Filettare un tubo di metallo è un'operazione fondamentale in meccanica, specialmente in idraulica, dove le tubature necessitano di raccordi e giunzioni precise.

Cos'è la Filettatura?

Con il termine filettatura intendiamo l'operazione necessaria per incidere dei solchi nel materiale al fine di creare una spirale precisa e capace di combaciare con una controparte. Ad esempio, un perno con il dado o il raccordo con il tubo. Mentre la maschiatura ti permette di creare i segmenti per i fori o i bulloni, in questo caso ci rivolgiamo a un altro elemento metallico: i tubi.

Per il metallo, dobbiamo agire in modo differente rispetto al legno, dove avvitare una vite crea automaticamente la modifica nel materiale. Per questo è fondamentale procedere con le tecniche e gli strumenti adeguati per tagliare il metallo con le giuste proporzioni. Create un'alternanza di apici esterni (creste) e interni o fondi permette a chi si occupa di attività del genere di realizzare delle strutture utili a terminare impianti idraulici di diverso tipo. Ad esempio, per unire due elementi o creare dei raccordi o degli snodi è necessario avere dei tubi pronti all'uso. In molti casi si acquistano elementi già filettati ma spesso si devono fare giunture e accorciamenti delle tubature, oppure è necessario rifare il profilo perché si è rovinato o spanato.

Tecniche e Strumenti per la Filettatura

In primo luogo devi fissare il tubo di ferro o acciaio in una morsa da idraulico e lasciare che sporga una buona sezione in modo da poter lavorare senza intoppi. Poi, scegli la madrevite adatta per fare una filettatura esterna. Inserisci la boccola e inizia a girare con lo strumento adatto. Molto importante l'uso dell'olio per agevolare questo processo. In primo luogo conviene limare leggermente in punto di contatto tra tubo e madrevite in modo da agevolare l'attacco. Poi devi avvitare lo strumento in senso orario in modo da creare la filettatura ma dopo ogni giro farne uno antiorario per eliminare i trucioli metallici che possono danneggiare gli attrezzi e rovinare il lavoro.

Il maschio (che vedi in alto insieme a una filiera che taglia il profilo del metallo) invece si occupa di filettare l'interno del tubo. Il percorso è simile, solo che lavori con dei perni che si avvitano in un foro e fanno prima una sgrossatura e poi devono rifinire il profilo della tubatura sempre con la stessa ritmica: un giro orario e uno antiorario. Ovviamente esistono tecniche manuali ma anche processi meccanizzati.

Un buon kit per la lavorazione dei tubi comprende maschi e filiere. I primi servono a creare la filettatura interna, le seconde all'esterno. Abbiamo due alternative: per le tecniche a mano e per quelle manuali. In entrambi i casi ci sono delle esigenze particolari in termini di materiale utilizzato. I modelli in cobalto (HSS-CO) sono perfetti per filettare materiali durissimi mentre il rivestimento in TiN assicura una durata extra allo strumento che usi per filettare un tubo idraulico.

Standard di Filettatura: NPT e BSP

All’interno del vasto mondo della raccorderia, occupano una grande importanza i raccordi filettati. Essi sono ideali per smontaggi e montaggi rapidi e permettono di poter risolvere eventuali guasti, manutenzioni o malfunzionamenti. Nel dettaglio sono due le tipologie di filettature maggiormente utilizzate, soprattutto in idraulica: la filettatura NPT e la BSP.

Filettatura NPT (National Pipe Thread)

Rappresenta lo standard americano conforme alla normativa ANSI B1.20.1. È probabilmente dopo la BSP quella di maggior utilizzo nel mondo della raccorderia idraulica. Le sue caratteristiche sono un angolo del filetto di 60° e una tipologia di filettatura conica e non cilindrica. Garantiscono generalmente una tenuta maggiore, anche se l’utilizzo di guarnizioni è comunque consigliato. Può anche essere indicato come MPT, MNPT o NPT (M) per le tipologie esterne maschio e FPT, FNPT o NPT(F) per le tipologie interne femmina.

Filettatura BSP (British Standard Pipe)

La forma della filettatura BSP sta per British Standard Pipe ed è comune in Australia e nei paesi del Commonwealth. Esistono due varianti:

  • BSPP (British Standard Pipe Paralel): Norma di riferimento: ISO 228. Utilizzata in Europa ha un profilo cilindrico di derivazione dallo standard “Whitworth”, ma con dimensioni e passo diversi. È conosciuta come filettatura GAS cilindrica. La tenuta meccanica è realizzata con una svasatura concava di 60° sul raccordo maschio. La tenuta con guarnizione O - ring si trova sul cono del raccordo femmina.
  • BSPT (British Standard Pipe Tapered): Norma di riferimento: ISO 7/1. Utilizzata in Europa è una filettatura GAS conica. La tenuta avviene per deformazione dei filetti tra maschio e femmina.

BSPT è simile al NPT, ma esiste un’importante differenza. L’angolazione del filetto è di 55 gradi invece che 60 gradi, solito invece per i tipi di filettatura NPT. Quindi, un raccordo NPT si inserirà in una connessione BSPT o viceversa, ma non saranno sigillati.

Dopo aver compreso cosa vuol dire NPT e BSP, bisogna dire che la principale differenza tra le due tipologie riguarda la zona geografica di diffusione. Inoltre, le due tipologie non sono intercambiabili a causa delle differenze nella progettazione della forma. I fili NPT sono appuntiti nei picchi e nelle valli, dove i BSP sono arrotondati. In particolare, l’angolo della filettatura NPT è di 60 gradi rispetto all’angolo di 55 gradi BSP.

Dimensioni delle Filettature

Sembra che la filettatura della valvola, dello scambiatore, del gomito o di qualsiasi dispositivo idraulico con connessioni filettate non rispetti le norme? Quanti mm dovrebbe avere una filettatura da 1 pollice? In un’unica tabella presentiamo le dimensioni delle filettature in formato metrico (cioè in millimetri) e in formato in pollici (la misura comunemente usata nell’idraulica). Molte persone pensano che un pollice in idraulica corrisponda al concetto matematico, cioè che una filettatura da 1 pollice misuri 24 mm. Questo non è vero, perché nel tempo le filettature da 1 pollice sono state adattate al diametro delle tubature.

La tabella delle filettature in pollici per tubazioni riportata sopra si riferisce ovviamente alle filettature BSP, uno standard comunemente utilizzato in Europa, in Italia e nella maggior parte dei paesi. Si tratta di una dimensione standardizzata della filettatura creata nel XIX secolo per garantire la compatibilità tra i dispositivi idraulici in diversi paesi. È stata sviluppata nel Regno Unito ed è conosciuta come British Standard Pipe. La dimensione della filettatura può essere rilevata al meglio con un calibro, assicurandosi di misurare il diametro, ovvero l'asse più lungo che attraversa l'intera filettatura.

La filettatura da 1 pollice, insieme a quella da 3/4 di pollice, è una delle dimensioni più comuni utilizzate nell’idraulica, ideale per le esigenze delle abitazioni unifamiliari. Le filettature da 5/4 pollici rappresentano una dimensione leggermente più grande, oggi utilizzata meno frequentemente rispetto al passato nel settore delle nuove costruzioni. In passato, erano molto comuni nei sistemi cosiddetti "a circuito aperto", che funzionavano per gravità (cioè senza pompe). Questa dimensione, insieme a quella da 1 pollice, è tra le più popolari nell’idraulica. La filettatura da 1/2 pollice è una delle dimensioni più piccole, meno utilizzata nell'edilizia rispetto ai tipi precedenti, ovvero le filettature da 1 pollice e da 3/4 di pollice. Tuttavia, non è rara e viene spesso impiegata. È anche comunemente indicata semplicemente come G1/2. In generale, la filettatura da 1/4 di pollice è considerata troppo piccola, il che non si traduce in un’elevata efficienza in termini di portata.

Filettatura da 3/8 - Quali sono le dimensioni in mm? Le filettature da 3/8 sono piuttosto piccole e usate sporadicamente. Si trovano raramente negli impianti di riscaldamento e acqua calda sanitaria, ma non sono del tutto assenti. Sono ampiamente utilizzate, ad esempio, in automazione e meccanica.

Raccordi Filettati: Tipologie e Materiali

I raccordi filettati rappresentano un settore importante all’interno del mondo idraulico perché costituiscono, come dice il nome, degli elementi fondamentali per il collegamento di tubazioni e impianti, permettendo di costituire dei percorsi ottimizzati in funzione delle specifiche necessità. Inoltre, è importante sottolineare come vi siano, oltre ai raccordi omogenei che sono costituiti dalla medesima tipologia di filettatura (“maschio-maschio” o “femmina-femmina”), raccordi che presentano su un lato una filettatura esterna e sull’altro una filettatura interna.

I raccordi filettati in acciaio possono essere realizzati con filettature di tipologie differenti: in particolare, le più note sono la filettatura metrica e la filettatura gas. Altri aspetti che si possono considerare per l’analisi e il riconoscimento di una filettatura sono il passo del filetto e il verso dell’elica, anche se quest’ultimo è generalmente uniforme e destrorso. La filettatura metrica è la più comune e la più utilizzata in meccanica per gli accoppiamenti di componenti differenti ma non garantisce la medesima tenuta tra vite e madrevite che è ottenibile con una filettatura gas.

Anche questa scelta, come quella sulla tipologia di raccordo e sul materiale richiesto, rappresentano delle valutazioni fondamentali per riuscire a mettere in opera un impianto funzionale e con una durata garantita nel tempo. Come anticipato nei paragrafi precedenti, esistono differenti tipologie di filettature che si possono utilizzare per il collegamento dei raccordi idraulici.

  • Fusione: la filettatura viene realizzata già nella fase di produzione del componente.
  • Lavorazioni per asportazione di truciolo: viene realizzata con inserti che vengono poi rimossi.

Ciò che ha reso tale materiale così importante sono le sue caratteristiche, meccaniche e non.

  1. Altissima igiene: non libera elementi contaminanti nel fluido con cui entra a contatto.
  2. Applicabilità in diverse condizioni: i raccordi in acciaio inox possono essere utilizzati in condizioni di pressione e temperatura differenti che mettono a dura prova il materiale.

La scelta dei raccordi idraulici filettati rispetto ai raccordi idraulici a saldare deriva da numerose considerazioni che possono essere svolte in fase di progettazione degli impianti.

  • Non porta alterazioni alla struttura del materiale: la saldatura, a prescindere dalla metodologia, porta ad un surriscaldamento accompagnato, a volte, da materiale d’apporto che va a modificare la composizione chimica del materiale alterando le proprietà.

Parametri delle Filettature

Nei paragrafi precedenti abbiamo analizzato le fileatture metriche, le filettature GAS e le principali differenze che le caratterizzano. E’ importante sottolineare, infatti, che ciascuna filettatura presenta dei parametri che vanno a definire le proprietà e gli utilizzi.

  • numero dei principi: solitamente le filettature sono costituite da un singolo principio, ovvero presentano un solo tipo di filetto.
  • generatrice: è il triangolo che dà la forma alla filettatura e ne definisce il profilo.

Queste informazioni consentono di definire in modo univoco e standardizzato le filettature. Infatti, sia le filettature metriche che le filettature GAS, come visto nell’apposito paragrafo sopra riportato, presentano dei valori noti sia dell’angolo di apertura che del triangolo che funge da generatore della filettatura.

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.

  • Filettatura GAS cilindrica: è anche definita “non a tenuta sul filetto” ed è regolata a livello mondiale dalla normativa ISO 228-1.
  • Filettatura GAS conica: definita anche “a tenuta sul filetto” ed è regolata dalla normativa EN 10226-1.

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).

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.

  • Passo: rappresenta la distanza tra due creste o due fondi consecutivi di una filettatura.

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.

Processi di 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.

  • 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 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.
  • 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 rullatura: rispetto alle lavorazioni precedenti è una lavorazione per deformazione plastica del materiale.

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. Tra questi, il principale fenomeno da tenere in considerazione è l’incrudimento.

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