1. Quais são os factores que afectam a resistência à fadiga dos parafusos? Existem vários factores que podem afetar a resistência à fadiga de uma ligação, incluindo o material utilizado, a conceção estrutural, a dimensão, o processo de fabrico, o ajuste rosca a rosca, a distribuição da carga, a amplitude da tensão, as propriedades mecânicas, entre outros. Leitura relacionada: Gráfico de propriedades mecânicas de metais Para começar, a seleção de materiais adequados [...]
Existem vários factores que podem afetar a resistência à fadiga de uma ligação, incluindo o material utilizado, a conceção estrutural, o tamanho, o processo de fabrico, o ajuste de rosca a rosca, a distribuição da carga, a amplitude da tensão, as propriedades mecânicas, entre outros.
Leitura relacionada: Tabela de propriedades mecânicas dos metais
Para começar, a seleção de materiais e processos de tratamento térmico adequados é crucial para garantir que a resistência e o índice de plasticidade dos materiais cumprem as normas exigidas.
É essencial garantir que não existem defeitos nos materiais que possam afetar a sua resistência, particularmente defeitos intergranulares de baixa ampliação.
No entanto, a força da ligação por parafusos depende essencialmente da força do parafuso.
Durante a instalação, o parafuso sofrerá um alongamento, enquanto a porca será comprimida. A diferença na extensão e contração do passo da rosca é maior no primeiro círculo perto da superfície de apoio, resultando em tensão e esforço máximos. Os restantes círculos (passo P) diminuem em conformidade.
Eis os aumentos de resistência recomendados para vários tipos de porcas:
a) Porca de suspensão - a resistência aumenta em 40% (a porca também está sob tensão, o que ajuda a distribuir uniformemente a carga com a deformação do parafuso)
b) Porca de ranhura em anel - a resistência aumenta em 30% (a porca é tensionada perto da superfície do rolamento)
c) Porca inclinada interior - a resistência aumenta em 20% (o anel de contacto diminui, a carga sobe)
d) Porca de ligação (combinação de b e c) - a resistência aumenta em 40%
e) Utilização de materiais diferentes para parafusos e porcas - a resistência aumenta em 40%.
1) Reduzir a rigidez dos parafusos
Medidas: barra central vertical, barra delgada, ligação de parafuso flexível, etc.
2) Aumentar a rigidez da flange
Medidas: Utilizar uma junta de alta dureza ou aparafusar diretamente sobre o ferro fundido.
As concentrações de tensão podem surgir na raiz da rosca, na extremidade do parafuso e na transição entre a cabeça do parafuso e a haste do parafuso.
Para aliviar estas concentrações de stress, pode considerar as seguintes opções:
As ligações por parafusos são amplamente utilizadas no fabrico mecânico e na instalação de equipamentos. No entanto, devido à dificuldade de deteção e prevenção de danos por fadiga, têm sido frequentes os casos de acidentes graves causados por fracturas de parafusos por fadiga ao longo dos anos. Por conseguinte, está a ser dada cada vez mais atenção ao estudo da falha dos parafusos.
A redução da resistência à fadiga dos parafusos pode ser atribuída às seguintes razões:
(1) Ao girar a rosca, o metal com boa qualidade externa do blank é removido, enquanto o metal restante com baixa qualidade é usado como haste do parafuso. Isto faz com que o cristal metálico de alta qualidade seja subutilizado, o que acaba por reduzir a resistência da rosca.
(2) Devido à existência de pequenas maquinagem de filetes e um grande gradiente de tensões na raiz da rosca, é provocada uma concentração de tensões.
(3) O rugosidade da superfície na raiz da rosca é superior ao valor no bisel da rosca.
(4) Marcas de ferramentas paralelas entre si e perpendiculares ao eixo da rosca, e microfissuras podem ser encontradas entre as marcas de ferramentas. Uma vez que a rosca do parafuso torneado está na sua raiz, estes factores que afectam a resistência à fadiga também existem.
Na presença de cargas alternadas, a fonte de fadiga será gerada primeiro, acelerando assim a falha por fadiga do parafuso.
Apenas para parafusos de alta resistência (parafusos pré-tensionados), recomenda-se aumentar o comprimento do parafuso, reduzir a rigidez do parafuso, diminuir a força de trabalho FSA partilhada pelo parafuso ao suportar a carga, reduzir a tensão alternada e, subsequentemente, aumentar a resistência à fadiga.
Em termos de força de ligação, que é principalmente força de tração, não há diferença entre os parafusos de alta resistência e os parafusos normais.
No entanto, a tensão sofrida pelos parafusos de estrutura de aço e parafusos de cisalhamento de torção difere da dos parafusos comuns. Isto deve-se ao facto de os parafusos de estrutura de aço e os parafusos de corte por torção estarem sujeitos não só à força de tração, mas também à força de corte.
Quando os parafusos de alta resistência estão sujeitos a tensões de cisalhamento, podem ser classificados em dois tipos: parafusos de alta resistência do tipo fricção e parafusos de alta resistência do tipo rolamento, dependendo do seu design e requisitos de tensão.
As ligações aparafusadas de alta resistência do tipo fricção têm boa integridade e rigidez, resultando em pequenas deformações, tensões fiáveis e resistência à fadiga.
Este tipo de ligação mantém o atrito entre as superfícies de contacto das placas, o que evita o deslizamento relativo. É utilizado principalmente para instalar e ligar estruturas que suportam cargas dinâmicas, bem como alguns componentes e instalações a grande altitude.
Por outro lado, as ligações de parafusos de alta resistência do tipo rolamento têm uma capacidade de suporte de projeto mais elevada do que os parafusos do tipo atrito, uma vez que a sua capacidade de suporte continua a aumentar depois de o atrito ser ultrapassado.
Consequentemente, o número de parafusos necessários pode ser reduzido. No entanto, a sua integridade e rigidez são fracas, com grandes deformações, fraco desempenho dinâmico e pequenas reservas de resistência efectiva. São apenas adequados para ligações que permitem certas deformações de deslizamento em estruturas sujeitas a cargas estáticas ou dinâmicas indirectas.
Uma das desvantagens das ligações aparafusadas de alta resistência é o facto de terem requisitos técnicos especiais para materiais, chaves, fabrico e instalação, o que as torna relativamente caras.
O grau 8.8 é considerado um parafuso de alta resistência.
Atualmente, estão a ser utilizados parafusos de alta resistência de 8.8S e 10.9S.
O número antes do ponto decimal, 8 ou 10, representa o valor aproximado da resistência mínima à tração do parafuso após o tratamento térmico, que é de 100Mpa.
A resistência à tração real do 8.8S situa-se entre 830Mpa e 1030Mpa, enquanto a do 10.9S varia entre 1040Mpa e 1240Mpa.
O número após o ponto decimal, 0,8 ou 0,9, representa o rácio de elasticidade do parafuso após o tratamento. O coeficiente de elasticidade é a relação entre a resistência à tração condicional do parafuso e a sua resistência à tração mínima. A letra "S" representa o parafuso, e a letra "H" representa a porca. As porcas são divididas em dois graus: 8H e 10H.
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.
PT 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT_BR 
RU 
KO