A ascensão dos parafusos flangeados: por que os modelos com arruelas estão desaparecendo?
As arruelas têm sido, por muito tempo, uma ferramenta auxiliar indispensável para engenheiros em operações de aperto. Sua principal função é proteger a superfície de contato durante o aperto, evitar esmagamento e danos causados pelo contato direto e distribuir a carga de forma adequada sob a cabeça do parafuso e a porca, garantindo uniformidade e estabilidade no aperto. No entanto, com o avanço da tecnologia e o desenvolvimento da prática de engenharia, as arruelas têm sido gradualmente substituídas por... parafusos de flange Em algumas aplicações. Hoje, vamos analisar em detalhes os motivos por trás dessa mudança.
Primeiramente, precisamos esclarecer que o uso do torque para controlar indiretamente a força de aperto do parafuso é o método mais comum na prática da engenharia. Esse método é simples, fácil de implementar e bem conhecido pelos engenheiros. No entanto, na operação real, não é difícil constatar que o atrito entre a rosca e a cabeça do parafuso consome a maior parte do torque de aperto. Isso significa que, embora apliquemos um torque considerável, a parcela efetivamente convertida em força de aperto real é, na verdade, bastante limitada.
Nesse contexto, os problemas causados pelas arruelas são particularmente evidentes. Como a dureza das arruelas padrão é geralmente menor que a de parafusos e porcas, elas são propensas à deformação plástica sob alta tensão. Essa deformação não só causa o colapso da própria arruela, como também pode afetar a força de aperto do parafuso, resultando em perda dessa força. Em contrapartida, parafusos de flange não apresentam esse problema. Sua superfície de apoio mantém a mesma dureza geral do fixador e pode manter uma forma e desempenho estáveis sob alta tensão.
Além disso, o furo de folga no projeto da arruela também pode causar uma série de problemas. Para evitar interferência com o arco de transição sob a cabeça do parafuso, a arruela precisa ter um furo de folga relativamente grande. No entanto, esse furo de folga pode fazer com que o centro da arruela se desvie do eixo do parafuso durante o aperto, resultando em carga excêntrica e concentração de tensão localizada. Isso não só aumenta o risco de amassamento e danos à junta, como também pode afetar a estabilidade e a segurança de todo o sistema de fixação.
Outro problema que merece atenção é o fenômeno da rotação da arruela. Durante o aperto, a arruela às vezes gira na superfície de contato com a porca. Essa rotação altera a relação entre o torque aplicado e a força de aperto do parafuso, resultando em uma perda significativa dessa força. A menos que haja observação e monitoramento cuidadosos durante o aperto, é difícil detectar e corrigir esse problema a tempo.
Por fim, o uso de arruelas também aumenta o número de superfícies de contato na junta. Em nível microscópico, o encaixe entre essas superfícies de contato pode levar a uma perda de força de aperto. Isso é especialmente verdadeiro quando as peças da junta são pressionadas em contato pela primeira vez. Para superfícies de contato metal-metal, essa perda geralmente fica entre 0,002 e 0,006 mm. Para superfícies pintadas, o efeito de encaixe é ainda mais pronunciado. Portanto, o uso de arruelas exacerba esse efeito e reduz ainda mais a força de aperto dos parafusos.
Em resumo, podemos ver que, embora as arruelas desempenhem um papel importante nas operações de fixação tradicionais, seus problemas não podem ser ignorados. Em contrapartida, parafusos de flange Os parafusos flangeados apresentam maior estabilidade, melhor confiabilidade e menores custos de manutenção. Portanto, cada vez mais engenheiros estão optando por substituí-los por fixadores tradicionais com arruelas. Naturalmente, durante o processo de substituição, é necessário ajustar o torque de instalação original para garantir a otimização da fixação.
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