Ogni meccanico le ha usate, ma la maggior parte non sa quanti tipi diversi di rondelle esistano, di quali materiali siano fatte e come usarle correttamente. Nel corso degli anni, abbiamo ricevuto numerose domande riguardanti le rondelle, quindi un articolo tecnico che fornisca informazioni su questi componenti era atteso da tempo.

Di recente abbiamo parlato dell'arte di realizzare elementi di fissaggio ad alte prestazioni con Automotive Racing Products, Inc. (ARP), analizzando a fondo i dettagli tecnici. Ora è il momento di dare il giusto riconoscimento a un componente degli elementi di fissaggio che spesso viene dato per scontato: la semplice rondella.

Nei paragrafi seguenti, tratteremo cosa sono le rondelle, i diversi tipi di rondelle, la loro funzione, come vengono prodotte, dove e quando utilizzarle e, sì, parleremo anche se le rondelle sono direzionali o meno.

In generale, una rondella è semplicemente una piastra a forma di disco, simile a una cialda, con un foro al centro. Sebbene il design possa sembrare primitivo, le rondelle svolgono in realtà una funzione complessa. Sono comunemente utilizzate per distribuire il carico di un elemento di fissaggio filettato, come un bullone o una vite a testa cilindrica.

Possono anche essere utilizzate come distanziali o, in alcuni casi, come cuscinetti antiusura, dispositivi di bloccaggio o persino per ridurre le vibrazioni, come una rondella di gomma. Il design di base di una rondella prevede un diametro esterno doppio rispetto al diametro interno.

Solitamente realizzate in metallo, le rondelle possono essere anche in plastica o gomma, a seconda dell'applicazione. Nei macchinari, i giunti bullonati di alta qualità richiedono rondelle in acciaio temprato per evitare la formazione di ammaccature sulle superfici del giunto. Questo fenomeno è chiamato Brinelling. Queste piccole ammaccature possono nel tempo causare una perdita di precarico sul fissaggio, vibrazioni o scricchiolii. Con il passare del tempo, questi movimenti possono accelerare e provocare un'usura più marcata, spesso definita come scheggiatura o grippaggio.

Le rondelle contribuiscono anche a prevenire la corrosione galvanica, un fenomeno che si verifica quando determinati metalli entrano in contatto tra loro. Un metallo funge da anodo e l'altro da catodo. Per rallentare o prevenire questo processo fin dall'inizio, si utilizza una rondella tra il bullone o il dado e il metallo da unire.

Oltre a distribuire uniformemente la pressione sulla parte da fissare e a ridurre il rischio di danneggiarla, le rondelle offrono anche una superficie liscia per il dado o il bullone. Ciò rende il giunto fissato meno soggetto ad allentarsi rispetto a una superficie di fissaggio irregolare.

Esistono rondelle speciali progettate per garantire la tenuta, fungere da punto di messa a terra elettrica, allineare il fissaggio, mantenerlo in posizione, isolare o esercitare una pressione assiale sul giunto. Queste rondelle speciali verranno brevemente descritte nel testo seguente.

Abbiamo anche visto un paio di modi di utilizzare le rondelle in modo improprio come parte di un giunto di fissaggio. Ci sono stati molti casi in cui meccanici improvvisati hanno usato bulloni o dadi di diametro troppo piccolo per il componente che stavano unendo. In questi casi, la rondella ha un diametro interno che si adatta al bullone, ma non permette alla testa del bullone o al dado di scorrere attraverso il foro del componente da unire. Questo è un modo per cercare guai e non dovrebbe mai essere tentato su un'auto da corsa.

Più comunemente, i meccanici usano un bullone troppo lungo, ma con una filettatura insufficiente, che non permette di serrare correttamente il giunto. È inoltre sconsigliabile impilare una manciata di rondelle sul gambo del bullone come spessore fino a quando non è possibile serrare il dado. Scegliete la lunghezza corretta del bullone. L'uso improprio delle rondelle può causare danni o lesioni.

In generale, esistono diversi tipi di rondelle prodotte al mondo. Alcune sono specificamente realizzate per l'uso su giunzioni in legno, mentre altre sono destinate all'impiantistica idraulica. Per quanto riguarda le esigenze del settore automobilistico, Jay Coombes, specialista in ricerca e sviluppo di ARP, afferma che ne esistono solo cinque tipi utilizzati nella manutenzione delle auto: la rondella piana (o rondella piatta), la rondella a sezione piatta, la rondella elastica (o rondella di sicurezza), la rondella a stella e la rondella a inserto.

È interessante notare che non troverete rondelle divise nell'ampia gamma di elementi di fissaggio offerti da ARP. "Sono utili principalmente con elementi di fissaggio di piccolo diametro in condizioni di carico ridotto", ha spiegato Coombes. ARP tende a concentrarsi su elementi di fissaggio ad alte prestazioni per le competizioni, progettati per funzionare in condizioni di carico più elevate. Esistono varianti di questi tipi di rondelle che servono a scopi specifici, come la rondella piana con dentellature sul lato inferiore.

Una rondella piatta è l'elemento intermedio preferito tra la testa di un bullone (o di un dado) e l'oggetto da fissare. Il suo scopo principale è quello di distribuire il carico di un elemento di fissaggio serrato per evitare danni alla superficie di giunzione. "Questo è particolarmente importante con i componenti in alluminio", afferma Coombes.

L'American National Standards Institute (ANSI) ha definito una serie di standard per le rondelle piane di uso generale, distinguendo due tipologie. La tipologia A è definita come una rondella con tolleranze ampie, dove la precisione non è critica. La tipologia B è una rondella piana con tolleranze più strette, in cui i diametri esterni sono classificati come stretti, regolari o larghi in base alle rispettive dimensioni del bullone (diametro interno).

Come accennato in precedenza, le rondelle sono un argomento più complesso di quanto si possa spiegare con una semplice definizione da parte di un'unica organizzazione. In realtà, ne esistono diverse. La Society of Automotive Engineers (SAE) classifica le rondelle piane in base allo spessore del materiale, con diametri interni ed esterni inferiori rispetto a come l'organizzazione United States Standards (USS) definisce le rondelle piatte.

Gli standard USS sono gli standard per le rondelle in pollici. Questa organizzazione caratterizza il diametro interno ed esterno di una rondella per adattarsi a filettature di bulloni più grosse o più grandi. Le rondelle USS sono spesso utilizzate in applicazioni automobilistiche. Con tre organizzazioni che specificano tre standard diversi per le rondelle piane, è chiaro che le rondelle sono più complesse di quanto la loro semplice apparenza possa far credere.

Secondo Coombes di ARP, "Le dimensioni e la qualità della rondella stessa meritano un'attenta valutazione. Dovrebbe avere uno spessore e una dimensione sufficienti a distribuire correttamente il carico". Coombes aggiunge: "È inoltre molto importante che la rondella sia rettificata parallelamente e perfettamente piana per quelle applicazioni critiche con carichi di coppia elevati. Qualsiasi altra anomalia può causare un precarico non uniforme".

Si tratta di rondelle con un diametro esterno extra-large rispetto al foro centrale. Sono progettate per distribuire la forza di serraggio, ma grazie alle dimensioni maggiori, il carico viene ripartito su un'area più ampia. Per molti anni, queste rondelle sono state utilizzate per fissare i parafanghi ai veicoli, da cui il nome. Le rondelle per parafanghi possono avere un diametro esterno maggiore, ma sono generalmente realizzate in materiale sottile.

Le rondelle elastiche hanno flessibilità assiale e vengono utilizzate per evitare l'allentamento dovuto alle vibrazioni. Foto tratta da www.amazon.com.

Le rondelle elastiche, dette anche rondelle di sicurezza, presentano flessibilità assiale. Vengono utilizzate per prevenire l'allentamento dovuto alle vibrazioni. Il principio di funzionamento delle rondelle elastiche è semplice: agiscono come una molla esercitando pressione sull'oggetto a cui sono fissate e sulla testa del bullone o del dado.

ARP non produce queste rondelle perché la maggior parte degli elementi di fissaggio che svolgono un ruolo chiave nel motore, nella trasmissione, nel telaio e nelle sospensioni vengono serrati a una coppia specifica, applicando la forza di serraggio adeguata. È praticamente impossibile che l'elemento di fissaggio si allenti senza l'uso di un attrezzo.

La maggior parte degli ingegneri concorda sul fatto che una rondella elastica, se serrata a valori di coppia superiori alle specifiche, si allungherà in una certa misura. Quando ciò accade, la rondella divisa perderà la sua tensione e potrebbe persino compromettere il corretto precarico del giunto fissato.

Le rondelle a stella presentano dentellature che si estendono radialmente verso l'interno o verso l'esterno per aderire alla superficie del substrato e impedire l'allentamento di un elemento di fissaggio. Foto tratta da www.amazon.com.

Le rondelle a stella hanno una funzione pressoché identica a quella delle rondelle elastiche. Servono a impedire l'allentamento di un elemento di fissaggio. Si tratta di rondelle con dentellature che si estendono radialmente (verso l'interno o verso l'esterno) per aderire alla superficie del componente. Per loro natura, dovrebbero "ficcarsi" nella testa del bullone/dado e nel substrato per impedire l'allentamento dell'elemento di fissaggio. Le rondelle a stella sono tipicamente utilizzate con bulloni e viti di piccole dimensioni, ad esempio nei componenti elettrici.

Per evitare la rotazione e, di conseguenza, compromettere la precisione del precarico, ARP ha sviluppato delle rondelle speciali con la parte inferiore dentellata. L'idea è che queste rondelle aderiscano perfettamente all'oggetto da fissare, garantendo una base stabile.

Un altro tipo speciale di rondella prodotta da ARP è la rondella a inserto. Sono progettate per proteggere la parte superiore dei fori, prevenendo grippaggio o cedimenti della parte superiore del foro. Gli impieghi più comuni includono testate dei cilindri, componenti del telaio e altre aree soggette a forte usura che richiedono una rondella.

È importante notare che la lubrificazione gioca un ruolo chiave nel precarico corretto. Oltre ad applicare un lubrificante sulla filettatura del fissaggio, si consiglia di metterne una piccola quantità sulla parte inferiore della testa del bullone (o del dado) o sulla parte superiore della rondella. Non lubrificare mai la parte inferiore della rondella (a meno che le istruzioni di installazione non indichino diversamente) per evitare che ruoti.

Prestare attenzione al corretto utilizzo e alla lubrificazione delle rondelle è un aspetto che merita di essere preso in considerazione da tutti i team di gara.

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