Você já pensou nos heróis desconhecidos que mantêm nossas máquinas unidas? Neste artigo, exploraremos o fascinante mundo das conexões mecânicas, desde o humilde rebite até a poderosa solda. Como engenheiro mecânico experiente, eu o guiarei pelos pontos fortes, limitações e aplicações de cada método. Ao final, você apreciará o papel vital que essas conexões desempenham em nosso mundo de engenharia.
Nos séculos XIX e XX, muitas estruturas de aço importantes foram rebitadas, como a Torre Eiffel e os esqueletos de automóveis. No final do século XX, um número considerável de estruturas foi soldado, inclusive os esqueletos de automóveis. No entanto, algumas estruturas precisavam ser mais leves e mais resistentes, como fuselagens de avião e pontes de aço, e elas usam a técnica de conexão por parafuso.
Do ponto de vista da força de sustentação, a rebitagem tem melhor capacidade de sustentação de cisalhamento, mas pior capacidade de sustentação de tração. As conexões parafusadas podem suportar tanto a tensão quanto o cisalhamento. A soldagem também pode suportar tensão e resistência ao cisalhamento, mas é suscetível a rasgos.
As conexões aparafusadas são juntas destacáveis, enquanto a rebitagem e a soldagem não são. Isso torna as conexões aparafusadas preferíveis para estruturas que exigem manutenção ou substituição de peças.
Em termos de garantia de qualidade, as conexões aparafusadas são melhores do que as rebitadas, que são melhores do que as soldadas. A soldagem é a menos fácil de verificar a qualidade, e é por isso que as aeronaves da aviação civil usam menos soldagem.
A soldagem tem o maior impacto sobre as propriedades do material, causando tensão residual e deformação significativas. Isso é tolerável para pontes e carros, mas não é ideal para formas aerodinâmicas, como superfícies de aeronaves.
Do ponto de vista do custo, as conexões aparafusadas são mais caras do que as conexões rebitadas e soldadas. Elas também adicionam peso extra, o que as torna menos desejáveis em algumas aplicações.
Para conexões de materiais diferentes (como alumínio e titânio, composto e titânio, diferentes séries de ligas de alumínio), a soldagem não é uma boa opção. Diferentes materiais são comumente unidos em aviões, portanto, a gama de aplicações é seriamente afetada pela soldagem.
As conexões aparafusadas e a soldagem têm maior probabilidade de serem usadas na engenharia civil devido à sua confiabilidade e economia. Os parafusos oferecem a melhor confiabilidade, especialmente as conexões do tipo fricção com parafusos de alta resistência, que proporcionam excelente controle e custos mais baixos.
As conexões aparafusadas são mais fáceis de manusear em ambientes de construção em campo. Elas não requerem os processos de aquecimento de rebitagem e soldagem, o que as torna mais controladas. Além disso, as conexões aparafusadas podem ser inspecionadas com mais facilidade, garantindo maior qualidade e consistência.
As conexões aparafusadas mantêm a integridade estrutural sob grandes deformações e cargas dinâmicas, tornando-as adequadas para pontes que enfrentam várias tensões ao longo do tempo. O uso de parafusos de alta resistência garante que as conexões permaneçam robustas e duráveis.
PS1: Defeitos de solda são relativamente difíceis de controlar, resultando em propriedades de fadiga inconsistentes.
PS2: Muito emocionante, especialmente com o maior titânio rebites, também é comumente usado em aviões.
Explicação complementar: Cada técnica de conexão está avançando e deu origem a diferentes tipos.
Por exemplo, a rebitagem pode ser dividida em rebitagem de um lado e rebitagem autoperfurante.
Atualmente, a rebitagem autoperfurante é mais usada no setor automotivo, e o equipamento é caro.
A rebitagem de um lado é usada principalmente em situações em que a estrutura não é aberta e é uma aplicação de baixo custo no setor de embalagens.
Existem técnicas mais avançadas de rebitagem em aviões que são difíceis de localizar.
Novas tecnologias, como a soldagem, soldagem a lasere a soldagem por fricção por agitação também estão sendo usadas no setor aeroespacial.
A soldagem a laser tem uma pequena zona afetada pelo calor e uma pequena deformação.
O mecanismo de soldagem por fricção por agitação não foi estudado com clareza e difere de outros métodos de soldagem.
Portanto, a visão anterior de que a soldagem é usada para automóveis e a rebitagem para aviões não é mais precisa.
Com relação às pontes, não sei muito, mas, intuitivamente, a maioria dessas estruturas de grande escala leva em conta fatores de custo e não é sensível ao peso, e muitas vezes não usa os métodos tecnológicos mais recentes.
Se considerarmos apenas as propriedades mecânicas do método de conexão em si, sem levar em conta a complexidade da fabricação e da construção no local, é mais provável que as conexões aparafusadas e a soldagem sejam usadas na engenharia civil devido à sua confiabilidade e economia.
Os parafusos têm a melhor confiabilidade, especialmente as conexões do tipo fricção com parafusos de alta resistência. Na engenharia, é sempre preferível usar uma tecnologia mais controlável com menor dispersão, o que favorece a obtenção de custos mais baixos e maior confiabilidade. Portanto, as conexões do tipo fricção de parafuso de alta resistência são atualmente um método ideal para esses requisitos de engenharia.
A rebitagem a quente tradicional exige o aquecimento do rebite antes da instalação, o que pode ser incômodo no campo. O processo de resfriamento natural (recozimento) é difícil de controlar, o que resulta em resistência e confiabilidade variáveis. As técnicas modernas, como a rebitagem autoperfurante, aliviam alguns desses problemas, mas apresentam altos custos de equipamento.
Na engenharia civil, as estruturas de aço são geralmente mais espessas e maiores, e os rebites usados não são os mesmos que os rebites frios. Eles precisam ser aquecidos primeiro e, em seguida, a extremidade reta é batida em uma garra com um rebitador.
Aqui estão mais duas fotos, agora você deve entender como os rebites da Ponte Waibaidu e da Torre Eiffel foram atingidos!
Aquecimento > Instalação > Forjamento e conformação
Na engenharia civil, as estruturas de aço são geralmente mais espessas e maiores, e os rebites usados não são os mesmos que os rebites a frio.
Eles precisam ser aquecidos primeiro e, em seguida, a extremidade reta é batida em uma garra com um rebitador.
Nesse processo, o rebite passou, na verdade, por dois processos: tratamento térmico e forjamento.
Nas condições industriais modernas, a maior parte do tratamento térmico e do forjamento é feita em fábricas de processamento metalúrgico e mecânico.
A temperatura inicial do tratamento térmico e a velocidade de aquecimento e resfriamento precisam ser controladas. O forjamento também é concluído com matrizes de alta precisão.
No ambiente de processamento de campo, é evidente que nenhum deles pode ser bem controlado a um baixo custo.
Na maioria das instalações de engenharia civil no local, depois que o rebite é formado, a temperatura é reduzida no ambiente natural externo. Esse processo é, na verdade, "recozimento.
O recozimento reduz a resistência do aço e aumenta a ductilidade.
No entanto, é diferente do tratamento térmico de fábrica, no qual o aço é aquecido em um forno elétrico com um termômetro, e a temperatura é controlada por um dispositivo de controle automático.
Os engenheiros não gostam do recozimento descontrolado que ocorre naturalmente no campo.
Os rebites são naturalmente recozidos no componente, e é impossível saber exatamente o quanto a resistência será reduzida e o quanto de tensão residual permanecerá.
Mesmo que sofra alguns acidentes, como chuva ou vento forte, isso causará até mesmo a "têmpera", que é o oposto do "recozimento".
O desempenho final desse tipo de rebite quente é altamente variável.
Para garantir a confiabilidade geral do projeto, a resistência do rebite não será totalmente utilizada, o que aumentará o número de rebites necessários, resultando em desperdício e em um projeto complicado.
Além disso, a construção é complicada, e cada rebite precisa ser aquecido antes do uso. Atualmente, esses rebites quentes não são muito usados no campo da engenharia civil.
A soldagem no local é afetada por fatores ambientais, levando a possíveis defeitos, como rachaduras, bolhas, inclusão de escória e penetração incompleta. O controle de qualidade é desafiador, exigindo mão de obra qualificada e técnicas de inspeção sofisticadas. A soldagem também introduz tensões residuais e deformações materiais significativas, que podem comprometer a integridade estrutural.
Costumava-se pensar que a soldagem era algo muito simples, mas ao fazer cursos sobre estrutura de aço e ler um pouco sobre o assunto, a verdade não era essa. A processo de soldagem envolve muitas coisas, o que o torna um assunto muito grande e complicado. Todo o processo é uma grande coleção de várias reações físicas e químicas.
A soldagem pode ser uma profissão especializada, e não se trata apenas de soldagem em uma escola técnica ou vocacional superior, mas também de uma especialização em uma universidade de pesquisa. Muitos softwares, como o MARC e o NASTRAN, desenvolveram módulos de soldagem para simular o processo de soldagem. Mesmo no campo da engenharia civil, ainda há um grande número de acadêmicos estudando a influência da soldagem na estrutura, o que mostra a complexidade da soldagem. A soldagem derreterá os materiais na área de conexão, e os materiais próximos à área de conexão também resistirão a altas temperaturas.
Portanto, sob as condições de construção de obras de engenharia civil, como a temperatura é mais alta do que a dos rebites, a tensão residual causada pelo resfriamento e pela recristalização pode chegar até a resistência ao escoamento do material. O efeito do tratamento térmico na área circundante é incontrolável, a resistência e a tenacidade dos materiais circundantes serão alteradas. Ao mesmo tempo, o processo de soldagem não é apenas uma mudança física, mas também reage com o gás circundante e com o material de soldagem. fluxo de soldagem para produzir algum resíduo.
A soldagem no local é geralmente manual, e é inevitável que ocorram erros, resultando em defeitos como rebaixos, soldas falsas e soldas. Esses tipos de falhas podem ter um impacto significativo na rigidez estrutural e no desempenho da fadiga.
Nem todos os materiais podem ser facilmente soldados, especialmente no ambiente de construção no local. Por exemplo, o alumínio tem altos requisitos na fábrica, e o cenário é ainda mais desafiador. Embora o aço seja o material mais comumente usado na engenharia civil, sua soldabilidade varia muito. Alta resistência e liga de aço geralmente têm baixa soldabilidade devido aos diferentes materiais, ao alto ponto de fusão dos óxidos no alumínio, ao resfriamento muito rápido e às reações durante a soldagem.
No ambiente de fábrica, materiais como o aço podem ser soldados por soldagem a arco de argônio e outras técnicas de soldagem que exigem mais equipamentos. No entanto, o canteiro de obras é limitado pelo ambiente simples, e soldagem a arco é geralmente usado, o que torna irreal a soldagem desses materiais.
Mesmo que as matérias-primas sejam aços de alta resistência ou aços comuns, elas são obtidas por meio de vários processamentos a frio e a quente no ambiente da fábrica. Como resultado, é quase impossível fazer soldas no local com as mesmas propriedades.
As conexões aparafusadas são mais fáceis de gerenciar no local devido à eliminação dos processos de aquecimento. No entanto, o alinhamento preciso dos furos dos parafusos é crucial, e o desalinhamento pode resultar em custos adicionais de mão de obra e material. As conexões do tipo fricção com parafusos de alta resistência exigem uma preparação meticulosa da superfície e um aperto controlado para garantir a força de fricção adequada.
Em comparação com a rebitagem e a soldagem, o aparafusamento é muito mais controlado no ambiente de construção em campo, sem um processo de aquecimento que poderia causar um tratamento térmico descontrolado.
Tanto os componentes quanto os parafusos são produzidos em um ambiente de fábrica, portanto, a consistência do produto é muito boa e eles podem ser parafusados no local. As juntas de suporte de pressão são semelhantes aos rebites, mas a resistência e a consistência do parafuso são melhores do que as de um rebite.
As juntas de atrito não são iguais, e há uma questão envolvida na construção em campo - o controle de atrito. O atrito é influenciado pela pressão da superfície de contato e rugosidade da superfícieNo entanto, parafusos de cisalhamento, chaves de torque e técnicas de preparação de superfície agora podem resolver esse problema.
O parafuso de torção por cisalhamento tem uma cabeça arredondada semelhante a um rebite em uma extremidade, sem ângulos, e o parafuso é parafusado por meio de uma estria (ou cabeça de ameixa) na outra extremidade. Há um pescoço fino entre a ranhura e o parafuso, e a ranhura é torcida quando o torque gerado pelo atrito entre o componente e o parafuso atinge o limite de torção do pescoço.
O torquímetro pode ser usado para apertar parafusos hexagonais grandes para obter o mesmo efeito dos parafusos de cisalhamento. Não será muito difícil torcer porque alguém está resfriado hoje, nem será muito emocionante porque alguém está indo para a casa ao lado hoje à noite (se os parafusos estiverem muito apertados, eles se quebrarão).
Tratamento de superfície pode ser feito na fábrica por meio de jateamento de areia ou aplicação de tinta antiferrugem após o jateamento de areia.
Usando a conexão do tipo fricção, a transferência de força entre os membros é feita por meio de fricção, de modo que o desempenho da conexão é basicamente igual ao do próprio membro. Ela está mais alinhada com o conceito de projeto, e a resistência, a rigidez e o desempenho de fadiga são garantidos.
Diagrama de como usar a chave inglesa
Você acha que eu quero torcer por conexões de parafusos? NÃO!
Qualquer pessoa que tenha instalado estruturas de aço no local sabe como é frustrante conexão de parafuso As instalações podem ser.
Os furos dos parafusos podem não coincidir com o parafuso por vários motivos (erro de fabricação, deformação da solda, deformação por força...), e não é incomum que os parafusos estejam com um milímetro de diferença.
A marreta de Reinhardt é usada para inserir o pino de cisalhamento no orifício e fazer com que o orifício coincida.
No entanto, os dois componentes não se encaixavam e os parafusos não podiam ser apertados.
No local perfuração e a correção pode enfraquecer demais o componente.
Às vezes, é necessário soldar o reparo ou reparar a luva de aço, o que é muito problemático.
Em muitos casos, as placas de conexão não podem ser conectadas diretamente entre os componentes, e não se esqueça de cortar a estria que foi torcida dos parafusos.
Tudo isso resulta em um aumento significativo no uso de materiais.
Os parafusos são mais caros do que o Q345\Q235 comum em peso, portanto, o preço das conexões aparafusadas é muito alto.
Não há esse problema na soldagem, e ela pode ser soldada diretamente sem muita diferença de posição.
Outra vantagem da soldagem é que ela é rápida.
Ao mesmo tempo, a tocha de soldagem pode ser usada não apenas para conectar, mas também para cortar, permitindo a correção rápida de erros de construção.
Na maioria das vezes, a soldagem pode ser feita diretamente entre os membros sem a necessidade de placas adicionais e com menos material.
A resistência do aço que pode ser soldado por soldagem a arco geralmente não é muito alta, e a resistência da solda pode ser maior do que a do material de base.
Além disso, a área de soldagem abrange totalmente o componente inteiro, deixando margens de segurança e confiabilidade suficientes.
Portanto, a soldagem é um método comum durante a instalação no local, pois é conveniente.
No entanto, vários métodos não podem ser aplicados quando não é possível obter a qualidade estável necessária em um ambiente específico a um custo suficientemente baixo.
O motivo da qualidade instável da soldagem no local é que o ambiente externo não é controlável e a operação humana não pode ser confiável.
Portanto, se a soldagem for transferida para um ambiente de fábrica, os resultados serão muito diferentes.
Máquinas de soldagem automáticas, oficinas fechadas e processos como endireitamento, retificação e tratamento térmico após a soldagem ajudam a ajustar a deformação da soldagem e a reduzir a tensão residual.
Além disso, o equipamento de detecção de falhas em larga escala pode ajudar a detectar a qualidade das soldas e repará-las.
Portanto, a melhor maneira de produzir alguns componentes não padronizados em um ambiente de fábrica ainda é a soldagem.
A rebitagem também pode ser aprimorada com o uso de tecnologias melhores, como o processo de aquecimento.
No passado, eram usados fornos a carvão, mas agora surgiram fornos elétricos que usam o princípio de aquecimento por correntes parasitas para aquecer rapidamente o rebite.
Como o rebite é aquecido e depois resfriado, ele exercerá uma pressão considerável sobre a placa e poderá comprimi-la.
Além disso, como os rebites em si são relativamente bons em termos de resistência, às vezes são usados em estruturas sujeitas a cargas dinâmicas. Ainda é necessário continuar a usar rebites para reparar algumas pontes de aço antigas.
Por exemplo, a imagem abaixo foi selecionada da notícia do Guangzhou Daily sobre o reparo da ponte Haizhu.
Devido à natureza volumosa da engenharia civil, o uso de rebites quentes está diminuindo no campo. No entanto, os rebites frios (como os rebites de tração) ainda são úteis na conexão de peles leves e placas finas, pois são mais leves e usam menos material do que os parafusos.
Além disso, as chapas finas não são fáceis de soldar e os rebites frios são adequados para conectar diferentes tipos de materiais, especialmente para conexões que exigem menos resistência. Na engenharia civil, eles são normalmente usados para conectar aço de paredes finas e placas de aço perfiladas, que são componentes muito finos. Um exemplo comum são as cercas temporárias em canteiros de obras.
Portanto, é preciso considerar a maneira de se conectar:
Cada tipo de conexão tem seu próprio escopo no aplicativo.
Ainda há muitos usos para rebites em campos como o aeroespacial, mas essa não é a minha área, e é hora de outras pessoas do setor aeroespacial apresentarem mais.
A rebitagem era comumente usada na construção de navios antes da Segunda Guerra Mundial, mas agora está obsoleta. Apesar de sua obsolescência no setor de construção naval, as juntas rebitadas ainda são usadas na construção de aeronaves modernas, mas são muito diferentes das juntas rebitadas usadas nos navios anteriores à Segunda Guerra Mundial.
Devido à necessidade de reduzir o peso vazio, a maioria dos materiais usados em aeronaves é de alumínio e compostos. O alumínio não é fácil de soldar, enquanto os compostos não podem ser soldados. Considerando que a aeronave também deve ser à prova d'água, a rebitagem é a melhor opção para a construção de aeronaves.
As conexões aparafusadas são usadas principalmente em construções internas (edifícios, pontes, guindastes e instalações montadas no convés de navios/plataformas oceânicas). As estruturas aparafusadas são fáceis de remover, mas não são estanques, e os próprios parafusos são propensos à ferrugem (a água pode se acumular nas ranhuras dos parafusos).
A soldagem é essencialmente o único método de união de componentes usado no setor marítimo atualmente (substituindo completamente a rebitagem) e também é usada na construção terrestre. Em comparação com as conexões aparafusadas, a soldagem tem a vantagem da impermeabilidade. Em comparação com a rebitagem, a soldagem tem a vantagem da velocidade rápida, e a qualidade da soldagem contemporânea é muito melhor. tecnologia de soldagem é mais confiável. A desvantagem é que não é fácil de desmontar, e os componentes precisam ser explodidos ou cortados durante a desmontagem, o que prejudica a reutilização das matérias-primas.
Além da baixa velocidade de construção, a estrutura do casco rebitada antes da Segunda Guerra Mundial pode ser comparada a uma bolacha de refrigerante, e o novo Titanic construído com a moderna tecnologia soldada pode ser comparado a um pedaço de plasticina.
A chave para qualquer estrutura metálica grande é, na verdade, o ponto de conexão dos componentes!
Isso se aplica a navios, aviões, veículos ou foguetes.
Duas placas conectadas não podem ser mais fortes do que uma placa composta única.
Com relação à soldagem: Não se deve confiar totalmente nos resultados da soldagem na fábrica.
Mesmo que o material de soldagem for mais forte do que o material de base, o material de base na linha de limite ainda estará enfraquecido após a soldagem. Lembre-se!
Exemplo
Vou usar um projeto real como exemplo (gosto de aprender por meio de exemplos práticos), usando como exemplo um prédio de fábrica com estrutura de aço com um pórtico de aço.
Devido ao alto custo e à dificuldade de usar a rebitagem em edifícios com estrutura de aço comum, vamos discutir a soldagem e os parafusos.
Nossos requisitos para uma planta com um guindaste são os seguintes:
Vamos começar com a conexão entre a coluna de aço da porta de aço e a fundação.
A base da coluna é dividida em conexões rígidas e articulações.
Para equipamentos de energia, tendemos a fazer uma conexão rígida porque a carga dinâmica do guindaste, especialmente a carga de frenagem horizontal, pode facilmente causar instabilidade geral.
Podemos soldar ou parafusar a base da coluna, mas a soldagem não é muito fácil de fazer.
Como a base da coluna está conectada à fundação sob a coluna, se ela for totalmente soldada, é fácil causar problemas, como um costura de soldae é difícil garantir a estabilidade da coluna durante o processo de soldagem.
Você tem medo de olhar para o Vareta de solda em sua mão enquanto faz beicinho e olha para o pilar suspenso?
Em segundo lugar, vamos falar sobre as juntas entre viga e coluna. Isso não importa.
Desde que estejam rigidamente conectados, tanto os parafusos quanto a solda são aceitáveis, mas as soldas são propensas à ferrugem, portanto, os fabricantes de estruturas de aço precisam ser confiáveis.
Se os furos dos parafusos estiverem um pouco fora do lugar, você poderá chorar em um minuto.
Mais uma vez, o pilar resistente ao vento deve ser articulado.
Portanto, não hesite, pegue o parafuso e faça uma tentativa.
Por fim, se um dia a fábrica falhar (chefe, não me bata), qual é a facilidade de conexão dos parafusos? Duas pessoas podem parafusar três fábricas em um dia e vendê-las à noite.
Em resumo, se a conexão precisar ser articulada, use parafusos.
Se for uma conexão rígida, a escolha entre conexões soldadas e aparafusadas depende da situação, da dificuldade e do nível de habilidade dos soldadores.
As conexões aparafusadas são mais fáceis e exigem menos habilidade, mas têm requisitos mais altos para o fabricante em termos de precisão e controle de qualidade.
As conexões soldadas podem economizar dinheiro, mas têm requisitos mais altos de resistência do material e habilidade dos soldadores.
Após a conclusão do trabalho, a unidade de inspeção será solicitada a realizar uma inspeção, mas o fabricante provavelmente não ficará satisfeito se houver erros e poderá até oferecer um desconto.
No entanto, se você estiver confiante em suas conexões aparafusadas e achar que o governo pode demolir o terreno de sua fábrica, poderá usar a conexão aparafusada para pedir uma indenização pela fábrica e, em seguida, encontrar um novo terreno para construir.
Opinião A
Acabei de concluir a avaliação da pesquisa básica sobre equipamentos de processo e vou compartilhar minhas ideias.
O maior problema com a rebitagem e os parafusos é que eles entram em conflito com o objetivo maior de redução de peso.
Os parafusos também têm um problema de deslizamento e afrouxamento dos fios.
Tanto a rebitagem quanto os parafusos têm a vantagem de possuir princípios simples e tecnologia comprovada.
Há muitos Tipos de soldagemincluindo soldagem por fricção, soldagem por agitação e soldagem a arco a laser.
A vantagem da soldagem é que é possível reduzir o peso.
A desvantagem é que alguns materiais metálicos têm baixa capacidade de soldagem e são propensos a rachaduras e deformações.
A soldagem do mesmo material e de materiais diferentes requer técnicas de soldagem diferentes.
Além do processo, a fabricação de equipamentos de soldagem automatizados também é difícil.
Opinião B
Soldagem
Vantagens: Adequado para vários formatos, economiza aço, pode ser automatizado e tem alta eficiência de produção.
Desvantagens: A qualidade é fortemente influenciada pelos consumíveis de soldagem e pelo manuseio.
Rebitagem
Vantagens: Conexão confiável de transmissão de força, resistência, boa plasticidade, qualidade fácil de verificar, comumente usada em estruturas sujeitas a cargas dinâmicas.
Desvantagens: Sucata de aço e trabalho extra envolvido.
Os parafusos são divididos em parafusos comuns e parafusos de alta resistência.
Os parafusos comuns são fáceis de manusear e não devem ser cortados.
Os parafusos de alta resistência contêm as vantagens dos parafusos comuns e das juntas rebitadas e agora podem ser usados no lugar das juntas rebitadas.
Opinião C
As peças rebitadas com defeitos podem ser facilmente observadas, o que as torna úteis nos setores aeroespacial, de construção naval, pontes e outros.
A soldagem tem alta eficiência e resistência, o que a torna amplamente utilizada na fabricação de máquinas, equipamentos e automóveis.
As conexões com parafusos são convenientes para a desmontagem, o que faz com que sejam usadas principalmente no processo de montagem. Por exemplo, a soldagem em janelas de aviões é problemática para a manutenção, e a soldagem durante o voo é arriscada.
A rebitagem pode facilitar o reparo de defeitos encontrados durante a manutenção. Por exemplo, a rebitagem de peças estruturais de metal de um chassi de carro pode comprometer a eficiência e a resistência da produção.
No projeto do Estádio Nacional (Ninho de Pássaro), a soldagem de todas as peças cria tensão concentrada em determinadas áreas e torna a construção inconveniente devido à grande quantidade de solda em locais de grande altitude. A solução mais confiável é fazer "ramificações" na fábrica e montá-las no local.
Um professor de rebitagem consertou uma ponte rebitada construída pelos japoneses aquecendo os rebites com soldagem a gáse depois esmagá-los com uma marreta quando estivessem frios.
O reparo de uma solda rachada dentro de uma ponte é difícil, pois a ponte inteira não pode ser demolida e soldada novamente.
Opinião D
A resposta fornecida aborda apenas dois pontos, enquanto as vantagens da rebitagem não estão claras.
Os parafusos oferecem boa resistência e ductilidade tanto na placa de conexão quanto nos parafusos.
Ele mantém sua capacidade de suporte mesmo sob grandes deformações e tem forte resistência sísmica.
É fácil observar quando a carga do nó é excedida.
A resistência da solda não é tão boa, especialmente em baixas temperaturas, o que a torna propensa a danos frágeis.
Durante a construção, a construção com parafusos pode não ser tão conveniente quanto a soldagem, mas a qualidade da construção é fácil de controlar.
A soldagem, especialmente a soldagem de campo, pode produzir defeitos como rachaduras, bolhas, escória, vazamento de solda, não derretido e soldagem por penetração.
Ele tem altos requisitos para a equipe de soldagem e é difícil observar a qualidade da construção.
O conteúdo técnico do ultrassom comum testes não destrutivos é maior do que o teste de torque de parafusos de alta resistência e tem custos mais altos de equipamento e mão de obra.
Opinião E
Com base em minha própria intuição, vou discutir alguns conceitos.
O processo de rebitagem é o mais simples. O rebite em si é uma peça fundida, e a rebitagem pode ser feita apenas com a perfuração de orifícios no objeto. A desvantagem é que o rebite pode ser deformado e colapsado se receber um impacto longitudinal grande o suficiente.
O processo do parafuso é mais complicado, pois nem todos os parafusos são de trabalho autônomo. A rosca do próprio parafuso precisa ser feita por um torno e o furo na junta também precisa de uma máquina-ferramenta para gravar o padrão negativo. Em comparação com a rebitagem, os parafusos são mais fortes quando sofrem impacto direto. No entanto, os parafusos podem se soltar com o tempo se a junta for submetida a uma vibração recíproca prolongada, e a superfície rosqueada do parafuso é particularmente propensa à ferrugem.
O processo de soldagem é o mais complexo. Em termos de vantagens, a soldagem não apenas emenda, mas também funde os materiais. Portanto, a soldagem deve ser melhor do que os dois tipos anteriores em termos de resistência, estanqueidade à água, estanqueidade ao ar e condutividade elétrica.
Opinião F
Desvantagens da soldagem:
A deformação pode ser grave, pois a alta temperatura de soldagem leva à concentração de tensão na solda. Portanto, muitas conexões de superfície de alta precisão e alta exigência usam roscas e colagem adesiva.
É difícil de inspecionar. Após a soldagem, são necessários equipamentos de teste especiais para detectar defeitos, o que pode aumentar os custos.
As restrições do local também podem ser um problema.
É difícil de desmontar. Se for cometido um erro de soldagem, a junta deverá ser cortada e soldada novamente.
Ele tem bom desempenho de conexão e é prático para soldar equipamentos grandes com materiais de formas e tamanhos variados.
Ele tem boa rigidez, desempenho geral e vedação.
Opinião G
Os parafusos podem ser facilmente removidos, mas ocupam espaço e aumentam o peso, por isso são usados com moderação se não precisarem ser removidos. A soldagem requer equipamentos e horas de trabalho, e nem todos os materiais podem ser soldados. A rebitagem está se tornando menos comum.
Opinião H
Objetos estacionários, como pontes, torres e parafusos de construção, são geralmente rebitados ou soldados, enquanto objetos ou peças móveis são soldados ou rebitados devido ao fato de que o movimento pode afrouxar os parafusos. Não é possível verificar todos os parafusos antes de cada voo.
A soldagem é a opção mais estável porque as juntas rebitadas e parafusadas conectam duas partes por atrito, o que não é adequado se houver uma força na direção da translação entre as duas partes. A soldagem funde dois componentes em uma única unidade.
Se houver uma força na direção da translação entre duas peças, é possível considerar a possibilidade de fixá-las com parafusos se elas estiverem apoiadas uma na outra. Por exemplo, se uma parte tiver ranhuras e a outra parte tiver trilhos convexos, elas poderão ser fixadas com parafusos se forem compatíveis entre si. O princípio é converter a força de atrito da translação em pressão contra a montagem, melhorando muito a força e a estabilidade do rolamento.
Opinião I
As juntas rebitadas são uma categoria ampla, e os parafusos são um dos tipos mais comuns. Os parafusos ou a rebitagem de alta resistência podem proporcionar maior resistência do que a soldagem, mas a desvantagem é o custo mais alto. Os aviões usam elos rebitados que são mais fortes e mais leves do que os elos de parafuso comuns, como o parafuso bom e o parafuso huck, etc. Como os aviões exigem altos padrões de segurança, eles não podem ser soldados e precisam usar rebitagem. Os trens de alta velocidade não exigem padrões tão altos, portanto, normalmente usam solda. Os carros têm padrões ainda mais baixos e podem usar soldagem, embora alguns fabricantes de carros, como a Land Rover, tenham feito carros com carroceria completa de alumínio e rebitados como os aviões, mas eles são extremamente caros.
As pontes não são minha especialidade, mas para alguns requisitos especiais, como a necessidade de manter a ponte leve e, ao mesmo tempo, usar aço de alta resistência, a soldagem pode não ser possível devido à soldagem ruim desempenho do aço de alta resistência. Além disso, pode haver requisitos de resistência à corrosão perto da costa e, como o aço resistente à corrosão também é difícil de soldar, a rebitagem é frequentemente usada para garantir a segurança.
Nos últimos anos, a tecnologia de soldagem passou por avanços significativos que solucionam algumas de suas desvantagens tradicionais:
As considerações de manutenção e reparo também desempenham um papel fundamental na seleção dos métodos de conexão:
O campo das conexões estruturais está em constante evolução, com pesquisa e desenvolvimento contínuos que visam melhorar a resistência, a durabilidade e a eficiência de vários métodos:
A seleção de conexões rebitadas, parafusadas ou soldadas na engenharia estrutural é uma decisão complexa, influenciada por propriedades mecânicas, condições de construção, controle de qualidade, requisitos de manutenção e custo. Embora cada método tenha suas vantagens e desvantagens, os avanços na tecnologia e nos materiais estão continuamente aprimorando sua aplicabilidade e desempenho. Para estruturas de grande escala, como pontes, as conexões aparafusadas oferecem uma solução confiável e de fácil manutenção, equilibrando as necessidades de resistência, durabilidade e facilidade de inspeção. À medida que o setor evolui, técnicas híbridas e inovadoras otimizarão ainda mais a eficiência e a eficácia das conexões estruturais, garantindo construções mais seguras e resistentes.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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