Introdução às arruelas de pressão
Na indústria de parafusos, as arruelas de pressão são comumente chamadas de “almofadas elásticas” ou “almofadas de mola”. Eles são feitos de aço inoxidável ou aço carbono (que é essencialmente ferro).
Os tamanhos comumente usados para arruelas de pressão são M3, M4, M5, M6, M8, M10, M12, M14 e M16. Esses tamanhos são amplamente utilizados na indústria. O padrão nacional para arruelas de pressão é GB/T 94.1-87, que especifica o tipo padrão de arruelas de pressão com tamanhos variando de 2 mm a 48 mm.
Material principal das arruelas de pressão
Normalmente feito de aço para mola 65MN ou aço carbono 70#, 3Cr13, materiais como aço inoxidável SUS304 ou SUS316, bem como bronze fosforoso também podem ser usados.
Principais aplicações de arruelas de pressão
Arruelas de pressão são usadas para evitar que as porcas se soltem e isso é especificado na norma nacional.
As porcas com fenda hexagonal são projetadas especificamente para serem usadas com parafusos que possuem orifícios na extremidade, de modo que uma cupilha possa ser inserida da ranhura da porca no orifício do parafuso, evitando que a porca se solte automaticamente. Este tipo de porca é utilizado principalmente em situações onde existem cargas vibracionais ou alternadas.
No projeto mecânico e na fabricação, existem vários métodos para evitar que porcas (ou parafusos) se soltem automaticamente:
- Adicionando arruelas de pressão (simples e fácil de fazer)
- Usando porcas sextavadas com cupilhas (adiciona etapas extras de processamento)
- Adicionando arruelas anti-afrouxamento (adiciona etapas extras de processamento)
- Inserir um fio de aço na cabeça sextavada de um parafuso hexagonal (adiciona etapas extras de processamento)
Arruelas de pressão são comumente usadas para evitar o afrouxamento, por exemplo, os parafusos que conectam os motores às bases da máquina geralmente requerem arruelas de pressão porque, se não houver arruela de pressão, a porca se soltará devido às vibrações do motor.
Os fixadores em equipamentos sujeitos a vibrações geralmente possuem arruelas de pressão instaladas, enquanto os flanges normalmente não requerem arruelas. A utilização ou não de arruelas de pressão nos flanges depende do meio fluido utilizado. Se houver risco de pulsação ou se o fluido estiver fluindo em altas velocidades ou se houver mudanças frequentes de diâmetro, devem ser usadas arruelas de pressão.
É importante observar que isso pode não se aplicar em todos os casos, pois algumas válvulas e flanges da tampa de pressão da caixa de enchimento podem exigir arruelas de pressão. A seleção rápida e fácil de arruelas de pressão está disponível através do sistema automatizado Fastener Expert.
Principais diferenças
As arruelas de pressão podem evitar o afrouxamento e aumentar a força de pré-carga, enquanto as arruelas planas não têm essa função. Arruelas planas são utilizadas para aumentar a área de contato da fixação e evitar atrito entre parafusos e peças, protegendo a superfície da conexão e evitando arranhões no aperto de parafusos e porcas.
No entanto, para algumas conexões importantes que dependem principalmente da compressão para transmitir a força de atrito, as arruelas de pressão não podem ser utilizadas, pois reduzem a rigidez da conexão e podem causar acidentes.
Nesses casos, arruelas planas ou parafusos flangeados podem ser usados para aumentar a área de contato. Quando houver vibração, pulsação ou grandes flutuações de temperatura no meio, arruelas de pressão devem ser usadas.
Causas da fratura da arruela de pressão
- As arruelas de pressão que apresentam “inchaço” geralmente não são um problema para as próprias arruelas de pressão.
- Uma arruela de pressão que sofre inchaço foi necessariamente submetida a uma força radial externa, que vem da força de fixação axial produzida pelo torque de aperto.
- O chanfro externo na superfície de suporte da porca produz uma força de divisão radial, fazendo com que a abertura da arruela de pressão aumente. Quanto menor o diâmetro do chanfro, maior a probabilidade de ocorrer inchaço.
- Colocar uma arruela plana entre a porca e a arruela de pressão ajuda a desacelerar ou prevenir o inchaço, mas se a arruela plana for muito fina ou macia, pode não evitar o inchaço.
- A causa da fratura por fragilização por hidrogênio em arruelas de pressão geralmente é devido a um processo de tratamento térmico irracional ou à falha na execução do tratamento de remoção de hidrogênio após o zincagem.
Testes extensivos e experiência prática de longo prazo confirmaram a análise acima.
Classificação de arruelas de pressão
Arruela elástica dentada interna, arruela elástica dentada externa
Existem muitos dentes elásticos afiados na circunferência, que perfuram a superfície de suporte e evitam que o fixador se solte. A arruela elástica dentada interna é usada sob o tamanho menor da cabeça do parafuso; a arruela elástica dentada externa é usada principalmente sob a cabeça do parafuso e a porca.
A arruela elástica dentada tem um volume menor que a arruela de pressão comum e o fixador é submetido a uma força uniforme, o que pode evitar o afrouxamento de forma confiável, mas não é adequado para desmontagens frequentes.
Arruela de pressão ondulada
Padrão Nacional: GB/T 7246-1987
As arruelas de pressão onduladas são divididas nos tipos WG, WL e WN.
Arruela de pressão ondulada tipo WG
A arruela de pressão ondulada tipo WG é uma arruela elástica do tipo aberto, que geralmente pode ser instalada em um espaço pequeno, como aplicação de pré-carga aos rolamentos, reduzindo o ruído da operação do rolamento, melhorando a precisão de funcionamento e a estabilidade dos rolamentos. Além disso, é amplamente utilizado em eletrônicos e eletrodomésticos, com materiais como aço carbono, aço inoxidável e liga de cobre.
Arruela de pressão ondulada tipo WL
A arruela de pressão ondulada tipo WL é uma arruela elástica de junta sobreposta, que geralmente pode ser instalada em um espaço pequeno, como aplicação de pré-carga aos rolamentos, reduzindo o ruído da operação do rolamento, melhorando a precisão de funcionamento e a estabilidade dos rolamentos. Além disso, é amplamente utilizado em eletrônicos e eletrodomésticos, com materiais como aço carbono, aço inoxidável e liga de cobre.
Arruela de pressão ondulada tipo WN
A arruela de pressão ondulada tipo WN é uma arruela elástica sobreposta com pico de onda multicamadas. Em comparação com o tipo WL, esta série é composta por múltiplas camadas de material, de modo que a curva do valor K sob o mesmo curso de compressão é mais plana que o tipo WL, o que é adequado para situações onde a elasticidade é maior e todo o curso de trabalho requer liberação uniforme de elasticidade. Os materiais utilizados incluem aço carbono, aço inoxidável e liga de cobre.
Arruela de pressão de disco
A arruela de pressão disco, também conhecida como arruela de pressão Belleville, foi inventada pelo francês Belleville. A arruela de pressão tipo prato DIN6796 (série HDS) foi projetada para arruelas anti-afrouxamento para conexões de parafusos e parafusos.
Ele é projetado e fabricado de acordo com DIN 6796 e é utilizado para conectar parafusos e cavilhas de média ou alta resistência. A grande carga de suporte e a recuperação elástica tornam a série HDS muito eficaz. A tensão do parafuso pode suportar o relaxamento causado pelo desgaste de peças vulneráveis, fluência, relaxamento, expansão térmica, encolhimento ou aperto de peças de vedação.
A série HDS aumenta o efeito elástico dos parafusos várias vezes e pode substituir com eficácia as arruelas de pressão comuns, mas não é adequada para uso como arruela de pressão ou combinação de arruelas planas.
Como a série HDS é uma mola prato que pode ser combinada ou sobreposta, a correspondência pode aumentar a deformação do grupo de molas prato, e a sobreposição pode aumentar a força da mola do grupo de molas prato.
O método de instalação ideal é pressioná-lo o mais plano possível. Quanto mais próximo estiver do estado plano, mais rápido aumentará o torque de aperto. Uma tensão adequada do parafuso pode ser obtida sem uma chave dinamométrica.
