivetto corrisponde a quello degli elementi da unire: per una lamiera di alluminio si usa un rivetto di alluminio, per l'acciaio un rivetto di acciaio, per l'acciaio inossidabile un rivetto in acciaio inossidabile, per la plastica un rivetto di plastica e per materiali diversi un rivetto multimateriale. In questo modo si evita la corrosione galvanica, che si verifica quando due metalli diversi entrano in contatto in presenza di umidità e il metallo meno nobile si corrode più rapidamente.

Il calcolatore crea inoltre un codice breve del rivetto per l'ordinazione o la documentazione:

$\text{Codice del rivetto} = \text{Codice del materiale} + \text{Diametro}\times10 + \text{"-"} + \text{Lunghezza}$

I codici dei materiali sono AL (alluminio), ST (acciaio), SS (acciaio inossidabile), PL (plastica) e MM (multimateriale). Un rivetto in acciaio da 4,0 mm, lungo 8 mm, riceve il codice ST40-8.

Esempio

Si consideri una lamiera di alluminio da 1,5 mm con un foro da 3,2 mm e un intervallo di presa di 3,0 mm.

1. Diametro: la misura standard più grande uguale o inferiore a 3,2 mm è 3,2 mm.
2. Lunghezza: lunghezza minima = 3,0 + 1,5 × 3,2 = 7,8 mm, arrotondata per eccesso alla misura standard di 8 mm.
3. Verifica del taglio: la regola pratica richiede un diametro di almeno 3 × 1,5 = 4,5 mm, ma nel foro entra soltanto un rivetto da 3,2 mm; il calcolatore segnala quindi un avviso sulla resistenza al taglio.
4. Risultato: un rivetto in alluminio da 3,2 mm, lungo 8 mm, con codice AL32-8, accompagnato dall'avviso di valutare l'uso di un foro e di un rivetto più grandi.

Un secondo caso non produce l'avviso. Una lamiera di acciaio da 1,0 mm con un foro da 4,2 mm e un intervallo di presa di 2,0 mm richiede un diametro di 4,0 mm, la misura standard più grande uguale o inferiore a 4,2 mm, e una lunghezza di 2,0 + 1,5 × 4,0 = 8,0 mm, già corrispondente a una misura standard. Il diametro supera inoltre il minimo di 3 × 1,0 = 3,0 mm previsto per la resistenza al taglio. Il risultato è un rivetto in acciaio da 4,0 mm, lungo 8 mm, con codice ST40-8 e senza avvisi.

Rivetti ciechi e rivetti pieni

Un rivetto cieco, spesso chiamato rivetto pop, può essere installato da un solo lato del materiale. È costituito da un corpo tubolare e da un perno centrale, chiamato mandrino, che si spezza quando viene tirato, formando una testa sul lato opposto, non visibile dall'installatore. Un rivetto pieno richiede l'accesso a entrambi i lati: un'estremità ha già la forma di una testa, mentre l'altra viene martellata o pressata fino ad appiattirsi durante l'installazione. In genere i rivetti pieni sopportano un carico maggiore rispetto ai rivetti delle stesse dimensioni, ma richiedono più tempo per essere installati.

Utilizzi comuni

La rivettatura unisce le lamiere senza il calore e le deformazioni che la saldatura può provocare. Le strutture degli aeromobili e i relativi rivestimenti utilizzano ampiamente i rivetti, perché resistono bene alle vibrazioni ripetute. Carrozzerie, coperture e rivestimenti metallici, scale e altri lavori fai da te in metallo utilizzano gli stessi elementi di fissaggio su scala più ridotta. Gli scafi delle imbarcazioni e gli accessori dei ponti impiegano spesso rivetti in alluminio o in acciaio inossidabile, poiché resistono alla corrosione in condizioni umide meglio dell'acciaio non trattato.

Le alternative comuni sono bulloni, saldatura, adesivi e viti autofilettanti. I bulloni consentono di smontare successivamente il giunto; la saldatura crea un giunto continuo e molto resistente, ma richiede attrezzature specializzate; gli adesivi distribuiscono il carico in modo uniforme, ma possono indebolirsi con il calore; le viti autofilettanti eliminano, in alcuni materiali, la necessità di praticare prima un foro separato.

Domande frequenti

Che cosa significa il codice del rivetto?
Combina il materiale (AL, ST, SS, PL o MM), il diametro espresso in decimi di millimetro e la lunghezza in millimetri. AL32-8 identifica un rivetto in alluminio con diametro di 3,2 mm e lunghezza di 8 mm.

Perché il calcolatore ha mostrato un avviso sulla resistenza al taglio anche se ha fornito un risultato?
Il foro ha limitato il diametro del rivetto a un valore inferiore a tre volte lo spessore del materiale. Il calcolatore restituisce comunque il rivetto più grande che entra nel foro, poiché è l'unico che può essere inserito fisicamente, ma l'avviso indica che il giunto potrebbe non sostenere un carico pari a quello previsto.

Posso usare rivetti in alluminio sull'acciaio o rivetti in acciaio sull'alluminio?
Dal punto di vista meccanico è possibile, ma i due metalli possono corrodersi nel punto di contatto, soprattutto all'aperto o vicino all'acqua salata. I rivetti in acciaio inossidabile sono una scelta più sicura per unire metalli diversi.

Perché il calcolatore mostra un errore invece di una misura?
L'errore si verifica in due situazioni: quando il foro è più piccolo di 2,4 mm, poiché nessun rivetto standard ha uno spessore così ridotto, e quando l'intervallo di presa è talmente grande che la somma della presa e della maggiorazione del gambo supera 25 mm, la misura standard più lunga. Un rivetto più largo richiede una maggiorazione maggiore, quindi raggiunge prima il limite di lunghezza: un rivetto da 6,4 mm richiede 9,6 mm di maggiorazione, perciò non è più adatto quando la presa supera 15,4 mm.

Che cos'è l'intervallo di presa?
L'intervallo di presa è lo spessore complessivo di tutti gli strati attraversati dal rivetto. Determina quanta parte della lunghezza del rivetto rimane all'interno del materiale prima della maggiorazione del gambo necessaria per formare la testa.

Quanto deve essere più lungo un rivetto rispetto all'intervallo di presa?
Circa 1,5 volte il suo diametro, arrotondato per eccesso alla lunghezza standard più vicina. Un rivetto da 4,0 mm richiede circa 6 mm di lunghezza aggiuntiva oltre l'intervallo di presa per formare correttamente la testa.

Riferimenti

1. Higgins, Raymond A. (2001). Materials for Engineers and Technicians. Newnes. ISBN 978-0750652506.
2. Messler, Robert W. (2004). Joining of Materials and Structures: From Pragmatic Process to Enabling Technology. Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0750677578.
3. ASME B18.1.1: Small Solid Rivets. American Society of Mechanical Engineers.
4. ISO 14588: Blind rivets — Terminology and definitions. International Organization for Standardization.