Coefficiente di attrito
Coefficiente di attrito spiegato in modo semplice: applicazione ed esempi pratici
Il coefficiente di attrito, chiamato anche indice di attrito o valore di attrito, è un valore adimensionale che descrive il rapporto tra la forza di attrito e la forza normale tra due superfici a contatto. Indica quanto due superfici si ostacolino a vicenda quando aderiscono o scivolano l'una sull'altra.
Nella tecnica di fissaggio – ad esempio nelle viti – il coefficiente di attrito è un fattore di influenza fondamentale per la relazione tra coppia di serraggio e carico di prelavaggio, e di conseguenza per la sicurezza funzionale e operativa dei collegamenti filettati.
Coefficiente di attrito: definizione e formula
Il coefficiente di attrito μ è definito come:
μ = FR / FN
- FR = Forza di attrito (in N)
- FN = Forza normale (in N)
In campo tecnico si distingue tra:
- Coefficiente di attrito statico (μH): con superfici a contatto a riposo
- Coefficiente di attrito dinamico (μ): in presenza di movimento relativo
Valori orientativi tipici (a titolo esemplificativo): acciaio su acciaio μ ≈ 0,15–0,25 (a secco), μ ≈ 0,08–0,12 (lubrificato). Questi valori dipendono dallo stato e dal sistema.
Importanza del coefficiente di attrito nella tecnica di serraggio
Nei collegamenti filettati, il coefficiente di attrito agisce in almeno due punti di attrito:
- nella filettatura (attrito del filetto)
- sotto la testa della vite o sulla superficie di appoggio (attrito sottotesta)
Gran parte della coppia di serraggio applicata viene assorbita dall'attrito in questi punti – tipicamente nell'ordine dell'80–90%, a seconda del tipo di vite, della geometria, dello stato della superficie e della lubrificazione. Solo la parte restante contribuisce alla creazione del carico di prelavaggio.
Un valore di attrito troppo elevato fa sì che, a una determinata coppia di serraggio, si generi un carico di prelavaggio troppo basso. Un valore di attrito troppo basso può invece causare una sovrasollecitazione o la rottura della vite. Per questo motivo, per molte applicazioni industriali vengono prescritti e testati intervalli specifici del valore di attrito.
Nota: Per i fissaggi speciali come le viti per calcestruzzo, il coefficiente di attrito non è il criterio di dimensionamento primario. In questo caso, la capacità portante e la sicurezza sono determinate dal supporto e dal principio di intaglio o ancoraggio, anziché in modo classico tramite un carico di prelavaggio definito.
Fattori che influenzano il coefficiente di attrito
Il valore di attrito effettivo di un collegamento filettato non è un semplice valore caratteristico del materiale, ma dipende da numerose variabili:
- Stato della superficie (rugosità, zincatura, passivazione, rivestimento)
- Accoppiamento dei materiali (ad es. acciaio/acciaio, acciaio inox/alluminio)
- Stato di lubrificazione (a secco, oliato, ingrassato, rivestimento lubrificante a secco)
- Pressione di contatto e temperatura
- Corrosione, sporcizia o condizioni di montaggio
Esempio: Una vite zincata con passivazione al cromo(III) e rivestimento lubrificante a secco presenta spesso, in condizioni di prova definite, un coefficiente di attrito compreso tra 0,09 e 0,14.
Tabella dei coefficienti di attrito: valori orientativi pratici
| Contatto / Stato | Coefficiente di attrito μ (circa) |
|---|---|
| Acciaio su acciaio, a secco | 0,15 – 0,25 |
| Acciaio su acciaio, oliato | 0,08 – 0,12 |
| Acciaio inox, a secco | 0,20 – 0,25 |
| Acciaio inox, lubrificato | 0,10 – 0,15 |
| Rivestimento di lamelle di zinco con rivestimento lubrificante | 0,09 – 0,14 |
| Viti flangiate (prova secondo ISO 16047) | 0,10 – 0,16 |
I valori rappresentano intervalli orientativi in condizioni definite e non sono direttamente trasferibili a qualsiasi situazione di montaggio.
Norme e direttive sul coefficiente di attrito
- DIN EN ISO 16047 – Prova dei collegamenti filettati per la determinazione dei valori di attrito
- VDI 2230 – Calcolo sistematico di collegamenti filettati ad alta sollecitazione
- DIN EN ISO 2320 – Requisiti per dadi autofrenanti (rilevante per la coppia di freno, non per i valori di attrito generali)
Esempio di calcolo semplificato dalla pratica
Nota: L'esempio seguente ha scopo puramente illustrativo e non sostituisce un calcolo secondo VDI 2230.
In una vite a testa esagonale M10 con un carico di prelavaggio obiettivo definito, la coppia di serraggio necessaria può variare notevolmente:
- basso valore di attrito (μ ≈ 0,10) → coppia di serraggio nettamente inferiore
- valore di attrito più elevato (μ ≈ 0,20) → coppia di serraggio quasi doppia
L'esempio mostra chiaramente quanto la coppia di serraggio sia sensibile alle variazioni del coefficiente di attrito.
Coefficiente di attrito spiegato in modo semplice
Il coefficiente di attrito μ determina la cura e l'efficienza con cui la coppia di serraggio viene convertita in carico di prelavaggio. È quindi un parametro chiave per la sicurezza e l'affidabilità dei collegamenti filettati – che si tratti di viti a testa cilindrica, dadi o rondelle. Solo con un valore di attrito noto e controllato è possibile dimensionare i collegamenti filettati in modo preciso e duraturo.