Dispositivo antiafrouxamento de conexões roscadas

As conexões roscadas podem ser submetidas a todos os tipos de cargas variáveis ​​em condições de trabalho, incluindo vibrações e impactos extremamente intensos. Sob a ação dessas cargas variáveis, a falha das conexões roscadas geralmente é causada pelo seu afrouxamento e danos por fadiga. Em geral, a vida útil das conexões roscadas sob a ação de afrouxamento por vibração é muito menor do que a vida útil dos materiais e estruturas que as compõem. Muito antes dos danos por fadiga, já ocorreu a falha por afrouxamento das conexões roscadas, ou danos prematuros por fadiga nos conectores e peças conectadas devido ao afrouxamento. A falha das conexões roscadas afetará o funcionamento normal dos produtos e equipamentos, podendo inclusive causar consequências graves. Prevenir o afrouxamento das conexões roscadas é uma das tarefas importantes no desenvolvimento e projeto de fixadores roscados.

Existem três tipos básicos de métodos antiafrouxamento para conexões de fixadores roscados:

1. Sistema antideslizamento não removível

Este é um método antiafrouxamento que utiliza soldagem, colagem ou rebitagem por punção para transformar uma conexão roscada removível em uma conexão roscada não removível. É um método antiafrouxamento tradicional muito confiável. Sua desvantagem é que os fixadores roscados não podem ser reutilizados e a operação é trabalhosa. É frequentemente utilizado em situações importantes que exigem alta confiabilidade no travamento sem desmontagem.

• SoldagemA porca é soldada ao parafuso ou o fixador à peça de trabalho.

• LaçosAplique adesivos, como resina epóxi ou adesivo anaeróbico, na superfície da rosca correspondente. Após a cura do adesivo, ele adere firmemente às roscas, travando-as e impedindo seu afrouxamento. Diferentes adesivos possuem diferentes capacidades de fixação. Fixadores revestidos com resina epóxi apresentam alta resistência de adesão e não podem ser desmontados. Fixadores revestidos com adesivo anaeróbico podem ser desmontados, porém o adesivo remanescente na superfície da rosca após a desmontagem é difícil de remover e pode danificar a rosca, portanto, esses fixadores não devem ser reutilizados.

• Punção/RebitagemO método de rebitagem por punção é utilizado para causar deformação localizada no parafuso (ou porca) após o aperto, impedindo que se soltem. A conexão é confiável e pode ser usada em qualquer ligação que não exija desmontagem.

2. Dispositivos antiafrouxamento de fixadores mecânicos

Os fixadores mecânicos são usados ​​para fixar e prender peças roscadas às peças conectadas ou entre as peças roscadas, impedindo o afrouxamento. A vantagem desse método é a confiabilidade contra afrouxamento, cuja eficácia geralmente depende da resistência estática ou à fadiga do fixador mecânico (ou do próprio fixador, como a porca ranhurada). Suas desvantagens são o aumento do peso da conexão fixada, a dificuldade de fabricação e instalação, e a falta de flexibilidade na instalação, o que resulta em um custo relativamente alto. Devido à sua alta confiabilidade contra afrouxamento, ainda é amplamente utilizado em algumas peças importantes de produtos mecânicos e aeroespaciais.

• Pinos de chaveta com Porcas com fendaOs pinos de trava passam pelas ranhuras da porca e pelos furos na extremidade do parafuso para travar diretamente a porca e o parafuso. Eles podem ser usados ​​em peças móveis importantes em um estado de conexão frouxa, sem aperto (ou seja, sem aplicação de pré-carga), como na conexão das juntas móveis do joystick na cabine de veículos aeroespaciais e terrestres. Também podem ser usados ​​em peças particularmente importantes que exigem alta confiabilidade na prevenção de afrouxamento sob condições severas de vibração a longo prazo. Nesse caso, as porcas e os parafusos devem ser apertados com uma pré-carga adequada; caso contrário, na conexão frouxa e sem aperto, os pinos de trava ou as porcas sofrerão danos por fadiga, causando o afrouxamento e a falha dos fixadores. Esses acidentes ocorrem com frequência em muitas conexões submetidas a condições de trabalho severas.

• Arruela de abaUtilize uma arruela de aço simples ou dupla para fixar a porca e a peça conectada, ou duas porcas entre si. É uma solução confiável para evitar afrouxamento e pode ser usada em conexões antiafrouxamento em peças sujeitas a altas temperaturas. Comumente utilizada em componentes importantes de motores.

• Fio de travamentoUtilize um fio de aço para penetrar o pequeno orifício da cabeça do parafuso ou da porca, conectando vários parafusos ou porcas e travando-os. Embora a montagem seja mais trabalhosa, esse método ainda é utilizado em situações importantes, especialmente em peças críticas de produtos aeroespaciais, por ser confiável na prevenção de afrouxamento. Pode ser usado para evitar o afrouxamento de parafusos ou porcas em grupos.

3. Antiafrouxamento por aumento do atrito

O objetivo de evitar o afrouxamento é alcançado aumentando o atrito entre as roscas ou a cabeça do parafuso (ou porca) e a face da extremidade da porca, ou aumentando o atrito de ambos simultaneamente. Este método de evitar o afrouxamento é menos confiável do que os dois métodos anteriores, mas sua maior vantagem é não ser limitado pelo espaço de uso, podendo ser montado e desmontado repetidamente, permitindo uma montagem flexível, e alguns fixadores (como porcas autotravantes com anel de nylon e porcas autotravantes totalmente metálicas) atingiram um nível muito alto de confiabilidade contra afrouxamento. Portanto, este método de evitar o afrouxamento é amplamente utilizado no setor de fabricação de máquinas e na área aeroespacial.

• Porcas duplas:O método tradicional de montagem de porcas duplas consiste em apertar primeiro a porca interna, depois a externa e, por fim, inverter a posição da porca interna. Isso faz com que as roscas entre as duas porcas sofram uma leve deformação elástica, gerando atrito adicional para evitar o afrouxamento. Na prática, esse método não se mostrou confiável para evitar o afrouxamento de porcas duplas. Sua desvantagem é que, ao inverter a posição da porca interna, o sistema de fixação é aliviado, a força de aperto diminui e a capacidade de evitar o afrouxamento é reduzida. O novo método de montagem elimina o procedimento de "aperto inverso da porca interna". Em vez disso, aperta-se primeiro a porca interna e, em seguida, a externa, aplicando o mesmo torque de aperto em ambas as porcas. Dessa forma, a força de aperto do sistema de fixação pode ser mantida em um nível mais elevado. Testes nacionais e internacionais demonstraram que a capacidade de evitar o afrouxamento de porcas duplas com o novo método de montagem é significativamente melhorada. Dentre os diversos métodos de prevenção de afrouxamento para fixadores roscados, este é um dos que apresentam maior resistência à vibração e vida útil. Embora o uso de duas porcas aumente o peso, possui uma estrutura simples, bom efeito antiafrouxamento e pode ser usado em altas temperaturas, sendo por isso ainda utilizado em algumas aplicações importantes, como na prevenção do afrouxamento de conexões roscadas de motores, etc.

• Porcas flangeadas serrilhadas e parafusosA superfície de apoio sob a cabeça da porca e do parafuso é serrilhada. Quando a porca ou o parafuso são apertados, gera-se resistência por atrito entre a superfície de apoio e a peça conectada, especialmente quando as serrilhas estão embutidas na superfície da peça conectada, proporcionando uma fixação muito firme. O formato dos dentes das serrilhas da superfície de apoio e a força de aperto durante o aperto têm um efeito significativo no desempenho da fixação. Uma relação estável de torção-tensão e uma força de aperto suficientemente alta são pré-requisitos para que este fixador mantenha sua capacidade de fixação. Testes demonstraram que ele possui boas propriedades antiafrouxamento. Não pode ser usado com arruelas, nem em conexões roscadas que não suportem altas forças de aperto ou onde a superfície de conexão seja sensível a arranhões e corrosão. Ao usar este método antiafrouxamento, deve-se atentar para a compatibilidade de dureza. De modo geral, a dureza da peça fixada deve ser menor que a dureza do fixador.

• Porcas de travamento totalmente metálicas:A extremidade superior do corpo da porca é fechada com uma extremidade não circular ou uma extremidade ranhurada (esta última também chamada de porca de viga ranhurada) para deformar parcialmente a rosca. Após o parafuso ser rosqueado na porca, a extremidade da porca se expande para fora e a elasticidade da extremidade é usada para comprimir lateralmente o par de roscas, eliminando a folga da rosca, aumentando o atrito da rosca e travando firmemente o parafuso e a porca juntos. O efeito antiafrouxamento é bom, e a porca de viga ranhurada tem um desempenho antiafrouxamento ainda melhor. Quando usada com parafusos com maior precisão de rosca, o desempenho antiafrouxamento pode ser aprimorado; quando usada com parafusos com dureza superior à dureza da porca, a vida útil de montagem e desmontagem repetidas da conexão pode ser significativamente aumentada. Entre as porcas de travamento totalmente metálicas, a porca de viga ranhurada tem a melhor reutilização. Ela pode ser usada em qualquer peça de conexão de fixação, exceto em peças móveis.

• Porcas de travamento com inserto de nylon: Um anel de nylon é embutido na extremidade superior da porca, e o diâmetro interno do anel é ligeiramente menor que o diâmetro da rosca. Quando o parafuso é rosqueado, a rosca interna é comprimida para fora do anel de nylon, e o material extremamente elástico do nylon forma uma grande e estável resistência ao atrito com o parafuso, garantindo um travamento confiável. Possui bom desempenho antiafrouxamento e pode ser montado e desmontado repetidamente. É adequado para uso em locais sujeitos a impactos e vibrações severas. Pode ser usado com qualquer parafuso, de baixa a alta precisão, e também com qualquer parafuso, de baixa a alta resistência. A temperatura de operação é limitada pelo material do anel de nylon, geralmente entre -50 °C e +100 °C.

• Arruelas de pressãoA mola utiliza a tensão da mola para travar conexões roscadas. Suas vantagens são a estrutura simples, o baixo custo e a facilidade de uso. É amplamente utilizada para evitar o afrouxamento em peças não críticas de equipamentos eletromecânicos em geral. Como as arruelas de pressão têm baixa capacidade de evitar o afrouxamento, não são adequadas para uso em peças sujeitas a impactos e vibrações intensas; além disso, arruelas de aço galvanizado ou revestido com cádmio frequentemente apresentam fraturas por fragilização por hidrogênio tardia, causando riscos ocultos de difícil detecção e consequentes acidentes. Portanto, as arruelas de pressão não são utilizadas em aplicações críticas.

• Arruelas de pressão dentadasAo apertar porcas ou parafusos, os dentes das arruelas se achatam, aumentando a resistência ao atrito entre as roscas e a superfície de apoio, proporcionando um efeito de travamento para a conexão roscada. Como os dentes ficam embutidos na cabeça do parafuso (ou porca) e na superfície das peças conectadas, os danos causados ​​por eles aumentam a sensibilidade à corrosão e, em fixadores ou peças conectadas submetidas a alta tensão, esses danos podem causar rachaduras. Quando submetidas a grandes forças de aperto, os dentes das arruelas podem rachar ou quebrar.

• Michelle
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