Como pode garantir que as suas ligações aparafusadas são fortes e fiáveis? Este artigo aprofunda as técnicas práticas para melhorar a resistência dos parafusos, abrangendo áreas cruciais como a distribuição de cargas, a redução de tensões e as melhorias no fabrico. Ao compreender e aplicar estes métodos, pode aumentar significativamente a durabilidade e o desempenho dos seus conjuntos aparafusados. Continue a ler para descobrir dicas de especialistas para maximizar a resistência das suas ligações aparafusadas.
Quando a porca padrão é utilizada, a distribuição da carga axial não é consistente.
Como ilustrado na Figura 1(a), a carga na primeira rosca é a mais elevada na superfície de apoio da porca e depois diminui.
A análise teórica e a experimentação demonstraram que quanto maior for o número de voltas, mais acentuada se torna a distribuição desigual da carga. Após a 8ª a 10ª voltas, o fio está essencialmente livre de qualquer carga.
Consequentemente, uma porca mais grossa com mais voltas não aumenta a resistência da ligação.
Se for utilizada a porca de tensão da Figura 1(b), a secção de montagem cónica da porca e a haste do parafuso sofrem deformação por tração, o que ajuda a reduzir a diferença de momento do parafuso entre a porca e a haste do parafuso e torna a distribuição da carga mais consistente.
A Fig. 1 (c) mostra uma porca de ranhura anelar, cuja função é semelhante à de uma porca de montagem.
Devido a más práticas de conceção, produção ou instalação, os parafusos podem sofrer tensões de flexão adicionais (como se mostra na Figura 2), o que afecta significativamente a sua resistência à fadiga e deve ser evitado.
Por exemplo, ao instalar parafusos em superfícies rugosas, tais como peças fundidas ou forjadas, são frequentemente utilizadas estruturas como saliências ou assentos escareados para proporcionar superfícies de apoio planas após o corte (como ilustrado na Figura 3).
A raiz da rosca e a junção entre a cabeça do parafuso e a haste são pontos de concentração de tensão que são propensos à fratura.
A concentração de tensões na raiz da rosca tem um impacto significativo na resistência à fadiga do parafuso.
A concentração de tensão pode ser reduzida aumentando o raio do filete na raiz da rosca, adicionando um filete na área de transição da cabeça do parafuso (como mostrado na Figura 4(a)), ou cortando uma ranhura de descarga (como ilustrado nas Figuras 4(b) e 4(c)).
Quando a tensão máxima num parafuso permanece constante, quanto maior for a resistência à fadiga, menor será a amplitude da tensão.
Com a mesma carga de trabalho e pré-carga residual, a redução da rigidez do parafuso ou o aumento da rigidez das peças ligadas pode reduzir a amplitude da tensão (como se mostra na Figura 5), mas requer o aumento da pré-carga.
As formas de diminuir a rigidez do parafuso incluem: aumentar adequadamente o comprimento do parafuso, reduzir parcialmente o diâmetro do parafuso ou criar uma estrutura oca, como um parafuso flexível.
Um componente elástico (como ilustrado na Figura 6) instalado por baixo da porca também pode servir como um parafuso flexível.
Um parafuso flexível tem elevada capacidade de deformação, forte absorção de energia e é adequado para lidar com impactos e vibrações.
Para aumentar a rigidez do sistema ligado, não se recomenda a utilização de uma junta com baixa rigidez. Em vez disso, é preferível utilizar um anel de vedação para a ligação de vedação, conforme ilustrado na Figura 7.
O processo de produção afecta significativamente a resistência à fadiga dos parafusos, particularmente para parafusos de aço de alta resistência.
Quando a rosca é laminada, o efeito do endurecimento por trabalho a frio resulta em tensão de compressão residual na camada superficial, a estrutura metálica é optimizada e a resistência à fadiga do parafuso é superior à do torneamento.
Métodos como a carbonitretação, a nitretação e a granalhagem descasque pode melhorar a resistência à fadiga dos parafusos.
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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