Quando se trata de montagens aparafusadas, o torque em parafusos é essencial para garantir a segurança e a confiabilidade das fixações. Se o aperto for insuficiente, a montagem afrouxa e as peças se soltam, enquanto um torque excessivo pode danificar as roscas do parafuso e até mesmo quebrá-lo.
Então, aplicar o torque correto é especialmente importante em aplicações industriais, principalmente porque a falha em uma junta aparafusada pode ter consequências graves. Além disso, o uso de um torque adequado pode melhorar a eficiência e a confiabilidade de máquinas e equipamentos.
Por isso, é fundamental que os profissionais que trabalham com elementos de fixação como parafusos, porcas e arruelas saibam utilizar o torque correto.
No artigo de hoje, vamos falar tudo que você precisa saber sobre torque em parafusos em montagens mecânicas!
O que é torque?
Vamos começar pela definição de torque: “torque é uma força de rotação, que pode ou não resultar em movimento”.
A aplicação de torque para aperto em conexões aparafusadas é uma forma de garantir que as peças estejam unidas com força suficiente para resistir às cargas que serão submetidas. Ou seja, exercerá uma força de compressão na junta e impedirá que ela se solte.
Quanto maior o torque de aperto aplicado, maior será a força de união entre as peças.
Mas atenção, vale lembrar que a força de união não é igual ao torque aplicado, pois ela depende de outros fatores, como a geometria da junta e a qualidade das superfícies de contato. Porém, ela pode ser calculada a partir do torque aplicado e do coeficiente de atrito entre as peças.
Mais adiante mostraremos como calcular o torque em parafusos.
Qual é a importância de aplicar o torque correto em um parafuso?
A aplicação do torque correto em um parafuso é fundamental para garantir a segurança e a eficiência da conexão. Quando o torque é insuficiente, as peças podem se soltar, causando acidentes e prejuízos. Além disso, conexões mal apertadas podem apresentar vazamentos, vibrações e desgaste prematuro das peças.
Por isso, é importante seguir as especificações do fabricante quanto ao torque de aperto e utilizar ferramentas adequadas para cada tipo de conexão. O torque em parafusos deve ser aplicado de forma gradual e uniforme, evitando picos que possam danificar a junta. Com isso, você garante uma conexão segura e confiável.
Fatores que afetam o torque em parafusos.
A aplicação do torque adequado em parafusos e conexões aparafusadas é fundamental para garantir a segurança e a qualidade das montagens e funcionamento correto dos equipamentos. No entanto, existem vários fatores que podem afetar a precisão e a consistência do torque, tornando a aplicação inadequada e comprometendo a integridade das conexões.
Vibração e Variação Térmica
A vibração e a variação térmica são dois fatores que podem afetar significativamente o torque de aperto em conexões aparafusadas.
A vibração pode causar afrouxamento dos parafusos, o que pode levar a falhas no equipamento ou até mesmo a acidentes graves.
Já a variação térmica pode causar expansão ou contração dos materiais, o que pode afetar a tensão dos parafusos e comprometer a segurança das conexões.
Coeficientes de Atrito e Lubrificação
Os coeficientes de atrito e a lubrificação são outros fatores que podem afetar o torque e o aperto adequado em conexões aparafusadas.
O coeficiente de atrito é a medida da resistência ao movimento entre dois materiais em contato, e pode variar dependendo das condições de superfície e da presença de lubrificantes.
A lubrificação, por sua vez, pode reduzir o coeficiente de atrito e facilitar a aplicação do torque, mas também pode afetar a precisão do torque aplicado.
Em resumo, a aplicação do torque adequado em parafusos é um processo crítico que deve levar em consideração vários fatores, incluindo a vibração, a variação térmica, os coeficientes de atrito e a lubrificação.
Para garantir a segurança e a qualidade das conexões, é fundamental escolher as ferramentas e os métodos adequados para a aplicação do torque, e realizar testes de controle de qualidade para verificar a precisão e a consistência do torque aplicado.
O teste de Junker é um padrão da indústria para testar a resistência de juntas aparafusadas. Ele é utilizado para comparar como diferentes métodos de travamento se comportam com vibrações transversais sobre a cabeça do parafuso, enquanto mede continuamente a força de travamento.
Impactos do Torque de Aperto Inadequado
Quando o torque de aperto em parafusos e montagens aparafusadas é inadequado, uma série de problemas podem surgir. Veja os principais impactos que isso pode causar:
Danos a Ativos e Acidentes
Danos em ativos e até mesmo acidentes graves podem ter origem no torque inadequado. Quando o torque é muito baixo, os parafusos não ficam firmemente fixados, o que pode levar a vazamentos em conexões ou até mesmo falhas mecânicas em componentes críticos.
Por outro lado, quando o torque é muito alto, pode haver deformação ou até mesmo ruptura de componentes (cisalhamento), o que pode levar a acidentes graves e representar riscos para os operadores e o ambiente de trabalho.
Impacto na Produtividade e Redução de Custos
A falta de torque correto também pode ter um impacto negativo na produtividade e na redução de custos.
Ele pode causar excessivas paradas de máquina e um aumento no tempo dos reparos, o que leva a uma redução na produtividade. Além disso, os reparos e substituições de componentes danificados podem ser caros, o que leva a um aumento nos custos de manutenção.
Ao garantir que o torque seja adequado em montagens com parafusos, você pode evitar esses impactos negativos e garantir a segurança dos operadores e do ambiente de trabalho.
Garantindo a qualidade do torque de aperto.
Para garantir o aperto de parafusos, é fundamental escolher o método de medição de torque adequado. Isso porque, por mais padronizados que sejam os processos de aperto, os elementos de fixação podem sofrer diversas variações durante o trabalho que impactam a eficiência do aperto, como o afrouxamento de juntas.
O afrouxamento ocorre quando as juntas sofrem variações que as relaxam, diminuindo a tensão do torque inicial. Após um curto tempo (menos de 30 milissegundos), é reduzida a força de união necessária para mantê-las firmes o suficiente.
Para evitar esse problema, é necessário utilizar porcas e arruelas de travamento, que ajudam a manter a tensão adequada na conexão.
Além disso, é importante realizar o controle de qualidade do processo de aperto, utilizando torquímetros e torqueadeiras para garantir que a força rotacional aplicada às porcas e parafusos esteja dentro dos limites aceitos.
Isso evita apertos insuficientes, que podem levar a conexões frouxas e falhas estruturais, ou apertos excessivos, que podem danificar as peças envolvidas.
Para garantir a qualidade do aperto, é necessário seguir as especificações do fabricante em relação ao torque adequado para cada tipo de conexão. Além disso, é importante realizar testes de torque residual, para garantir que a conexão permaneça firme após o relaxamento de juntas.
Importância das Porcas Anti-Afrouxamento e Arruelas de Travamento para o Torque em Juntas Aparafusadas.
As porcas anti-afrouxamento e as arruelas de travamento desempenham um papel importante para garantir a integridade e o desempenho adequado das conexões parafusadas.
Porcas anti-afrouxamento são projetadas para manter uma força de aperto constante em uma junta, mesmo em condições de vibração e variações térmicas.
Elas funcionam através de mecanismos que podem incluir travas internas, inserções de nylon, ou características de deformação controlada. Essas porcas são vitais em aplicações onde a segurança é crítica, como em maquinário pesado, veículos, estruturas de construção e equipamentos industriais.
Tipos e Aplicações:
Existem vários tipos de porcas anti-afrouxamento, cada uma adequada para diferentes aplicações:
Porcas com Inserção de Nylon (Parlock)
Estas porcas têm uma inserção de nylon que se deforma ao ser aparafusada, criando uma resistência adicional contra o afrouxamento. São comumente usadas em máquinas onde a vibração é uma preocupação constante.
Porcas de Flange Serrilhadas
Possuem uma flange serrilhada na base que aumenta a área de contato com a superfície, oferecendo maior resistência ao afrouxamento. Ideais para aplicações onde a distribuição uniforme da carga é crucial.
Porcas de Castelo
Usadas com um pino de travamento, são ideais para aplicações onde é necessário um ajuste preciso e seguro. Comumente encontradas em eixos de veículos e maquinários pesados.
Porcas Autotravantes
Estas porcas utilizam uma deformação controlada para criar tensão contra o parafuso, mantendo a junção segura. São eficazes em ambientes com altas temperaturas e vibrações.
Porcas de Rodas Nord-Lock
Especialmente projetadas para fixar com segurança as rodas em veículos on-road e off-road, mantendo a força de fixação alta mesmo sob condições operacionais extremas.
Cada porca incorpora um par de arruelas cativas com faces de came em um lado e dentes radiais no outro. Quando apertadas, os dentes das arruelas Nord-Lock agarram e travam as superfícies correspondentes, permitindo o movimento somente pelas faces do came.
Isso bloqueia qualquer rotação da porca da roda pelo efeito de cunha dos cames, oferecendo uma instalação e remoção rápidas e fáceis, além de serem reutilizáveis dependendo do ambiente de uso.
A Importância das Arruelas de Travamento
Arruelas de travamento são utilizadas para prevenir o afrouxamento de parafusos e porcas, especialmente em ambientes sujeitos a vibrações intensas.
Elas funcionam criando uma tensão adicional ou interferência entre a porca e a superfície de montagem. Isso é alcançado através de características como dentes radiais ou espirais, que mordem na superfície de contato, ou através de uma forma ondulada que age como uma mola.
As arruelas de travamento vêm em várias formas e materiais, cada uma adequada para diferentes aplicações:
Arruelas Dentadas
Com dentes que se engrenam na superfície de contato, são eficazes em prevenir o movimento rotacional.
Arruelas Onduladas
Estas arruelas têm uma forma ondulada que cria uma mola, aplicando uma força constante e ajudando a manter a tensão na junta.
Arruelas de Pressão
Projetadas para se expandir sob carga, aumentando a fricção e a resistência ao afrouxamento.
Arruelas de Segurança Nord-Lock
As arruelas Nord-Lock com travamento por cunha são uma solução eficaz para aplicações que envolvem alta vibração. Elas utilizam cunhas que criam uma tensão de travamento, garantindo que as peças permaneçam seguras e estáveis, mesmo em condições de vibração extrema. Elas são projetadas para resistir a altas cargas e oferecer uma solução de fixação confiável e durável.
Cálculo de torque de aperto em parafusos
Calcular o torque de aperto em parafusos é uma tarefa importante em muitas áreas da engenharia e manutenção, pois garante que as conexões aparafusadas sejam seguras e confiáveis.
Por isso, vamos apresentar a explicação básica de como calcular o torque de aperto, incluindo as fórmulas e alguns exemplos.
Conceitos Básicos:
Torque de Aperto é a força aplicada multiplicada pela distância do ponto de aplicação da força até o centro do parafuso. É geralmente medido em Newton-metros (Nm) ou em libra-pé (lb-ft).
Fórmula Básica do Torque:
Torque = Força × Distância
Onde a força é a tensão que você deseja aplicar no parafuso, e a distância é o raio do parafuso ou a chave utilizada.
Fórmula Detalhada:
T = K × D × P
Onde:
- T é o torque de aperto (Nm ou lb-ft).
- K é o coeficiente de atrito (normalmente varia entre 0,1 e 0,3, mas deve ser determinado experimentalmente).
- D é o diâmetro nominal do parafuso (metros ou polegadas).
- P é a carga de pré-carga desejada no parafuso (Newtons ou libras).
O coeficiente de atrito é um fator crítico no cálculo do torque, pois varia dependendo dos materiais e da condição das roscas e superfícies de contato.
Exemplo de Cálculo:
Suponha que você tenha um parafuso com um diâmetro nominal de 10 mm, deseja aplicar uma pré-carga de 5000 N, e o coeficiente de atrito é 0,2.
O cálculo seria:
T= 0,2×10×5000=10000 Nm
Considerações importantes:
- Precisão: É importante lembrar que os cálculos de torque são apenas aproximações. Fatores como a deformação do material e as condições ambientais podem afetar o torque necessário.
- Tabelas de Torque: Muitas vezes, os fabricantes fornecem tabelas de torque para seus produtos, que levam em conta as propriedades específicas dos materiais e dos parafusos.
- Ferramentas de Torque: Utilize sempre ferramentas calibradas para aplicar o torque, garantindo assim a precisão do aperto.
- Segurança: Sempre siga as normas de segurança e as recomendações do fabricante ao trabalhar com fixações aparafusadas.
Nossos exemplos são apenas demonstrações básicas, os cálculos mais precisos podem ser necessários para aplicações específicas, especialmente em ambientes de alta engenharia, como aeroespacial e automotivo.
Conclusão
Em resumo, a aplicação correta do torque em conexões aparafusadas é um elemento fundamental para a segurança, eficiência e longevidade de uma ampla gama de equipamentos e estruturas.
O torque inadequado, seja por excesso ou insuficiência, pode levar a consequências desastrosas, incluindo falhas mecânicas, acidentes de trabalho e prejuízos financeiros significativos.
A importância de utilizar porcas anti-afrouxamento e arruelas de travamento, como as arruelas de travamento por cunha da Nord-Lock, não pode ser subestimada.
Estes componentes são essenciais para manter a integridade das conexões parafusadas, especialmente em ambientes sujeitos a vibrações intensas e variações térmicas. Eles garantem que a força de aperto aplicada durante a montagem seja mantida ao longo do tempo, reduzindo significativamente o risco de afrouxamento e falhas subsequentes.
Portanto, para qualquer profissional envolvido com montagens aparafusadas, seja na engenharia, manutenção ou produção, a compreensão e aplicação correta do torque, juntamente com o uso de componentes de fixação de alta qualidade, são indispensáveis.
A JW Engenharia trabalha com diversos tipos e modelos de arruelas Nord-Lock. Para comprar ou solicitar o preço, entre em contato com nosso departamento técnico e comercial, pois a JW Engenharia consegue atender a sua demanda via desenvolvimento específico.
