Porque é que os parafusos se desapertam e como é que a pré-carga os pode evitar? Desde o aperto insuficiente e a vibração até à deformação da junta e à expansão térmica, as razões são diversas mas críticas. Este artigo investiga estas causas e explica como manter a pré-carga adequada - uma força de aperto crucial - pode evitar desastres como fugas nas flanges ou danos no equipamento. Ao compreender e aplicar os princípios da pré-carga, os leitores aprenderão a fixar eficazmente as ligações aparafusadas, garantindo segurança e fiabilidade em várias aplicações.
Os parafusos que não estão apertados ou que não estão apertados corretamente estão inerentemente sob força de pré-aperto.
Se voltarem a ficar soltas, a articulação não terá fixação força para fixar todas as peças.
Isto pode provocar um deslizamento lateral entre as duas partes e o parafuso será sujeito a um esforço desnecessário. tensão de cisalhamentoque pode eventualmente conduzir a fratura do parafuso.
O teste de ligação aparafusada sob vibração mostra que muitos pequenos movimentos "transversais" fazem com que as duas partes da ligação se movam uma com a outra, e a cabeça do parafuso ou porca e a parte ligada também se movem.
Estes movimentos repetidos contrariam o atrito entre o parafuso e a peça ligada.
Por fim, a vibração fará com que a rosca do parafuso "rode e se solte", e a junta perderá a força de aperto.
O engenheiro que concebe e desenvolve a tensão do parafuso pode ter um período de rodagem, o que causará uma certa perda de força de pré-aperto.
Durante este período, o aperto do parafuso será relaxado.
Esta relaxação é causada pela incorporação entre a cabeça do parafuso e/ou porca, a rosca e a superfície da junta da peça ligada, e pode ocorrer em materiais macios (tais como materiais compósitos), bem como em metal duro polido.
Se a junta não for corretamente concebida, ou se o parafuso não atingir a tensão especificada no início, a inserção da junta pode resultar numa perda de força de aperto sem atingir a força de aperto mínima exigida.
Existem microdesníveis entre as superfícies das juntas.
Após o aperto, sob a força de pré-aperto do parafuso, a saliência colapsará e ocorrerá uma deformação plástica permanente, o que reduzirá o comprimento de aperto do parafuso e, eventualmente, levará à redução da força de pré-aperto do parafuso.
Muitas juntas aparafusadas incluem uma junta fina e macia entre a cabeça do parafuso e a superfície da junta para selar a junta e evitar fugas de gás ou líquido.
A própria máquina de lavar também actua como uma molaA pressão do parafuso e da face da junta faz com que o parafuso volte a saltar.
Com o passar do tempo, especialmente quando se aproxima de temperaturas elevadas ou de produtos químicos corrosivos, a junta pode "deformar-se", o que significa que perde elasticidade, resultando numa perda de força de aperto.
Se os materiais dos parafusos e das juntas forem diferentes, a diferença de temperatura causada pelas rápidas alterações ambientais ou pelo processo do ciclo industrial é demasiado grande, o que conduzirá a uma rápida expansão ou contração de materiais para parafusose pode fazer com que os parafusos se soltem.
As cargas dinâmicas ou alternadas de máquinas, geradores, turbinas eólicas, etc. podem causar um impacto mecânico - a força de impacto aplicada ao parafuso ou à junta - que faz com que os parafusos deslizem uns em relação aos outros.
Tal como a vibração, este deslizamento acabará por fazer com que o parafuso se solte.
Mesmo o impacto muitas vezes não tem em conta uma carga tão grande ao projetar a ligação da junta.
Termos com múltiplos significados no projeto.
Uma é a tensão (carga) gerada quando o fixador é inicialmente apertado.
Quando o parafuso é estendido, a parte entre o parafuso e a porca é comprimida, aumentando assim a chamada carga de aperto até que o processo de aperto esteja concluído.
Os parafusos de ligação da vibração do motor do navio caíram e rolaram com o navio, causando mais danos ao equipamento.
Nas ligações aparafusadas, apertar a porca faz com que o parafuso se alongue, tal como se estivesse a puxar uma mola.
Esta tensão, ou tração, produzirá forças de aperto opostas, que fixarão firmemente as duas partes do conetor.
Se o parafuso estiver solto, a força de aperto será reduzida.
Os parafusos soltos não são apenas uma dor de cabeça. Se a junta não for reapertada rapidamente, pode começar a verter líquido ou gás, o parafuso pode partir-se, o equipamento pode ficar danificado ou pode ocorrer um acidente catastrófico.
Parafuso na calha
"A melhor forma de evitar a folga é garantir que a força de pré-aperto é suficiente e que a junta não terá problemas como deslizamento e abertura."
A partir da análise acima, é possível constatar que existem três razões para o afrouxamento devido a uma pré-carga insuficiente ou reduzida.
Por conseguinte, é necessário controlar especialmente a pré-carga dos parafusos para controlar o risco de afrouxamento.
Desde que a força de pré-aperto seja suficiente para atender aos requisitos, e desde que o comprimento de fixação não seja muito curto (como 1k ≥ 3d), mesmo que haja uma certa carga de vibração, o parafuso geralmente não se soltará.
Uma combinação de uma boa conceção da ligação aparafusada, o desenvolvimento de uma força de aperto adequada e dispositivos de bloqueio de parafusos adequados podem fixar de forma fiável as ligações aparafusadas para enfrentar muitos dos desafios de afrouxamento aqui apresentados.
Uma boa ligação aparafusada será concebida com parafusos e porcas de tamanho e tipo adequados, e a tensão óptima será especificada para atingir a força de aperto necessária para manter a integridade da ligação.
Na aplicação, a força de aperto adequada requer que a tensão (pré-tensão) em cada parafuso atinja o nível correto e se mantenha nesse nível durante toda a sua vida útil.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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