Torque Recomendado para Fixadores Metálicos
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Com graduação em Engenharia de Produção e mais de uma década de experiencia na indústria de fixadores metálicos, minha paixão pela tecnologia, tanto em hardware quanto em software, sempre foi evidente.
A habilidade de unir o conhecimento técnico adquirido na engenharia com a linguagem de programação sempre me fascinou.
Apesar de ter uma experiência limitada em programação, decidi mergulhar na linguagem C# para criar uma aplicação em Windows Form. Meu objetivo principal é fornecer orientações valiosas sobre a importância do torque recomendado em elementos de fixação para os profissionais da engenharia.
A aplicação que desenvolvi tem a função de oferecer de forma orientativa o torque adequado para cada tipo de fixador.
É importante ressaltar que o torque varia consideravelmente devido ao coeficiente de atrito, e é por isso que não existe uma norma regulamentadora que estipule o torque para cada fixador.
Essa ferramenta foi concebida para simplificar o trabalho dos engenheiros, oferecendo diretrizes precisas para garantir a segurança e eficácia das fixações em diferentes situações e contextos de aplicação.
Cálculo de Torque Recomendado
Sobre: Izaelvis Taimyller
T = K . D . W
À primeira vista, a fórmula para determinar o torque de um fixador pode parecer simples, mas sua interpretação e aplicação podem ser desafiadoras. Assim como em muitos cálculos, há uma série de variáveis e considerações a serem feitas para garantir que o resultado final seja preciso e adequado para a aplicação específica. A chave está em entender não apenas a fórmula em si, mas também o contexto em que está sendo aplicada e como cada variável afeta o resultado final.
Vamos primeiro interpretar a formula onde:
T - Resultado esperado do torque
K - Coeficiente de atrito
D - Ø nominal em metros
W - Carga de montagem
Mas, para alterar os valores precisamos antes entender as variáveis e conhecer nosso fixador.
Vamos utilizar de exemplo um parafuso sextavado 3/8”-16UNC, Grau 2 de resistência e acabamento superficial Zincado Branco.
Logo vimos que a bitola do parafuso é de 3/8”-16UNC, portanto convertendo polegada em metros temos 0.009525.
A especificação grau 2 vem da norma J429 que nos informa que o mesmo não necessita ser temperado, mas que precisa suportar uma resistência a tração de 74000 Psi.
Para facilitar nosso cálculo vamos converter Psi em Kgf/mm² que resulta em 52,03 Kgf/mm².
Estas informações normativas são disponibilizadas pelo departamento de qualidade de seu fornecedor.
A mesma norma cita a secção de área do parafuso que é de 49,67mm², informação que vamos usar no cálculo.
Para continuarmos com nosso cálculo devemos nos lembrar que nunca consideramos carga de montagem com o valor de resistência a tração, pois o mesmo é o momento em que o parafuso se rompe, o que não é interessante em nenhuma aplicação. Desta forma usamos a seguinte regra. Para itens temperados utilizamos 70% da resistência a tração e para itens que não possuem tempera usamos somente 50% da resistência a tração, que nos garante estar abaixo do limite de escoamento da peça. Para nosso cálculo atual vamos considerar 50%, já que utilizamos um parafuso grau 2.
Calculando variáveis:
K = 0,15. Este valor foi considerado após muito estudo. (Informação disponível em nosso programa).
D = 0.009525 informação convertida de 3/8” para metros.
E por último W que para mim é a etapa mais difícil de se explicar. Primeiro vamos aplicar 50% da resistência a tração para ficarmos abaixo do limite de escoamento.
52,03x0,5 (50%) = 26,015 Kgf/mm².
Se atente a informação mm² do resultado acima. Esta informação nos diz que cada milímetro quadrado do diâmetro do parafuso suporta 26,015Kgf.
Portanto calculamos a carga de montagem de 26,015 x 49,67 (seção de área) = 1292,16.
Substituindo valores:
T = K . D . W
T = 0,15 x 0.009525 x 1292.16
T = 1,85 Kgf.m de torque recomendado. Para converter este valor em N.m multiplicamos este valor por 9.81 = 18,1 N.m
Torque calculado: 1,85 Kgf.m ou 18,1 N.m.
Lembrando que os valores são recomendados, pois riscos, rugosidade, lubrificação influem diretamente nos valores de torque.
Torque adequado é crucial.
Garante que o parafuso esteja devidamente apertado, reduzindo o risco de falha ou afrouxamento. Isso é especialmente importante em aplicações críticas, como na construção de veículos, aviões ou equipamentos industriais.
Integridade estrutural:
Ajuda a garantir a integridade estrutural das peças conectadas pelo parafuso.
Se o torque for muito baixo, pode haver folga entre as peças, comprometendo sua estabilidade. Se for muito alto, pode ocorrer deformação das peças.
Distribuição uniforme da carga:
Distribui uniformemente a carga entre as roscas do parafuso e a superfície da porca ou do furo roscado.
Isso minimiza o risco de danos às roscas e evita o aperto excessivo em uma área específica.
Prevenção de vazamentos:
Em aplicações que envolvem vedação, como em conexões de tubos, um torque adequado é essencial para garantir que a junta de vedação
seja comprimida corretamente, evitando vazamentos.
Padronização:
O uso de um torque específico conforme as especificações do fabricante ajuda a garantir consistência e padronização nos processos de montagem.
Isso é fundamental para a qualidade do produto e para garantir que ele atenda aos padrões de desempenho e segurança.
Em resumo, um torque adequado é fundamental para garantir a segurança, integridade estrutural e confiabilidade de montagens mecânicas em uma variedade de aplicações.
O impacto do coeficiente de atrito
Considere um cenário com um parafuso galvanizado, há décadas fixado em uma máquina e exposto ao tempo, resultando em considerável corrosão.
Quando surge a necessidade de removê-lo, mesmo com grande esforço, o parafuso permanece firmemente preso. Diante da pressão para remover a máquina, optamos por utilizar uma alavanca para ampliar a força e soltar o parafuso. No entanto, para nossa frustração, o parafuso se rompe, complicando ainda mais a tarefa.
Para compreender o ocorrido, é essencial considerar conceitos como resistência à tração e limite de escoamento. No exemplo mencionado sobre a quebra do fixador, a falha não reside no fixador em si, mas sim no fato de exceder a resistência à tração especificada pela norma. Como isso aconteceu? Devido ao alto coeficiente de atrito gerado pela corrosão severa, o torque necessário para soltar o parafuso ultrapassou sua resistência à tração, levando à sua quebra.
Agora, imagine uma abordagem diferente: em vez de uma alavanca, foi aplicado um óleo lubrificante para redução do coeficiente de atrito do fixador. Esse procedimento diminui o esforço necessário para a remoção do parafuso, sem danificar o fixador que nos leva para a zona abaixo do limite de escoamento.
Em suma, o torque necessário para apertar ou soltar um parafuso está diretamente ligado ao coeficiente de atrito entre as superfícies do parafuso e da porca. Quanto maior o atrito, maior o torque necessário. Atualmente, dispomos de uma variedade de acabamentos, como galvanização a fogo, zinco eletrolítico, organometálico e polidos, que influenciam significativamente o coeficiente de atrito.
Embora tenha sido uma explicação resumida, é importante ressaltar que a complexidade desse assunto poderia preencher um livro.
