Universidade Federal do Piauí

Centro de Engenharia de Produção – CT

Professor: Francismilton Teles

Manufatura Mecânica

Montagem Mecânica

Andressa Paiva

Fernanda Maria

Lucas Alencar

Marcelo Sérvio

Paulo Henrique

Teresina, Dezembro 2014

Montagem Mecânica Montagem mecânica consiste na utilização de diversos métodos para acoplar mecanicamente dois ou mais objetos. Ela pode ser categorizada em dois tipos: as que permitem desmontagem e as de junção permanente.

Existem muitos motivos que podem levar a montagem mecânica a ser priorizado em detrimento a outros processos, como a facilidade de montagem, que pode ser feita em muitos casos por pessoas sem especialização e ferramentas simples, além de permitir que maquinas muito grandes sejam diminuídas e tenham seu transporte facilitado. Outra grande vantagem é a facilidade de desmonte (quando possível), otimizando a manutenção quando necessária.

Tipos de Montagem Mecânica

1.Elementos de fixação rosqueados

Os Elementos de fixação formam a categoria mais importante da montagem mecânica, eles permitem a desmontagem em praticamente todas as suas aplicações; os elementos de fixação mais comuns são os parafusos e porcas.

Parafusos

O parafuso é uma peça metálica ou feita de matéria dura (PVC, plástico, entre outros), tem por finalidade ser o elemento de fixação de duas ou mais superfícies, combinadas ou em junções diferentes, podendo associar o uso de porcas ou através do efeito combinado de rotação e pressão (penetração por progressão retilínea) em um orifício destinado exclusivamente para recebê-lo, sulcado em sentido contrário ao espiral ou não.

Os parafusos são fabricados em uma variedade de roscas, formas e tamanhos padronizados. A especificação consiste no maior diâmetro nominal seguido do tamanho do passo (ambos em milímetros). Por exemplo, uma especificação 6-2 representa diâmetro 6mm e passo 2mm.

Por poderem ser criados com uma infinidade de “cabeças” diferentes, as ferramentas de trabalho podem ser afetadas, para que se possa usar um determinado tipo de parafuso pode ser necessário diferentes chaves de fenda (ou outra ferramenta de fixação).

Porcas : As porcas são elementos de fixação em conjunto com um parafuso, certos tipos de porcas apresentam ranhuras próprias para uso de cupilhas que servem para evitar que a porca se solta com vibrações.

Seus tipos variam de acordo com as roscas (que correspondem a do parafuso) e formato, sendo os mais comuns as porcas sextavadas, quadradas, recartilhadas (para apertos manuais) e borboleta (também conhecidas por "porcas de orelhas") para apertos manuais, auto travante e de pressão.

Elas podem ser usadas na transmissão de movimentos, como por exemplo, nos macacos de um carro onde o fuso gira e a porca se movimenta fazendo elevar a estrutura do macaco.

Outros Elementos de Fixação Roscados e Acessórios

Parafuso Prisioneiro: É um elemento com rosca externa, mas sem a cabeça usual do parafuso, pode possuir rosca em uma extremidade ou em ambas, o que possibilita a utilização de duas porcas para prendê-lo.

Insertos Roscados: São plugues com roscas internas feitas para serem inseridos sem rosca, podendo assim receber elemento de fixação com rosca interna. Normalmente usados em materiais de menor resistência.

Arruela: Na sua forma mais comum, não passa de um simples anel metálico plano, usado normalmente em conjunto com outros elementos de fixação roscados para garantir o aperto da junta mecânica. Entre suas diversas funções temos:

1 - Distribuir as tensões que se concentrariam nas porcas ou parafusos.

2 - Fornecer suporte para furos com grandes folgas nas partes a serem montadas.

3 - Aumentar o efeito-mola da junta.

4 - Proteger a superfície das peças.

5 - Selar a junta.

6 - Resistir ao desparafusamento inadvertido.

Tensões e Resistencia em Juntas Aparafusadas

A resistência de um elemento fixador é normalmente definida pelo limite de resistência tradicional e a resistência de prova, a tensão trativa máxima a qual um elemento de fixação com rosca externa pode sofrer antes de sofrer deformações permanentes.

Podemos calcular a tensão a qual um parafuso esta submetido dividindo a carga trativa pela área efetiva:

σ=FA

(σ = tensão, F = Carga, A = Área)

Vale lembrar que a área pode estar na forma métrica ou na forma Americana, dependendo disso ela será calculada de formas distintas.

Para a forma métrica usamos:

A=π4

(D−0,9382P) ²

Onde A = área, D = tamanho nominal em milímetros, P = passo da rosca.

O calculo da forma americana é dado por:

A=π4

(D−0,9734n

) ²

A = área, D = tamanho nominal em polegadas e n = numero de filetes da rosca por polegada.

2. Rebites

O rebite é um fixador mecânico metálico, semipermanente (a desmontagem acarreta a destruição do rebite). Antes de sua instalação, consiste num cilindro com uma cabeça em uma das extremidades, similar a um prego ou pino. Sua instalação é feita num orifício perfurado pré-perfurado, através do achatamento (deformação por golpes) da ponta, quando a espiga preenche o orifício, prendendo o rebite, expandindo-se até 1,5 vezes o seu diâmetro original e prendendo-o de forma definitiva.

Os rebites são utilizados essencialmente para juntas sobrepostas. A dimensão do furo em que o rebite será inserido deve ser muito próxima do diâmetro do próprio rebite. As instalações dos rebites podem ser feitas de diversas maneiras:

1 – Impacto: Um martelo pneumático golpeia sucessivamente para conformar o rebite.

2 – Compressão Uniforme: Na qual uma maquina aplica pressão constante sobre o rebite.

3 – Impacto e Compressão: Uma espécie de mistura dos dois processos

Uma vez instalado, o rebite apresenta uma cabeça em cada extremidade, que pode segurar a tensão de carga, paralela ao eixo da espiga. Para resistir a tensões de carga perpendiculares ao eixo, são usados tipos de parafusos especiais.

3. Métodos de Montagem: Ajustes com Interferência

Os métodos de montagem baseados em ajustes com interferência incluem: Ajustes prensados, ajustes por encolhimento e expansão, encaixe rápido e anéis de retenção.

Ajustes Prensados: Quando dois componentes apresentam entre si interferências em seu encaixe, exemplo: Um pino forçado em um orifício de diâmetro um pouco menor.

Encolhimento e Expansão: Utiliza-se duas peças que em temperatura ambiente possuem interferência, aquecendo uma das peças a dilatação permite o acoplamento, e depois de montada a peça é resfriada a temperatura ambiente.

Encaixe Rápido: Uma variação do ajuste com interferência, porém , ao invés de dilatação térmica se usa a deformação elástica de um material para se obter um “ajuste de tamanho temporário” o que permitiria a montagem.

Anel de Retenção: É um elemento usado para impedir o deslocamento axial, posicionar ou limitar o curso de uma peça deslizante sobre um eixo. Conhecido também por anel de retenção, de trava ou de segurança.

Fabricado de aço para molas, tem a forma de anel incompleto, que se aloja em um canal circular construído conforme normalização.

4. Outros Métodos de Fixação Mecânica Dignos de Nota

Além dos métodos de fixação tradicionais, existem diversos tipos adicionais, com aplicações mais especificas ou menos comuns, os mais utilizados são: Grampeamento por Maquina, costura e contrapino.

5. Moldagem de Insertos e Elementos de Fixação Integrada

Esses tipos de fixação formam união permanente entre as peças, modelando ou remodelando os componentes.

Insertos em Moldagens Fundidos: Baseado na introdução de algum componente em molde antes da moldagem ou fundição de uma peça, de modo que o componente se torne parte permanente do moldado ou fundido. Normalmente usado caso seja necessário a inserção de uma peça complexa.

Elementos de Fixação Integrais: Envolve a deformação de parte dos componentes de modo de modo a se interconectarem e formarem fixação mecânica.

Cripagem: Processo onde as bordas de uma peça são deformadas em volta de um outro componente acoplado. É um tipo de fixação integral.

6.Projeto Orientado a Montagem

Um conceito que vem recebendo bastante atenção ultimamente consiste em uma serie de diretrizes que visam à realização dos processos de fixação mecânicos da maneira mais simples possível. As diretrizes estipuladas são:

Utilizar o menor número possível de partes para reduzir a quantidade de montagens necessárias.

Reduzir o numero de elementos roscados separados, priorize encaixes rápidos. Padronização dos elementos de fixação na criação das partes, para facilitar

durante a montagem.

Reduzir dificuldades relacionadas ao posicionamento da peça, simplificando seu desenho, minimizando o numero de características que possam causar assimetria.

Evitar partes travadas, como ganchos, furos e ondulações.