Um parafuso e uma porca são usados juntos como uma força de compressão para manter os materiais conectados. As roscas das porcas funcionam com as roscas dos parafusos para aplicar força em ambos os lados do material fixado. Essa tensão é chamada de Pré-carga do Parafuso, que é a compressão criada quando a porca é apertada contra o parafuso (ou vice-versa).
Quando uma carga (peso) é colocada em um parafuso, ela é limitada à quantidade de carga que o parafuso pode suportar antes de falhar. No entanto, quando um parafuso é apertado contra um material, permite que o parafuso distribua a força através do material , então o próprio parafuso suporta apenas parte da carga. Isto significa que um parafuso pode suportar uma carga significativamente maior quando a quantidade certa de tensão é aplicada. Essa tensão é conhecida como pré-carga.
Carga: A quantidade de força que atua em um conjunto de fixadores
Pré-carga: A quantidade de tensão (compressão) necessária para distribuir a força de uma carga em um conjunto de fixadores
Carga de trabalho: a carga colocada na montagem quando ela estiver pronta para execução
Pré-carga do parafuso – A tensão criada quando a porca é apertada em um parafuso para manter dois materiais juntos. Quando a tensão atinge a pré-carga ideal, a carga de trabalho (carga adicionada após a montagem ser criada) colocada em um parafuso será distribuída nos materiais de instalação, de modo que o parafuso não absorva toda a carga.
Os resultados da pré-carga do parafuso:
- Se o conjunto estiver solto (a pré-carga não for aplicada corretamente), a carga externa apenas aumentará a carga no parafuso. Isso resultará na quebra do parafuso.
- Se o conjunto estiver apertado (a pré-carga correta foi aplicada), a carga fará com que o parafuso se deforme apenas pela distribuição da carga através do parafuso e da porca.
Como funciona a pré-carga do parafuso
Os parafusos são ferramentas incríveis, mas na verdade não são tão fortes quanto pensamos. Quando você olha pela primeira vez para um grupo de parafusos com uma carga de trabalho anexada, parece que o parafuso está sustentando toda a carga sozinho. Este não é o caso.
Quando um parafuso tem pré-carga, ele é capaz de distribuir a carga de trabalho pela placa próxima à cabeça do parafuso. Chamaremos isso de placa de apoio. Isto significa que um grupo de parafusos instalado corretamente pode suportar uma carga muito mais pesada porque distribui a força para longe de si mesmo. Quando uma carga de trabalho é aplicada a um conjunto de fixadores que não foi pré-carregado, a força total é aplicada apenas ao parafuso, o que torna a falha muito mais provável.
Por que a pré-carga do parafuso é tão importante?
Conforme discutido anteriormente, sem a pré-carga do parafuso, toda a estrutura seria totalmente dependente do parafuso para suportar o peso. Quando a pré-carga é aplicada, são necessários muito menos parafusos, pois o material (placa de apoio) desempenhará um papel significativamente maior no suporte da carga de trabalho. No entanto, isto não é uma panacéia; uma carga de trabalho ainda pode exceder a pré-carga do parafuso, o que pode causar falha do parafuso, falha da placa de suporte ou ambas.
Maneiras simples de determinar a pré-carga do parafuso
- Use uma chave de torque para obter o torque ideal
- Embora esta não seja uma medição verdadeira da pré-carga do parafuso, se um parafuso for ajustado com seu torque ideal, pode-se presumir que ele esteja próximo da pré-carga correta. A razão pela qual este método não é facilmente aceito é porque o torque será diretamente afetado pelo material em que é girado. Um material mais áspero produzirá mais atrito, o que aumentará o valor do torque, reduzindo a tensão de pré-carga. O oposto também é verdade. Você pode atingir o torque ideal sem atingir a pré-carga ideal (e vice-versa). Em última análise, depende do material, e é por isso que este método não é exato, mas é um palpite decente.
- Use arruelas indicadoras de pré-carga
- Arruelas que indicam pré-carga são arruelas projetadas para girar até que uma certa quantidade de carga seja aplicada. Desta forma, quando a máquina de lavar já não estiver a girar livremente, a pré-carga é satisfeita. Esta é uma maneira muito mais fácil de determinar se a compactação correta foi alcançada.
- Use arruelas indicadoras de tensão dianteira
- Essas arruelas têm pequenas saliências que se achatam quando a pré-carga é atingida. Depois de achatado, um calibrador de lâminas é usado para garantir que o eixo do parafuso não esteja acessível mais do que 50% abaixo da arruela (de preferência menos).
- Use arruelas indicadoras de tensão direta de silicone
- Essas arruelas funcionam de forma semelhante às arruelas indicadoras de tensão direta acima. Essas arruelas têm pequenas reentrâncias nas quais é preenchida uma pasta de silicone. À medida que a porca aperta contra eles, o silicone começa a vazar pelas laterais da arruela. Para identificar quando a pré-carga ideal é alcançada neste tipo de arruela, a quantidade de reentrâncias na arruela menos uma deve ser exposta nas laterais. Por exemplo: Se houver 6 reentrâncias, pelo menos 5 deverão ser expostas. 6 recessos – 1 recesso = 5 (a pré-carga foi atingida)
- Aperte até ficar confortável e, em seguida, aperte graus “X”.
- Uma abordagem menos confiável é apertar a porca até ficar firme e, em seguida, apertar a porca em graus “X”. Por exemplo, uma recomendação de 90 graus seria assim: Gire a porca na montagem até que ela fique firme contra o material. Prenda a chave na porca e gire-a um quarto de volta (90 graus). Este método fornecerá uma pré-carga quase precisa.
Então, o que a pré-carga do parafuso faz?
Em última análise, a pré-carga do parafuso permite que um parafuso totalmente apertado sobreviva em uma aplicação onde uma montagem sem torque ou solta falharia muito rapidamente. Quando apertada, a junta fornece um canal para a força fluir através dos próprios materiais de montagem. Isto significa que o próprio conjunto do parafuso está apenas sob uma parte da força de carga de trabalho. Embora você não possa olhar para um parafuso e ver essa transferência ocorrer, a pré-carga permite que os parafusos sobrevivam a aplicações muito mais rigorosas.
