I raccordi filettati occupano una grande porzione del mondo della raccorderia in quanto presentano delle caratteristiche che li rendono ideali per montaggi e smontaggi rapidi, permettendo di far fronte a guasti, malfunzionamenti, manutenzioni, sostituzioni e variazioni dei progetti.
In particolare, all’interno delle filettature maggiormente utilizzate, soprattutto in idraulica, vi sono le
filettature GAS e le filettature NPT. Alla base delle loro differenze c’è, come spesso accade all’interno del mondo della meccanica e delle normative vigenti, un utilizzo basato sulla geografia del produttore e dell’utilizzatore. Infatti, le filettature GAS sono maggiormente utilizzate a livello mondiale mentre, per quanto riguarda gli Stati Uniti e il Canada, la filettatura NPT è più diffusa e utilizzata per produrre raccordi filettati. Tale collocazione geografica non deve stupire: basti pensare a tutte le normative che si differenziano tra l’Europa (ed in generale anche gli altri continenti) e il Nord America.
Un aspetto fondamentale di queste tipologie di filettature è l’unità di misura: infatti, non viene utilizzato il sistema metrico classico ma la designazione è fatta in pollici.
La filettatura GAS
La filettatura GAS è la maggiormente utilizzata per la giunzione di tubazioni e raccordi idraulici: essa può essere sia cilindrica che conica.
- Filettatura GAS cilindrica: è anche definita “non a tenuta sul filetto” ed è regolata a livello mondiale dalla normativa ISO 228-1. La tenuta, infatti, non è generata dalla forma dei filetti maschio e femmina (entrambi cilindrici e non adeguati per creare interferenza), ma dall’interposizione di un opportuno materiale di tenuta che garantisca che il fluido veicolato non fuoriesca causando perdite, disagi e malfunzionamenti.
- Filettatura GAS conica: definita anche “a tenuta sul filetto” ed è regolata dalla normativa EN 10226-1. In questo caso il filetto maschio è conico mentre il filetto femmina è cilindrico: l’interferenza tra i due genera tenuta e non sono necessari materiali aggiuntivi anche se, a livello pratico, le guarnizioni vengono sempre aggiunte per aumentare il grado di sicurezza e ridurre al minimo gli inconvenienti.
A prescindere dal filetto, in ogni caso, la filettatura GAS è una filettatura Whitworth a passo molto fine e, come tale, è caratterizzata da un angolo all’apice del filetto di 55° (non 60° come la filettatura metrica classica).
La filettatura NPT
La filettatura NPT(Nationale Pipe Thread) rappresenta lo standard americano conforme alla normativa AISI B1.20.1 ed è la seconda più utilizzata nel campo della raccorderia idraulica. Rispetto alla filettatura GAS, presenta un angolo del filetto di 60° che determina un passo maggiore (ovvero un numero di filetti minore per pollice). Un’altra caratteristica importante è che tale tipologia di filettatura è conica e non vi è la tipologia cilindrica: quindi, questa garantisce generalmente una tenuta maggiore, anche se l’utilizzo di guarnizioni è comunque consigliato.
Parametri caratteristici delle filettature
Le filettature, come visto, possono essere di varie tipologie sulla base degli angoli del filetto e delle caratteristiche costitutive. Che si tratti di filettature GAS, NPT o di qualsiasi altro tipo (come, ad esempio, le filettature metriche, le più diffuse a livello mondiale in ambito industriale), vi sono delle differenze importanti basate sui parametri che ne definiscono angoli, dimensioni ed eliche. In particolare, le variabili fondamentali sono:
- Angolo del filetto: caratterizza il filetto e la sua forma andando anche ad influenzare enormemente le caratteristiche meccaniche e di accoppiamento.
- Altezza H: è l’altezza del triangolo generatore della filettatura;
- Diametro esterno: tale denominazione corrisponde al diametro relativo alle creste dei filetti nel caso della vite ma è anche pari al diametro ottenuto considerando il fondo dei filetti nella madrevite;
- Diametro nominale: è il diametro utilizzato per la designazione delle filettature;
- Diametro di nocciolo: è l’opposto del diametro esterno introdotto in precedenza;
- Diametro medio: come introdotto nel nome stesso, rappresenta il diametro medio della vite o della madrevite;
- Passo: rappresenta la distanza tra due creste o due fondi consecutivi di una filettatura. In particolare, vi è la distinzione tra passo fine e passo grosso per specificare la differenza di questa caratteristica che si può riscontrare nelle filettature;
- Numero di avvolgimenti: è il numero di giri della vite;
- Numero di principi: rappresenta il numero di tipologie differenti che si possono riscontrare su una vite al fine di aumentare il passo ma mantenere comunque una sezione resistente idonea per il nocciolo;
- Senso di rotazione della vite: infatti, la vite può essere destrorsa o sinistrorsa a seconda del senso di avvitamento che la contraddistingue durante il montaggio.
In fase di progettazione e scelta dei collegamenti è fondamentale andare a valutare tutti questi parametri in modo tale da svolgere una scelta consapevole che minimizzi i rischi di rottura in esercizio e consenta una vita prolungata del collegamento evitando rischi e cedimenti dannosi per le strutture e per gli impianti. Come per tutte le tipologie di filettature, anche le filettature GAS e le filettature NPT vengono sottoposte a questo processo decisionale in unione con i calcoli strutturali che sono sempre determinanti in un progetto.
Le lavorazioni necessarie per la realizzazione delle filettature
Le filettature, per rispettare le normative vigenti, devono essere realizzate mediante tecnologie produttive che garantiscano la conformità di queste ai requisiti di qualità. In particolare, tra le principali è possibile ricordare:
- la tornitura: lavorazione realizzata per asportazione di truciolo che consiste nella rotazione del componente da formare, in questo caso la vite, mentre l’utensile si muove con moto rettilineo e va ad asportare materiale creando, appunto, il truciolo. La velocità di rotazione, gli angoli di taglio dell’utensile e la velocità di avanzamento sono solo alcuni tra i parametri fondamentali;
- la fresatura: sia essa conica o cilindrica, è una lavorazione per asportazione di truciolo in cui l’utensile è sottoposto ad un moto di rotazione e di traslazione andando a formare il materiale oggetto della lavorazione. Ancora una volta assumono importanza le velocità di rotazione e di avanzamento ma anche la forma dell’utensile e il materiale con cui è costruito;
- la maschiatura: è una lavorazione per asportazione di truciolo realizzata tramite un utensile che assume il nome di “maschio” ed è il responsabile della creazione della filettatura. La forma e la dimensione del maschio risultano fondamentali per ottenere le caratteristiche morfologiche richieste alle filettature;
- la rullatura: rispetto alle lavorazioni precedenti è una lavorazione per deformazione plastica del materiale. Non vi è asportazione del materiale e ciò che ne risulta è una superficie maggiormente resistente agli sforzi rispetto a quelle ottenute precedentemente a causa dell’incrudimento generato nel materiale.
La filettatura e l’acciaio inossidabile: accorgimenti e precauzioni
I componenti in acciaio inossidabile, come ad esempio i raccordi, sono spesso caratterizzati da filettature, sia GAS che NPT, che risultano necessarie per consentire il collegamento con altri componenti in insieme complessi. Realizzare una filettatura, però, richiede alcuni accorgimenti. Infatti, per eseguita a regola d’arte, bisogna tenere conto di alcuni fenomeni che si verificano durante le operazioni presentate nei paragrafi precedenti.
Tra questi, il principale fenomeno da tenere in considerazione è l’incrudimento. L’utilizzo di parametri non idonei, quale una velocità eccessiva di taglio, può andare a provocare uno scivolamento sulla superficie piuttosto che un taglio effettivo. Tale circostanza porta con sé lo sviluppo di calore e l’indurimento della superficie dell’acciaio con conseguenti problematiche per le passate successive.
Gli effetti principali sono:
- aumento dei tempi di lavorazione: l’indurimento superficiale richiede maggior tempo per asportare il materiale e questo allunga le tempistiche generali di lavorazione del componente;
- maggiore consumo degli utensili: aumentando la durezza dell’acciaio, aumentano di conseguenza anche i fenomeni tribologici tra l’utensile e il metallo con maggiore consumo del primo e riduzione della sua vita utile.
- maggiore impatto economico: l’aumento dei tempi e dei consumi richiede un maggior esborso economico per la realizzazione del componente, soprattutto quando si tratta di numeri elevati e produzioni di serie.
