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TORQUE EM PARAFUSOS…. QUAL A IMPORTÂNCIA?

Postado em 22 de maio de 2018 por

TORQUE EM PARAFUSOS…. QUAL A IMPORTÂNCIA??

 

A união por parafusos é um dos elementos de ligação mais comum em projetos mecânicos. Esse tipo de união consiste basicamente em um parafuso e partes a serem unidas.

Figura 1 –  União parafusada

Para que a união seja realizada, é necessário aplicar uma força de pré carga no parafuso, fazendo com que as peças sejam comprimidas (força de união).

A força de pré carga é atingida através do torque aplicado no parafuso, podendo ser controlado de várias maneiras.

A força exercida por uma chave de aperto é convertida em uma força axial no parafuso, fazendo com que ele se “alongue” durante a aplicação da força. Por estar na região elástica do material, o parafuso tende a retornar a seu comprimento inicial, porém é “limitado” pelas roscas engajadas entre as peças, gerando dessa maneira a força de compressão nas partes unidas.

Figura 2 – Direção da Força

 

ENTÃO QUANTO MAIS EU APERTAR MELHOR CERTO???

NÃO ERRADO!!!

Como dito anteriormente, a força de aperto da união parafusada é gerada quando as tensões atuantes no parafuso estão dentro do limite elástico do material, fazendo com que a força de compressão na união exista justamente pela característica do material “tentar” retornar a seu comprimento inicial.

Caso o parafuso seja apertado demais, o material começa a entrar na zona plástica do material, fazendo com que as deformações sejam irreversíveis, não gerando a força de compressão necessária para a junta.

Figura 3 – Curva tensão – deformação de um aço carbono

 

Diante dessas informações pode-se concluir que a pré carga é o fator mais importante a ser controlado e que o torque aplicado é uma maneira de atingir a pré carga desejada.

Mas então, como calcular o torque a ser aplicado na união parafusada?

Torque para obter pré carga:

Ao apertar um parafuso com uma chave dinamométrica (torquímetro), que é um dos métodos mais fáceis e comuns, a pré carga é atingida quando o valor do torque chega ao valor pré-determinado em projeto.

A relação entre pré carga e torque, é dada por:

Onde:

  • T – Torque;
  • Kt – Coeficiente de torque;
  • dnom – Diâmetro nominal do parafuso;
  • Fpc – Força de pré carga;

Onde Kt é calculado por:

Onde:

  • rt – raio médio da rosca;
  • rc – raio médio do colar de contato;
  • ft – coeficiente de atrito entre as superfícies da rosca;
  • fc – coeficiente de atrito entre as superfícies da cabeça do parafuso e porca;
  • λ – Ângulo inicial;
  • α – semi ângulo da rosca;

O coeficiente de torque depende de alguns fatores como grau de lubrificação, dimensional e limpeza das roscas, entre outros fatores que possam gerar de alguma forma mais ou menos atrito entre as peças em contato.

Shigley fornece uma tabela de coeficientes de torque com base na condição do parafuso, tabela essa que também é recomendada por distribuidores da Bowman:

E se eu te disser que controlar o torque ainda não é tão preciso para garantir o bom funcionamento da junta, você acredita?

Note que  Kt varia entre 0,12 a 0,30, o que nos fornece uma grande variação na pré carga aplicada. Considerando um parafuso M12 e aplicando um torque de 57N.m, a variação da pré carga é na ordem de 150%, veja abaixo:

O que ocorre na prática é que para cada situação existe um valor de Kt, fazendo com que a utilização de torquímetro não seja um método preciso para controlar a pré carga.

Portanto, o controle de aperto dos parafusos utilizando torquímetro pode deixar a desejar, e em situações onde é necessário controlar com mais precisão a pré carga de parafusos, existem outros métodos recomendados:

  • Torque Ângulo – Controla a força de pré carga através do ângulo de giro do parafuso. Conhecendo-se o passo do parafuso é possível estimar o alongamento e força de pré carga através da rotação do mesmo.
  • Alongamento do Parafuso – medindo o alongamento do parafuso com aparelhos de ultrassom específicos para esse propósito, é possível calcular a força de pré carga aplicada.

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José Guilherme

José Guilherme

Engenheiro Mecânico pela Universidade Presbiteriana Mackenzie e pós-graduado em Análise Estrutural utilizando o Método dos Elementos Finitos pelo Instituto ESSS....
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