01 EUmelhorar a distribuição de carga entre threads
Quando a porca padrão é usada, a distribuição da carga axial não é consistente.
Conforme ilustrado na Figura 1(a), a carga na primeira rosca é mais alta na superfície de apoio da porca e depois diminui.
A análise teórica e a experimentação demonstraram que quanto mais voltas houver, mais pronunciada se torna a distribuição desigual da carga. Após a 8ª a 10ª voltas, a rosca está essencialmente livre de qualquer carga.
Como resultado, uma porca mais grossa com mais voltas não aumenta a resistência da conexão.
Se a porca de tensão da Figura 1(b) for usada, a seção cônica de montagem da porca e da haste do parafuso sofrem deformação por tração, o que ajuda a reduzir a diferença no momento do parafuso entre a porca e a haste do parafuso e torna a distribuição de carga mais consistente .
A Figura 1 (c) mostra uma porca anelar, cuja função é semelhante à de uma porca de montagem.
02 Aanular ou reduzir o estresse adicional
Devido a práticas inadequadas de projeto, produção ou instalação, os parafusos podem sofrer tensões de flexão adicionais (conforme mostrado na Figura 2), o que afeta significativamente sua resistência à fadiga e deve ser evitado.
Por exemplo, ao instalar parafusos em superfícies ásperas, como peças fundidas ou forjadas, estruturas como saliências ou assentos escareados são frequentemente empregadas para fornecer superfícies de apoio planas após o corte (conforme ilustrado na Figura 3).
03 REduzir concentração de estresse
A raiz da rosca e a junção entre a cabeça do parafuso e a haste são pontos de concentração de tensão propensos à fratura.
A concentração de tensão na raiz da rosca tem um impacto significativo na resistência à fadiga do parafuso.
A concentração de tensão pode ser reduzida aumentando o raio do filete na raiz da rosca, adicionando um filete na área de transição da cabeça do parafuso (como mostrado na Figura 4(a)) ou cortando uma ranhura de descarga (como ilustrado nas Figuras 4(a)). b) e 4(c)).
04 Rreduzir a amplitude de tensão
Quando a tensão máxima em um parafuso permanece constante, quanto maior for a resistência à fadiga, menor será a amplitude da tensão.
Com a mesma carga de trabalho e pré-carga residual, reduzir a rigidez do parafuso ou aumentar a rigidez das peças conectadas pode reduzir a amplitude de tensão (como mostrado na Figura 5), mas requer aumentar a pré-carga.
As maneiras de diminuir a rigidez do parafuso incluem: estender o comprimento do parafuso de forma adequada, reduzir parcialmente o diâmetro do parafuso ou criar uma estrutura oca, como um parafuso flexível.
Um componente elástico (conforme ilustrado na Figura 6) instalado abaixo da porca também pode servir como parafuso flexível.
Um parafuso flexível tem alta capacidade de deformação, forte absorção de energia e é adequado para lidar com impactos e vibrações.
Para aumentar a rigidez do sistema conectado, não é recomendado o uso de uma junta com baixa rigidez. Em vez disso, é preferível utilizar um anel de vedação para a conexão de vedação, conforme ilustrado na Figura 7.
05 EUmelhorar o processo de fabricação
O processo de produção afeta significativamente a resistência à fadiga dos parafusos, especialmente para parafusos de aço de alta resistência.
Quando a rosca é laminada, o efeito do endurecimento por trabalho a frio resulta em tensão de compressão residual na camada superficial, a estrutura metálica é otimizada e a resistência à fadiga do parafuso é superior à do torneamento.
Métodos como carbonitretação, nitretação e shot peening podem melhorar a resistência à fadiga dos parafusos.
