Una vite è un organo filettato di forma cilindrica, utilizzata prevalentemente per fissare oggetti tra loro. È una macchina semplice in grado di trasformare il moto circolare in moto rettilineo.
Storia L'invenzione della vite è stata attribuita al matematico greco Archita di Taranto. Proclo scrive che Apollonio di Perga aveva dimostrato che l'elica cilindrica è una curva omeomerica, cioè che la curva può scorrere su sé stessa, ovvero il principio che spiega il funzionamento delle viti cilindriche. Nel I secolo a.C. viti di legno erano già in uso nel mondo mediterraneo, per esempio nei torchi per la produzione di olio e vino. Peraltro Lucio Russo argomenta a favore dell'esistenza di torchi che nel II secolo a.C. Erone di Alessandria descrive un procedimento basato su una progettazione scientifica per produrre viti cilindriche con madrevite.
Le viti metalliche apparvero per la prima volta in Europa nel XV secolo, ma non divennero di uso comune fino a quando non fu inventato (o reinventato) un sistema per la loro produzione di massa nel XVIII secolo. L'ingegnere britannico Henry Maudslay brevettò un tornio per la fabbricazione di viti nel 1797. Un dispositivo simile fu brevettato l'anno successivo negli Stati Uniti da David Wilkinson.
La vite con testa a croce fu inventata dallo statunitense John P. Thompson, che vendette il brevetto a Henry Frank Phillips, che a sua volta lo ne depositò negli anni 1930 e successivamente fondò la Phillips Screw Company. Phillips ebbe notevoli difficoltà a trovare una officina in grado di intagliare il nuovo tipo di testa, fino a quando contattò un'altra società American Screw Company che investì nell'idea, ottenendo un notevole successo, poco dopo i due enti brevettarono un nuovo tipo di vite, la pozidriv. Durante la seconda guerra mondiale la standardizzazione dei filetti ebbe un forte incremento, per permettere alle nazioni alleate di scambiarsi componenti e pezzi di ricambio.
Descrizione Principio di funzionamento La vite è una applicazione particolare del principio del cuneo o piano inclinato. Il cuneo è costituito dall'elica del filetto, che si avvolge sul cilindro della vite e preme su un piano rappresentato dal filetto contrapposto. Le viti possono essere destrorse (ovvero si avvitano girando in senso orario e si svitano girando in senso antiorario) oppure sinistrorse (si avvitano in senso antiorario e si svitano in senso orario).
L'analisi matematica di base è la stessa del cuneo, e l'inclinazione corrispondente è data dal rapporto tra il passo e la circonferenza del filetto. Per evitare che la vite si sviti spontaneamente, l'inclinazione del piano deve essere tale che la forza risultante in condizione di aderenza agisca con la sua componente parallela al piano nel verso di avvitamento.
Un filetto con passo lungo può allentarsi con più facilità rispetto ad uno con passo breve. Inoltre i coefficienti di attrito dei materiali contribuiscono significativamente alla determinazione del limite di slittamento. Per aumentare la tenuta di una vite si usano a volte prodotti frenafiletti, che agiscono come adesivi aumentando l'attrito tra le parti.
Materiali costruttivi
Le viti sono prodotte in un'ampia gamma di materiali, il più usato dei quali è l'acciaio, seguito dall'ottone. Dove sia richiesta resistenza agli agenti corrosivi si utilizza acciaio inossidabile, titanio o bronzo. Per lo più comunque, per aumentare la resistenza alla corrosione, vengono applicati sulla superficie della vite dei rivestimenti elettrolitici (zincatura, dacrometizzazione, brunitura, nichelatura, ramatura, bronzatura). Questi rivestimenti consentono di aumentare la resistenza in ambienti corrosivi anche a 200/300 ore. Nella grande maggioranza delle applicazioni industriali, le viti e i dadi sono prodotti in materiale 8.8 EN 20898-1 o dove non sia richiesta una particolare resistenza meccanica si utilizza una classe di resistenza 4.8, mentre nel caso dei tiranti si usa il materiale ASTM A193 grado B7 per il tirante e il materiale ASTM A194 grado 2H per i dadi in acciaio al carbonio, mentre per quelli in acciaio inossidabile (o autopassivante) la codifica ASTM è "A193 grado B8" per i tiranti, mentre per i dadi è "A194 grado 8".
Vengono utilizzati anche materiali plastici quali nylon e teflon dove sia richiesta elevata resistenza alla corrosione e isolamento elettrico senza eccessiva forza di unione. Negli isolatori elettrici sono sagomati a vite anche il vetro e la porcellana per unire diversi elementi.
Uno stesso tipo di vite può essere realizzato con acciai di diversa resistenza. Dove siano richieste tensioni elevate un bullone con vite a bassa resistenza può cedere, provocando danni o incidenti. Per questo motivo sulla testa delle viti è impressa una sigla o comunque simboli, che indicano la classe del materiale usato; per applicazioni particolari, che esulano dai normali acciai, sono previste viti per situazioni estreme per freddo e per il caldo, nel primo caso con particolari resistenza all'infragilimento da bassa temperatura, nel secondo caso con materiali che conservano valori accettabili di resistenza ad alte temperature.
Le normali condizioni di resistenza si intendono infatti a condizioni ambientali, queste non valgono affatto in ambienti sostanzialmente diversi, come il corrosivo, (ad esempio sostanze chimiche particolari), che infragilisca la struttura del metallo (freddo), ne alteri la cristallizzazione (radiazioni ionizzanti), o ne degradi la condizione strutturale (calore, stress a fatica).
Per ovviare a tali problemi sono usati materiali intrinsecamente resistenti, o nel caso che questo non sia possibile, materiali che debbano essere sostituiti, specie nei casi di degrado progressivo, quando il decadimento delle caratteristiche è ancora nel limite di rischio ammissibile.
Misure La misurazione della vite avviene secondo il seguente schema:
La lettera iniziale indica il tipo di filettatura, in questo caso Metrica. Il primo numero indica il diametro esterno della filettatura in mm. Il secondo numero indica la lunghezza della vite sempre in mm (da non confondere con quello del passo del filetto).
Classificazione Vite semplice
La vite semplice si avvita nel materiale da fissare per mezzo di un filetto complementare in esso praticato. Il filetto può essere preparato in precedenza per mezzo di trapano e maschio come avviene di solito con l'acciaio e altri materiali, oppure può essere generato estemporaneamente dalla vite stessa, come nel caso del legno o dell'osso.
Vite autofilettante Le viti autofilettanti hanno solitamente una estremità appuntita per favorire l'imbocco nel foro e a volte l'intero corpo è conico invece che cilindrico.
Nell'alluminio si usa praticare i fori ma non filettarli, lasciando che il filetto venga realizzato da apposite viti al momento del fissaggio. Queste viti per alluminio presentano di solito una scanalatura longitudinale che ha lo scopo di scaricare il truciolo prodotto dall'incisione del materiale.
Vite autoperforante
Alcune viti, dette autoperforanti hanno una punta particolarmente appuntita e sono in grado di perforare materiali sottili come lamiere e materiali plastici, senza bisogno di praticare precedentemente un foro di invito.
Vite automaschianti
Esistono anche le cosiddette viti "trilobate" o "automaschianti", che possono sostituire le normali viti metriche in molte occasioni, soprattutto laddove i particolari da accoppiare siano costituiti di materiali non troppo duri. Infatti la particolare conformazione del gambo, a sezione trilobata anziché cilindrica, consente loro di costruire un filetto metrico al momento del primo avvitamento, fungendo da veri e propri "maschi a filettare". Quando vengono smontate possono essere sostituite da normali viti metriche.
Grazie alla funzione che compie, ha ispirato la realizzazione di altri tipi di attrezzature come lo spaccalegna a vite e tutte le relative applicazioni.
Vite ad anello
La vite ad anello è dotata di un occhiello in corrispondenza di un'estremità e di filettatura all'estremità opposta. Generalmente sono utilizzate per mantenere cavi o appendere oggetti a muro.
La testa Forme e sagome
a) Vite TC (testa cilindrica) b) Vite TB (testa bottone) c) Vite TT (testa tonda) d) Vite TMT (testa mezza tonda) e) Vite TPS (testa piana svasata) f) Vite TGS (testa goccia sego)
Innesti previsti Oltre ai giravite tradizionali, esistono molti tipi di dispositivi - detti inserti - per poter utilizzare alcuni tipi di giravite (o anche un avvitatore) detti appunto ad inserto su una determinata testa della vite. I più comuni sono quello a taglio e quello a croce anche detto Phillips. Altri attacchi offrono una migliore presa e riducono il rischio di danneggiamento dell'innesto o del giravite. In altri casi sono studiati per agevolare il montaggio automatico nella produzione in serie. Nella componentistica elettrica di consumo, come interruttori e prese elettriche, alcuni costruttori adottano nelle viti serrafilo, una doppia impronta nella testa, taglio e stella, soluzione volta ad agevolare un eventuale intervento di manutenzione di emergenza. In genere per ogni tipo di innesto vi sono diverse dimensioni, a seconda della dimensione della punta del giravite.
I tipi principali sono:
A) Taglio, a spacco o piatto: è un'impronta sempre meno usata visto che la lama del giravite può facilmente scivolare e danneggiare il materiale circostante: per questi motivi è sempre più difficile da reperire sul mercato, sia di tipo metrica che di tipo autofilettante; B) Phillips (PH) o a croce: ha un'incisione che agevola la centratura dell'utensile e ne impedisce lo scivolamento; le pareti delle scanalature sono leggermente svasate in modo che il giravite si sollevi in caso di eccessiva resistenza per salvaguardare il filetto della vite; C) Pozidriv (PZ): simile a quello a croce ma non prevede la fuoriuscita dell'utensile; ha quattro scanalature minori tra le scanalature principali, pertanto un giravite a croce può operare su una vite Pozidriv ma non viceversa; D) Torx: la testa ha un foro con sezione a stella a sei punte arrotondate; fu impiegato nei primi computer Apple come antimanomissione. Dal terzo millennio questo tipo di testa viene preferita alla più comune esagonale (vedi E) quando il montaggio avviene in stazioni robotizzate. Variante antimanomissiome è la Security Torx che ha la stessa forma ma con un perno centrale che impedisce l'inserimento di una normale chiave Torx; E) Esagonale o a brugola o Allen o TCE (Testa Cava Esagonale): la testa ha un foro esagonale e l'utensile è costituito da una barra di sezione esagonale piegata a L o a T (chiave a brugola o imbus) oppure inserita su bussola con innesto femmina da usare con leve e cricchetti; F) Robertson: simile alla brugola ma a sezione quadrata, è usato principalmente in Canada; G) Tri-Wing: intaglio con tre incisioni a stella, marchio registrato dalla Philips Company, usato nel Game Boy di Nintendo e in alcuni caricabatterie per cellulari per prevenire lo smontaggio; H) Torq-Set: marchio registrato dalla Philips Company, simile a quello a croce ma con i quattro intagli leggermente sfalsati; I) Spanner: utilizza due fori per evitare manomissioni e vandalismi. È usata in aree esposte al pubblico quali ascensori e citofoni; J) Double hex o a 12 punte: testa con doppio taglio esagonale; K) One-way screw: presenta una particolare incisione che permette l'avvitamento, ma rende molto difficile lo smontaggio; L) Polydrive o RIBE CV: ad elevata coppia, ha una testa con foro a 6 scanalature (simile alla Torx) che permette anche l'uso di chiavi esagonali; M) Triple square o XZN: testa con foro a triplo quadro, spesso utilizzata in meccanica e in ambito automobilistico; N) Bristol: testa con foro a 4 o 6 scanalature in base alla dimensione. Data la sua forma può essere facilmente girata un normale giravite a taglio.
Altre varianti sono: