I perni meccanici sono una classe fondamentale di elementi di fissaggio e dispositivi di posizionamento, essenziali per l'assemblaggio e il funzionamento dei macchinari. Sebbene apparentemente semplici, la loro selezione è determinata da precisi principi ingegneristici relativi alle tolleranze meccaniche e ai requisiti operativi. Questo articolo fornisce una panoramica delle diverse tipologie di perni.
Cos'è uno spillo?
Un perno è un componente meccanico utilizzato per il posizionamento durante l'assemblaggio meccanico, per collegare parti e come dispositivo di sicurezza per proteggere da rotture.
Materiali comuni per spilli
| Tipi | Materiali Necessari |
| Alberi dei perni | Acciaio strutturale al carbonio: 1035, 1045 Acciaio strutturale legato: 4130, 4140 Rame: C28000, C65500 Acciaio inossidabile: 410, 420, 431, 321 |
| Spille da balia | Acciaio strutturale al carbonio: 1035, 1045, 1050 Acciaio al carbonio per utensili: gradi W1-9, W1-10 |
| Maniche a spillo | Acciaio strutturale al carbonio: 1045 Acciaio legato bonificato: 1335 Acciaio strutturale legato: 5140 |
Principali tipi di spilli
Spine
I perni di centraggio vengono utilizzati principalmente per l'assemblaggio dei pezzi in lavorazione, per garantire il posizionamento ripetibile e intercambiabile dei componenti.
Perni cilindrici: questi vengono utilizzati principalmente per il posizionamento, ma possono essere impiegati anche per scopi di collegamento. Sono disponibili in quattro classi di tolleranza del diametro (m6, h8, h11 e u8) per soddisfare diverse esigenze applicative. Il metodo di installazione più comune prevede un accoppiamento alesato dopo la foratura, che garantisce la precisione di assemblaggio richiesta.
Perni cilindrici con filettatura interna: questi servono principalmente per il posizionamento, ma possono essere utilizzati anche per il collegamento. La filettatura interna facilita la rimozione. Ne esistono due tipi:
Il tipo A è per fori passanti, mentre il tipo B è per fori ciechi. L'unica classe di tolleranza del diametro è n6. Il diametro minimo del perno è 6 mm. Il metodo di installazione più comune è un accoppiamento alesato dopo la foratura, che garantisce la precisione di assemblaggio richiesta.
Perni cilindrici a gradini: questi perni sono utilizzati principalmente per il posizionamento, ma possono essere impiegati anche per il collegamento. Offrono un elevato grado di personalizzazione e possono essere adattati a specifiche condizioni di lavoro ed esigenze.
Perni diamantati: I perni diamantati sono utilizzati principalmente per il posizionamento e vengono tipicamente impiegati in combinazione con perni cilindrici. Quando vengono utilizzati insieme, è importante orientare correttamente il perno diamantato. La direzione della punta del perno diamantato deve essere allineata con la tangente circolare tracciata al centro della linea che unisce i centri dei perni cilindrici e diamantati.
Perni cilindrici filettati senza testa e con intaglio: questi perni sono utilizzati principalmente per il posizionamento, ma possono essere impiegati anche per il collegamento. Il metodo di installazione più comune prevede un accoppiamento alesato dopo la foratura per garantire la precisione di assemblaggio richiesta. Questi perni presentano un'ampia tolleranza di diametro e una bassa precisione di posizionamento, pertanto sono utilizzati principalmente in applicazioni che non richiedono un posizionamento di alta precisione.
Perni elastici (o perni a rullo): I perni elastici sono flessibili e vengono mantenuti in posizione per attrito contro le pareti del foro, impedendone l'allentamento. Hanno bassi requisiti di precisione del foro e non necessitano di alesatura, offrendo una buona intercambiabilità e consentendo ripetuti smontaggi e rimontaggi. Hanno una scarsa rigidità e non sono adatti per posizionamenti di alta precisione. Per carichi elevati, è possibile incastrare più perni uno dentro l'altro, con gli spazi tra i perni interni ed esterni adiacenti sfalsati di 180°. Sono utilizzati in applicazioni soggette a urti e vibrazioni e possono sostituire alcuni perni cilindrici, perni conici, coppiglie o perni a forcella.
Perni a molla elicoidale: I perni a molla elicoidale sono realizzati mediante laminazione di lamiere d'acciaio, il che ne facilita la produzione. Sono flessibili e non si allentano facilmente dopo l'assemblaggio. Richiedono una precisione di foratura ridotta e possono essere smontati e rimontati più volte. Hanno una rigidità limitata e non sono adatti per posizionamenti di alta precisione. Possono essere utilizzati in applicazioni soggette a urti e vibrazioni.
Perni a molla: noti anche come perni a sfera o perni di indicizzazione, questi perni hanno una molla integrata nella filettatura. Si tratta di un tipo di perno di posizionamento la cui forza di precarico può essere regolata modificando la profondità di avvitamento.
Pistoni di indicizzazione a molla: questi dispositivi sono principalmente controllati manualmente per estendere e ritrarre il perno, svolgendo funzioni quali indicizzazione, posizionamento e finecorsa. Sono ampiamente utilizzati in vari tipi di macchinari, in particolare per l'indicizzazione, il posizionamento di precisione e la finecorsa in maschere e attrezzature. Sono disponibili in diverse tipologie, tra cui modelli a posizione di riposo, autobloccanti, a pomello, a flangia e compatti.
Perni conici: I perni conici hanno una conicità di 1:50, che si adatta a un foro alesato conico per una facile installazione. Sono utilizzati principalmente per il posizionamento, ma possono essere impiegati anche per fissare componenti e trasmettere potenza. Sono spesso utilizzati in applicazioni che richiedono frequenti smontaggi. Offrono una maggiore precisione di posizionamento rispetto ai perni cilindrici e sono autobloccanti se sottoposti a forze laterali.
Perni conici a filettatura interna: il foro filettato serve per la rimozione, consentendo l'utilizzo in fori ciechi. Hanno una conicità di 1:50, compatibile con un foro alesato conico. Sono facili da installare e rimuovere, riutilizzabili, offrono una maggiore precisione di posizionamento rispetto ai perni cilindrici e sono autobloccanti. In genere sporgono da entrambi i lati del componente collegato per facilitarne l'installazione e la rimozione.
Perni conici filettati: la filettatura serve per la rimozione. Hanno una conicità di 1:50, compatibile con fori alesati conici. Sono facili da installare e rimuovere, riutilizzabili, offrono una maggiore precisione di posizionamento rispetto ai perni cilindrici e sono autobloccanti. In genere sporgono da entrambi i lati del componente collegato per facilitarne l'installazione e la rimozione.
Perni di collegamento e di fissaggio
Vengono utilizzati principalmente per collegare le parti e impedirne l'allentamento.
Perni a forcella: noti anche come alberi a perno, sono comunemente utilizzati come alberi per cerniere e vengono fissati con coppiglie per un funzionamento affidabile.
Perni a forcella senza testa: questi vengono utilizzati nei collegamenti a cerniera e sono fissati a entrambe le estremità con coppiglie per facilitarne lo smontaggio.
Perni a molla: questi vengono utilizzati per fissare altre parti, come alberi e dadi a corona. Si tratta di un metodo molto affidabile e ampiamente utilizzato.
Coppiglie: Realizzate in acciaio rigido di alta qualità con buona elasticità. La loro funzione principale è quella di impedire l'allentamento di dadi o perni a forcella. Dopo aver inserito un perno a forcella in un foro o aver serrato un dado a corona, una coppiglia viene inserita nel foro del perno a forcella e/o nella fessura del dado, e la sua estremità viene piegata in modo da impedire che il perno si sfili o che il dado ruoti rispetto al bullone.
Perni chiusi: Questi perni sono utilizzati principalmente in applicazioni che richiedono un'elevata ritenzione e sono adatti per fissare componenti pesanti. Essendo chiusi a entrambe le estremità, i perni chiusi hanno una maggiore capacità di carico, il che li rende ideali per collegare e fissare parti pesanti in macchinari, veicoli e attrezzature di grandi dimensioni.
Clip a R: Queste clip hanno un design aperto che ne facilita l'inserimento e il fissaggio. Sono disponibili in diverse specifiche a seconda delle esigenze applicative. Hanno tipicamente una forma a R o a molla, con la forma e le dimensioni esatte determinate dall'applicazione e dai requisiti di progettazione. Questa forma garantisce maggiore stabilità e adattabilità alla connessione.
Fascette a R a doppio anello: Queste fascette hanno un design aperto che ne facilita l'inserimento e il fissaggio. Sono disponibili in diverse specifiche a seconda delle esigenze applicative. Hanno tipicamente una forma a R o a molla, con la forma e le dimensioni esatte determinate dall'applicazione e dai requisiti di progettazione. Questa forma garantisce maggiore stabilità e adattabilità alla connessione.
Perni conici divisi: presentano una conicità di 1:50, compatibile con fori alesati conici. Dopo essere stati inseriti nel foro, le estremità possono essere leggermente allargate per evitare l'allentamento, rendendoli adatti ad applicazioni con impatti e vibrazioni.
Perni scanalati: Tre scanalature di forme e profondità diverse vengono realizzate mediante rullatura o forgiatura a stampo lungo la lunghezza del perno. Vengono pressati nel foro del perno e mantenuti in posizione per attrito contro le pareti del foro, impedendone l'allentamento. Sono in grado di resistere a vibrazioni e carichi variabili. Il foro del perno non necessita di alesatura e il componente può essere smontato e rimontato più volte.
Perni con sezione pilota e scanalature parallele a tutta lunghezza / Perni con smusso e scanalature parallele a tutta lunghezza: grazie alle scanalature parallele a tutta lunghezza e alla sezione pilota o smusso all'estremità, la pressione tra il perno e la parete del foro è distribuita in modo più uniforme. Sono adatti per applicazioni con forti vibrazioni e impatti.
Perni con scanalatura centrale pari a 1/3 della lunghezza / Perni con scanalatura centrale pari a 1/2 della lunghezza: La scanalatura corta al centro è pari a 1/3 o 1/2 della lunghezza totale. Sono comunemente utilizzati come mandrini per fissare componenti con un mozzo nella sezione scanalata.
Perni conici scanalati a tutta lunghezza / Perni conici scanalati a mezza lunghezza / Perni conici scanalati a mezza lunghezza con scanalatura inversa: Le scanalature sono a forma di cuneo e agiscono in modo simile ai perni conici, ma la distribuzione della pressione tra il perno e la parete del foro è irregolare. Sono più facili da installare e rimuovere rispetto ai perni conici, ma hanno una minore precisione di posizionamento. Sono spesso utilizzati come alberi.
Perni scanalati a testa tonda / Perni scanalati a testa svasata: Questi possono sostituire rivetti o viti e vengono utilizzati per fissare targhette, fascette per tubi, ecc.
Spille da balia
Le spille di sicurezza hanno una struttura semplice e sono disponibili in varie forme. Per applicazioni specifiche, è possibile ricavare una scanalatura nella spilla. Per evitare danni all'intera parete in caso di rottura della spilla, è possibile aggiungere una bussola all'interno del foro. Sono utilizzate per la protezione da sovraccarico in dispositivi di trasmissione e macchine, fungendo da elementi di taglio nei giunti di sicurezza.
Chi siamo Getzshape
Hai un progetto che non vedi l'ora di trasformare in realtà? In Getzshape, semplifichiamo la prototipazione rapida. Carica i tuoi progetti 3D e/o disegni 2D e riceverai un preventivo rapido per i tuoi componenti personalizzati, come i perni, entro 24 ore. Il nostro team di esperti è qui per aiutarti a scegliere i materiali e i processi di produzione più adatti al tuo progetto. Contattaci oggi stesso e diamo vita alle tue idee ambiziose!
