Tcnicas de aperto

Tcnicas de aperto

Tcnicas de aperto e o uso combinado do controle de gradiente Parte 1Muitos so os mtodos utilizados para a montagem de componentes, mquinas e dos mais variados equipamentos dos quais, hoje, fazemos uso na indstria e em nosso dia-a-dia. Quando nos referimos montagem em que fazemos uso da unio por aplicao de parafusos (uma das mais antigas e tradicionais maneiras de se unir as partes), diversos mtodos de aperto so hoje comumente utilizados em diferentes ocasies, dependente de uma relao de custo/benefcio, conforme a preciso desejada e o grau de controle necessrio, a fim de se garantir o alcance de um nvel requerido de fora de unio a ser gerada por um dado parafuso.

Foto a direita: Eng. Marcos Leite

Como exemplo dos mtodos aplicados, hoje, na indstria e afins, podemos citar:

Aperto por Torque

Aperto por Torque x ngulo

ApertoControlado porGradiente de Aperto (no escoamento - "Yield" - e alm)

Aperto por Controlede Alongamento

Aperto por Torque Controlado

Utilizado em montagens onde o aperto ocorre dentro da zona linear de deformao do parafuso (zona elstica), dos mais antigos, um dos mais comuns e menos custosos mtodos de juno (ainda hoje em uso) o Aperto por Torque Controlado. usado em aplicaes onde uma maior tolerncia ao erro (uma maior disperso no grau de aperto) permitida; de forma que, devido ao seu baixo custo operacional, torna-se a melhor ou a mais adequada opo.

Assim a equao de Torque fica:

Na equao geral de torque acima, tem-se: p como sendo o passo da rosca, G como sendo o coeficiente de atrito presente entre as superfcies de contato do filete de rosca do parafuso e da pea, como sendo o ngulo de abertura do filete de rosca, d2 como sendo o dimetro de flanco (primitivo) da rosca, DKm como sendo o dimetro mdio de arrasto da rea de assentamento sob a cabea do parafuso, K como sendo o coeficiente de atrito presente entre as superfcies de contato do apoio da cabea do parafuso e da pea, e o ngulo do apoio da cabea do parafuso, caso este no seja plano. A equao abaixo representa a verso simplificada mais comumente vista, especfica para parafusos com assentamento plano sob a regio de apoio da cabea do parafuso e considerando-se roscas com ngulo de abertura de filete = 60.

Nota-se que o aperto por Torque Controlado totalmente dependente das condies de atrito (K, G) presentes na relao parafuso/contra-pea. Como pode-se observar, ao se avaliar a equao de torque, para um pr-fixado torque de aperto desejado, o grau de fora de aperto obtido, varia ou fica dependente da intensidade do coeficiente de atrito combinado cabea/ rosca (K, G). Ou, do mesmo modo, para uma dada fora final de aperto desejada, uma grande disperso entre o torque mximo (para atritos mximos) e o torque mnimo (para atritos mnimos) estar presente; tornando o mtodo de baixa preciso. Esta disperso ser to maior quanto maior for o torque (e, consequentemente, a fora) necessrio ao fechamento da unio (como pode ser observado na figura 45, acima, representando uma janela de aperto Torque x Fora).

Aperto por Torque x ngulo

Como resultado da evoluo da indstria e da necessidade crescente de reduo de peso e de consumo de combustveis e, em paralelo, de se garantir (por razes de projeto) uma maior uniformidade no grau de aperto de um conjunto multi-aparafusado (de forma a se reduzir possveis deformaes estruturais), em aplicaes onde o custo/benefcio for compensador (posto ser um mtodo que necessita do uso de equipamento informatizado/ computadorizado para seu monitoramento e controle; sendo, portanto, um mtodo de custo operacional mais elevado), se faz hoje uso do mtodo de aperto por Torque x ngulo.

Neste, como pode ser visto nos grficos acima, d-se um pr-aperto por torque controlado, apenas com a finalidade de se garantir o prvio encosto dos componentes a serem fixados (quando cruzado o momento de ligao ou snug point). Aps o pr-torque, o aperto segue sendo executado atravs da aplicao de um ngulo de giro controlado. Iniciado o controle por ngulo, no mais o sistema influenciado pelas condies de atrito presentes; o que resulta em maior preciso e controle no aperto. A menor disperso de fora de unio, e o menor grau de erro no aperto, caracterstico deste processo, torna possvel que este seja executado tambm na zona plstica do parafuso (sua zona no linear); sem risco de ocorrer a ruptura do parafuso. Sendo, assim, um mtodo capaz de fazer uso do mximo da capacidade de um parafuso.

Um mtodo de alto rendimento, que torna possvel o uso de parafusos de menor bitola do que os usados em aperto por Torque Controlado; posto que o grau de erro a ser tolerado resulta ser menor que no mtodo anterior. Tanto o pr-torque como o ngulo final de aperto, devem ser definidos previamente em ensaios de laboratrio; para que estes atinjam o nvel de fora necessria montagem, conforme estipulado em projeto. E este pr-torque dever ser o menor possvel, de forma a se reduzir ao mximo o grau de disperso que ser causado por este (como resultado da disperso dos atritos presentes) ao final do aperto angular. (Ao se examinar o grfico de uma janela de aperto por torque, como a apresentada no incio do texto - figura 45 -, evidencia-se como a disperso de atrito e do torque cresce medida que o aperto avana).

Aperto por controle de alongamento

O aperto por Torque x ngulo controla o grau ou ngulo de giro (monitorando o torque) de um parafuso durante a montagem de um conjunto. Assim, de forma direta, devido a relao entre o ngulo de giro e do quanto o parafuso avana pela relao ngulo de giro/passo do filete da rosca, o grau de alongamento do parafuso tambm est sendo monitorado. E o alongamento do parafuso diretamente proporcional intensidade da fora de trao presente e agindo neste. Assim, pode-se dizer que o aperto por Torque x ngulo no deixa de ser um aperto por alongamento controlado; ao seu modo.

Porm, para montagens onde os atritos presentes entre as partes (devido s dimenses dos componentes parafusos e seu acessrios porcas e afins - que possuem bitolas iguais ou maiores de 40 mm em dimetro) podem atingir nveis que tornem invivel a montagem por toro do parafuso, faz-se uso de mtodos de trao pneumtica. Onde os parafusos so tracionados, sucessivamente (e repetidamente, de modo a ser absorver e de se reduzir ao mximo possvel o relaxamento do sistema), at atingirem um grau de alongamento correspondente fora de aperto desejada ao final da montagem. A cada etapa de trao, a porca girada livre at o seu encosto na superfcie de contato da contra-pea; assim, reduzindo-se sensivelmente o atrito que estaria presente; caso esta estivesse em contato permanente com a pea durante seu movimento.

Aperto por Gradiente

A montagem por controle do Gradiente de Aperto encarado como uma variante do j mencionado aperto Torque x ngulo computadorizado, pois baseia-se neste princpio. Como de se esperar, Torque x Fora tm uma relao linear; o que facilmente demonstrado numa mquina de torque x tenso. Tambm, do mesmo modo, atravs de montagens apropriadas, demonstra-se que so lineares (quando na zona elstica) as relaes de

fora x ngulo e torque x ngulo.

Da relao incremento de torque x incremento de ngulo, obtm-se um quociente diferencial a partir do momento de ligao (Snug Point, o instante em que se tem o encosto ou contato entre as partes da juno). Este quociente diferencial ento armazenado na memria. A partir do momento de ligao, o quociente permanecer na memria at o limite de escoamento (Rp0,2), quando ento, devido uma modificao da relao torque x ngulo, comear a cair. Assim, um conveniente algoritmo poder ser definido para cada aplicao de modo a:

Este procedimento torna-se, literalmente, independente dos coeficientes de atrito; sendo influenciado somente pela variao da resistncia efetiva do lote de parafusos utilizados, como resultante das condies de tratamento trmico destes. At o limite de escoamento, o torque de aperto dado por ngulo de rotao e registrado junto a um sistema computadorizado. Quando um parafuso pr tensionado na regio elstica, o torque de aperto aumenta proporcionalmente ao ngulo de rotao . A inclinao da curva torque x ngulo praticamente constante. To logo seja ultrapassado o limite de escoamento, o aumento do ngulo torna-se maior que o aumento do torque aplicado. Ento, o aparafusamento interrompido. O ponto de interrupo do aperto definido previamente, em ensaios de laboratrio, conforme a carga final desejada aplicao.

um mtodo que apresenta, do mesmo modo como o de aperto por Torque x ngulo, seu melhor aproveitamento quando utilizado do limite de escoamento para adiante; dentro da zona plstica. Porm, no h nenhum impedimento para que qualquer destes mtodos angulares seja utilizado quando o parafuso ainda se encontra em sua zona elstica (excetuando-se a avaliao de condies de custo/benefcio envolvidas)

Este artigo continua na prxima edio