Fizemos um artigo no passado, explicando a importância de se aplicar o torque correto em parafuso.
Apresentamos o conceito da força de pré carga que é gerada pela aplicação do torque, sendo essa força a mais importante para ser controlada em uma união parafusada.
Alguns métodos utilizados para “controlar” a força de pré carga são detalhados abaixo:
Os métodos mais precisos para a verificação da força de pré carga são os dois últimos da tabela acima (Alongamento e Extensômetro).
Neste artigo vamos apresentar o passo a passo para instalar o extensômetro em parafusos, para que no final seja possível ter um parafuso sensorizado pronto para o uso em alguma aplicação especifica onde seja necessário medir a força de pré carga.
Ao final de todas as etapas ele ficará como mostra a imagem abaixo:
Figura 1 - Parafuso sensorizado pronto para uso.
O extensômetro é instalado em um furo realizado no centro do parafuso, de acordo com a imagem abaixo:
Figura 2 - Extensômetro instalado dentro do furo do parafuso.
O passo a passo para a instalação do extensômetro no parafuso é o seguinte:
Figura 3 - Extensômetro sendo inserido no furo .
Figura 4 - Conexão com o fio externo.
Figura 5 - Parafuso sumetido a ensaio de tração para calibração do sensor.
Figura 6 - Setup para medição do parafuso sensorizado.
Figura 7 - Torque sendo aplicado no parafuso sensorizado.
A resposta de deformação do sensor durante a aplicação do torque pode ser visualizada abaixo:
Figura 8 - Gráfico de Deformação x Tempo.
Multiplicando a deformação pelo coeficiente de calibração, é possível obter a resposta da força de pré carga aplicada, conforme é mostrado abaixo:
Figura 9 - Gráfico de Força de Pré Carga x Tempo.
Em qualquer projeto que haja parafusos, o torque é calculado a partir da força de pré carga necessária para garantir que a união não se separe e que não haja flutuações de tensão no parafuso (já falamos sobre isso em nosso artigo).
No final das contas, o torque é uma maneira mais fácil, rápida e barata de se controlar, entretanto pode não ser preciso o suficiente.
Agora, faremos o inverso, vamos aplicar 30N.m no parafuso sensorizado e calcular a força de pré carga teórica para posteriormente compará-la com o valor obtido pelo sensor.
Figura 10 - Torque sendo aplicado no parafuso.
Para o experimento, utilizamos um torquímetro de vareta, que não é nada preciso devido principalmente a sua dificuldade de medição.
Figura 11 - Marcação de 30N.m no torquímetro.
A força de pré carga teórica pode ser calculada pela equação abaixo:
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O coeficiente de torque depende da maciez da superfície, acurácia e grau de lubrificação, em outras palavras, é um coeficiente que mede todos os atritos envolvidos durante o aperto do parafuso.
A grande variação das amplitudes de pré carga, se dá por conta dos valores que podem ser utilizados para este coeficiente. Já é fácil imaginar que esse fator pode variar drasticamente se a rosca de um parafuso estiver limpa ou suja, lubrificada ou enferrujada, e assim por diante.
Geralmente, o valor do coeficiente de torque nominal é adotado entre 0,15 a 0,3. Para este experimento adotaremos 0,2.
Fazendo esse cálculo para o parafuso em questão, temos:
De acordo com o gráfico de pré carga do parafuso sensorizado, o valor da pré carga relativo aos 30N.m é obtido no patamar mostrado abaixo:
Figura 12 - Força de pré carga do parafuso sensorizado.
O valor de pré carga é de 7.140,0N.
Fazendo o comparativo entre os valores de pré carga obtidos pelo torquímetro de vareta e o parafuso sensorizado, temos:
A variação é maior que 100%!!
A interpretação desses valores deve ser feita da seguinte forma:
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Conseguiu entender na prática? Se ficou alguma dúvida, deixe seu comentário...
Não é à toa que empresas automobilísticas, aeronáuticas entre outras que precisam garantir um torque correto em componentes gastem milhões para controlar esse parâmetro.
A Ensus é especializada na fabricação de parafusos sensorizados, podendo oferecer o serviço de instalação, calibração e medição de parafusos de acordo com a especificação do cliente.
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Contate-nos através do e-mail atendimento@ensus.com.br para saber mais sobre esses serviços.
Confira também nosso canal no YouTube para ver um pouco mais como trabalhamos.
Excelente Artigo Guilherme, parabéns!
Nos temos algumas aplicações especiais em nossos processos, como torque de parafusos que são responsáveis pela União da asa a fuselagem!!
Sempre utilizamos bons torquimetros (Snap on) todavia nunca verifiquei nos procedimentos do manual de manutenção a necessidade de verificar a força de pré carga.
Desta forma, duas perguntas:
1 - Deveríamos começar a fazer esse estudo, para nossas aplicações?
2 - Caso verifiquemos que a Fpc teórica seja menor que a verificada no set test, podemos alterar o valor do toque recomendado nos manuais sem problemas jurídicos casa haja um incidente e seja verificado que o torque está diferente do recomendado no manual?
Muito obrigado pelo comentário, Orestes.
1 – Deveríamos começar a fazer esse estudo, para nossas aplicações?
Por você trabalhar com manutenção, acredito que vocês sigam a recomendação de torque (valor e instrumentos) que o fabricante da aeronave exige. Dessa maneira, a validação dessa pré carga e torque já deve ter sido feita pelo fabricante e não vejo necessidade de vocês fazerem isso. A menos que vocês desconfiem que o torque aplicado esteja errado, ou se depararem com algum tipo de falha nesses parafusos – de qualquer maneira vocês não podem alterar a especificação do fabricante – será um teste para o conhecimento de vocês.
2 – Caso verifiquemos que a Fpc teórica seja menor que a verificada no set test, podemos alterar o valor do toque recomendado nos manuais sem problemas jurídicos casa haja um incidente e seja verificado que o torque está diferente do recomendado no manual?
Essa questão tem a ver com a responsabilidade e garantia da aeronave o que cabe ao meu ver para o fabricante. De maneira alguma acho que os valores que vocês acharem em testes pode ser usado como referência para a aplicação do torque.