Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Tecnologia de Aperto – Guia de Bolso G U I A D E B O L S O – T E C N O L O G I A D E A P E R T O 3 Tecnologia de Aperto – Guia de Bolso Capítulo Página 1. Por que parafusos rosqueados?.....................................4 2. A junta parafusada.........................................................4 3. Força de união ................................................................6 4. Efeito da lubrificação.....................................................7 5. Classificação da qualidade do parafuso.......................8 6. Tipos de juntas..............................................................10 7. Torque e ângulo ............................................................11 8. Métodos de medição.....................................................12 9. O processo de aperto....................................................14 10. Mean shift ..................................................................15 11. Padrões para medições...............................................16 12. Certificação.................................................................16 13. Erros em apertos ........................................................17 14. Roscas danificadas .....................................................17 15. Falta de componentes na junta .................................17 16. Relaxamento ...............................................................17 17. Prevailing torque ........................................................18 18. Ferramentas de aperto...............................................18 Resumo ..............................................................................25 4 G U I A D E B O L S O – T E C N O L O G I A D E A P E R T O Guia de bolso – Tecnologia de aperto Este guia fornece uma introdução à técnica do uso de parafu- sos rosqueados para componentes de montagem, a aplicação de ferramentas para montagem e a influência da seleção da ferramenta na qualidade da junta. 1. Por que parafusos rosqueados? Existem várias maneiras de fixar peças e componentes uns aos outros, p.ex., cola, rebites, solda. Entretanto, até hoje o método mais comum de unir componentes é usar um parafu- so para unir as partes da junta com uma porca ou diretamente em um furo rosqueado em um dos componentes. As vanta- gens desse método são a simplicidade do projeto e da montagem, a facilidade de desmontagem, a produtividade e, finalmente, o custo. 2. A junta parafusada Um parafuso é exposto à carga de tensão, à torção e, por vezes, também à uma carga de cisalhamento. A tensão no parafuso, quando apertado à extensão projetada, é conhecida como pré-tensão. A carga de tensão corresponde à força que une as partes da junta. Cargas externas que são inferiores à força de união não mudarão a carga de tensão no parafuso. Por outro lado, se a junta for exposta a cargas externas mais altas do que a pré-tensão no parafuso, a junta será separada e a carga de tensão no parafuso irá aumentar naturalmente até que o parafuso quebre. G U I A D E B O L S O – T E C N O L O G I A D E A P E R T O 5 A torção no parafuso resulta da atrito entre as roscas no para- fuso e a porca. Alguns parafusos são também expostos à cargas de cisalha- mento que ocorrem quando a força externa faz deslizar as partes da junta entre si e em ângulos exatos em relação à força de união. Em uma junta adequadamente projetada, toda a força de cisalhamento externa deve encontrar resistência do atrito entre os componentes. Uma junta desse tipo é chamada de junta fixada por atrito. Se a força de união não for sufi- ciente para criar o atrito necessário, o parafuso também será exposto à força de cisalhamento. Freqüentemente, as juntas são projetadas para uma combinação de carga de tensão e cisalhamento. O parafuso é composto de haste e cabeça. A haste é rosquea- da em parte ou em toda a sua extensão, da extremidade até a cabeça. Parafusos mais longos geralmente são rosqueados apenas parcialmente. Não é preciso confeccionar uma rosca mais longa do que o necessário para apertar a junta, uma vez que isso apenas tornará o parafuso mais caro e reduzirá a força de tensão. As dimensões das roscas, o formato da rosca e o passo, ou seja, a distância entre os filetes sucessivos, foram padroniza- dos. Na prática, existem apenas dois padrões diferentes usados na indústria hoje em dia, o padrão Unificado UN, usado originalmente nos países anglo-saxônicos e o padrão Métrico Europeu M. Projeto básico do parafuso. Carga de cisal- hamento e carga de tensão. Carga de tensão Carga de cisalh Carga de tensão Carga de cisalhamento Força de união 6 G U I A D E B O L S O – T E C N O L O G I A D E A P E R T O 3. Força de União Em geral, é desejável que o parafuso seja a parte mais fraca da junta. Um parafuso super-dimensionado torna o produto mais pesado e desnecessariamente caro. Como um parafuso padrão é em geral comparativamente barato, é preferível que o parafuso seja a primeira parte a quebrar. Além disso, na maioria dos casos, as dimensões do parafuso não são críticas para a qualidade da junta. O importante é a força de união, ou seja, se é suficiente para suportar toda a carga para a qual a junta é projetada e se a junta permanecerá firme o suficiente para evitar afrouxamento se exposta a pul- sos de carga (Carga Intermitente). O problema é que não há uma maneira prática de medir a força de união em situações normais de produção. Conseqüentemente, o valor da força de união é geralmente referido como torque de aperto. Como a força de união é uma função linear, tanto do ângulo de rotação do parafuso como do passo da rosca, existe uma relação direta entre a força de união e o torque de aperto dentro da faixa elástica do alongamento do parafuso. Além das diferenças de dimensão, os padrões UN e M apresentam diferentes ângulos e pro- fundidades de rosca. Os dois padrões incluem especificações separadas para roscas finas. O padrão UN para rosca fina – UNF - é bastan- te similar ao tipo UNC normal. Passo = mm/rotação G U I A D E B O L S O – T E C N O L O G I A D E A P E R T O 7 Entretanto, apenas cerca de 10% do torque aplicado é trans- ferido para a força de união. O restante da força de aperto é consumida no atrito da junta parafusada – 40% do torque para superar o atrito na rosca e 50% no atrito sob a cabeça do parafuso. 4. Efeito da lubrificação Se um parafuso for lubrificado, o atrito nas roscas e sob a cabeça é reduzido e a relação entre o torque de aperto e a força de união é alterada. Se o mesmo torque for aplicado antes da lubrificação, uma parte muito maior do torque será transformada em força de união. Na pior hipótese, isso poderia causar uma tensão no parafuso que excederia a força de tensão ideal, consequentemente, levando à quebra do parafuso. Por outro lado, se o parafuso estiver completamente sem lubrificante, a força de união poderia ser muito pequena para suportar as forças para as quais a junta é projetada, com o risco do parafuso ficar frouxo. Material do parafuso Material da porca Seco Levemente lubrificado Não tratado Não tratado 0.18-0.35 0.14-0.26 Revestido com fósforo Não tratado 0.25-0.40 0.17-0.30 Zincado Não tratado 0.11-0.36 0.11-0.20 Revestido com fósforo Revestido com fósforo 0.13-0.24 0.11-0.17 Zincado Zincado 0.18-0.42 0.13-0.22 Tabela 1. Atrito em roscas de diferentes materiais 8 G U I A D E B O L S O – T E C N O L O G I A D E A P E R T O 5. Classificação da qualidade do parafuso Quando um parafuso é apertado e a força de união começa aumentar, o material do parafuso é tensionado. Após um curto tempo, sob a tensão da rosca, o material irá esticar na proporção da força. Em princípio, esse alongamento conti- nuará até que a tensão no parafuso sejaigual à força de tensão à qual o parafuso irá quebrar. Entretanto, visto que o alongamento é proporcional à tensão, o parafuso recuperará seu comprimento original quando a carga for removida. Isso é conhecido como a área elástica. Sob uma determinada tensão, conhecida como yield point, ocorrerá a deformação do material do parafuso. Entretanto, o parafuso não quebrará imediatamente. O torque continuará a aumentar, mas a uma razão menor durante a deformação na área denominada área plástica. Para uma força de união muito precisa, esta área é por vezes deliberadamente especificada para o processo de aperto. Se a área plástica for ultrapassada, ocorre a quebra. Tensão Yield point Falha Deslocamento angular G U I A D E B O L S O – T E C N O L O G I A D E A P E R T O 9 PARAFUSOS COM ROSCA Métrica Torque de aperto Nm, de acordo com ISO 898/1 A qualidade dos materiais dos parafusos é padronizada, ou seja, quanto esforço de tensão um parafuso pode ser exposto antes que o yield point seja alcançado e antes que ocorra a quebra. Todos os parafusos devem ser marcados de acordo com sua “Classificação de Parafuso” – um padrão que usa um sistema de dois dígitos, no qual o primeiro dígito refere- se à força de tensão mínima em 100 N/mm2 e o segundo dígito indica a relação entre o yield point e a força de tensão mínima. Por exemplo, “Classificação de Parafuso” 8.8 desig- na um parafuso com uma força de tensão mínima de 800 N/mm2 e um yield point de 0.8 x 800 = 640 N/mm2. Rosca Nm Classificação do Parafuso 3.6 4.6 4.8 5.8 8.8 10.9 12.9 M1.6 0.05 0,065 0,086 0.11 0.17 0.24 0.29 M2 0.10 0.13 0.17 0.22 0.35 0.49 0.58 M2.2 0.13 0.17 0.23 0.29 0.46 0.64 0.77 M2.5 0.20 0.26 0.35 0.44 0.70 0.98 1.20 M3 0.35 0.46 0.61 0.77 1.20 1.70 2.10 M3.5 0.55 0.73 0.97 1.20 1.90 2.70 3.30 M4 0.81 1.10 1.40 1.80 2.90 4.00 4.90 M5 0.60 2.20 2.95 3.60 5.70 8.10 9.70 M6 2.80 3.70 4.90 6.10 9.80 14.0 17.0 M8 8.90 10.50 15.0 24.0 33.0 40.0 M10 17.0 21.0 29.0 47.0 65.0 79.0 M12 30.0 36.0 51.0 81.0 114.0 136.0 M14 48 58 80 128 181 217 M16 74 88 123 197 277 333 M18 103 121 172 275 386 463 M20 144 170 240 385 541 649 M22 194 230 324 518 728 874 M24 249 295 416 665 935 1120 M27 360 435 600 961 1350 1620 M30 492 590 819 1310 1840 2210 M36 855 1030 1420 2280 3210 3850 M42 1360 2270 3640 5110 6140 M45 1690 2820 4510 6340 7610 M48 2040 3400 5450 7660 9190 Tabela 2. Tabela para diferentes classes de parafusos 1 0 G U I A D E B O L S O – T E C N O L O G I A D E A P E R T O 6. Tipos de juntas As juntas parafusadas variam não apenas em tamanho, mas também de tipo, o que muda as características das juntas. Do ponto de vista do aperto, a qualidade mais importante de uma junta é sua “dureza”. Em números, isso pode ser definido como “faixa de torque” que é o ângulo de aperto necessário para alcançar o torque recomendado da dimensão e qualidade do parafuso em questão medido a partir do encosto – o ponto no qual os componentes e a cabeça do parafuso são apertados. A faixa de torque pode variar consideravelmente entre para- fusos do mesmo diâmetro. Um parafuso curto que une com- ponentes de metal planos, alcança o torque nominal em ape- nas uma fração de volta do parafuso. Esse tipo de junta é definido como “junta rígida”. Uma junta com um parafuso longo que deve comprimir componentes macios, tais como arruelas ou arruelas de pressão, requer um ângulo muito maior, possivelmente ainda várias voltas do parafuso ou da porca para alcançar o torque nominal. Este tipo de junta é descrito como junta flexível. Obviamente, os dois tipos diferentes de juntas comportam-se de maneira diferente durante o processo de aperto. Exemplo de designação de parafuso. G U I A D E B O L S O – T E C N O L O G I A D E A P E R T O 1 1 7. Torque e ângulo Como mencionado acima, por razões práticas, o torque de aperto é o critério normalmente usado para especificar a pré- tensão no parafuso. O torque, ou o momento da força, pode ser medido dinamicamente, enquanto o parafuso é apertado, ou estaticamente, verificando o torque com um torquímetro após o aperto. As especificações de torque variam consideravelmente dependendo das demandas de qualidade da junta. Uma junta de segurança em um carro a motor, tal como a suspensão da roda, não pode falhar e, conseqüentemente, está sujeita a requisitos de tolerância muito rígidos. Por outro lado, uma porca usada para prender o parafuso de ajuste da altura de uma bancada não é considerada crucial do ponto de vista da força de união não sendo, portanto, necessário especificar um requisito de torque. Um nível mais alto de controle de qualidade é alcançado acrescentando-se o ângulo de aperto aos parâmetros medidos. Na área elástica do parafuso isso pode ser usado para verificar se todas as partes de uma junta estão presentes, p.ex., que não está faltando uma arruela de pressão ou uma arruela. Da mesma forma, a qualidade do parafuso pode ser verifica- da medindo-se o ângulo de aperto, antes do nível de encosto, bem como o aumento do torque final. Em processos de aperto sofisticados, o ângulo também pode ser usado para definir o yield point e permitir o aperto na área elástica do parafuso. 60°C 30°C O torque é definido pela força x comprimento da alavanca. Angulo de rotação do parafuso. 1 2 G U I A D E B O L S O – T E C N O L O G I A D E A P E R T O 8. Métodos de medição Quando se sabe as especificações de aperto para uma junta parafusada, a pergunta óbvia é: como saber se a junta foi adequadamente apertada? As medições do torque são feitas de acordo com um de dois princípios básicos – medição estática ou medição dinâmica. Medição estática significa que o torque de aperto é verifica- do após o processo de aperto ter sido concluído. A medição é geralmente realizada manualmente com um tor- químetro que pode ser uma escala que mede a carga sobre uma mola ou um instrumento ativado por um transdutor eletrônico (célula de carga-aferidor de tensão [strain gauge]). Um método muito comum de verificação do torque de aperto é usar um torquímetro de estalo equipado com uma embrea- gem que pode ser pré-ajustada a um torque específico. Se o torque for maior do que o valor de torque pré-estabelecido, a embreagem irá soltar-se com um estalo. Se o torque for menor, o aumento do torque final é possível até que a embreagem estale. Aperto excessivo não pode ser detectado com o torquímetro de estalo. Para medir o torque estático, o valor de torque deve ser lido instantaneamente quando o parafuso começa a girar. Para CEP, Controle Estatístico do Processo, os verificadores eletrônicos de torque podem ser programados para armazenar um número de leituras para análise, seja manualmente ou conectado a um computador. A medição dinâmica, por outro lado, significa que o torque é continuamente medido durante o ciclo de aperto completo. Esse é geralmente o método preferido em produção onde são usadas ferramentas para aperto. A vantagem sobre o método estático é que a medição dinâmica fornece uma indicação do desempenho da ferramenta de aperto sem a influência do relaxamento na junta e variações no atrito em repouso. Além disso, ele também elimina a necessidade de verificação subseqüente. Torquímetro (medição estática) A medição dinâmica é feita seja diretamente pela medição com um transdutor de torque incorporado ou externo in-line, ou indiretamente pela medição da corrente de algumas para- fusadeiras e apertadeiras elétricas sofisticadas. Nos dois casos, a medição do torque é possível apenas quando as ferramentas têm transmissão de torque direta, ou seja, não uma força de pulsação, como é o caso com chaves de impac- to e apertadeiras de impulso. O transdutor de torque externo in-line é montado entre o eixo impulsor da ferramenta e o soquete ou bit da parafusa- deira. É basicamente umahaste motriz com resistências ins- taladas, a chamada Wheatstone Bridge, que sente a defor- mação elástica do corpo como resultado do torque aplicado e produz um sinal elétrico que pode ser processado em um instrumento de medição. Transdutores externos in-line encontram-se também disponíveis com um codificador de ângulo incorporado para monitoramento do ângulo de aperto. Como o transdutor externo in-line com seu conector para o cabo de sinal deve ser segurado para evitar que gire, o transdutor externo in-line não é prático para uso no monitoramento contínuo da produção em série. Entretanto, para instalação da ferramenta e ajuste do torque e para verificação de qualidade em linha, o transdutor exter- no in-line é o instrumento comumente usado para leitura dos valores de torque aplicados. Para produção em linha de montagem, onde o aperto requer 100% de monitoramento ou se o próprio processo de aperto é controlado através de leituras de torque, o transdutor de torque vem geralmente incorporado na ferramenta de aperto. Em ferramentas com engrenagem, existem várias posições nas quais o transdutor pode ser instalado, porém por razões dimensionais, é vantajoso colocá-lo o mais próximo possível do motor, onde as forças envolvidas são as mais baixas. Ao invés de colocar os aferidores de tensão no eixo, como oco- rre com o modelo externo, o transdutor de torque incorpora- do pode utilizar as forças de reação no conjunto elétrico da ferramenta. G U I A D E B O L S O – T E C N O L O G I A D E A P E R T O 1 3 Medição dinâmica do torque 1 4 G U I A D E B O L S O – T E C N O L O G I A D E A P E R T O Os codificadores de ângulo também podem ser incorporados no desenho da ferramenta para registro das características da junta durante o aperto ou para controle avançado do aperto. 9. O processo de aperto O processo de aperto também exerce uma influência impor- tante na qualidade da junta parafusada. Uma junta apertada manualmente comporta-se de forma completamente diferente daquela apertada usando uma ferramenta. Da mesma forma, diferentes tipos de ferramentas exercem uma influência decisiva no resultado. Ferramentas com acio- namento direto, tais como parafusadeiras e apertadeiras, têm uma capacidade máxima que é decidida pela potência do motor e pela relação da engrenagem. Elas podem ser do tipo stall, no qual o torque final é determinado pelo torque produ- zido quando a ferramenta não tem mais capacidade de supe- rar a resistência para girar o parafuso. Hoje em dia elas são geralmente equipadas com um dispositivo que interrompe o aperto em um torque pré-determinado. Atualmente, há também outros tipos de ferramentas de aper- to comuns na produção industrial, ou seja, chaves de impacto e apertadeiras de impulso, nas quais a potência do motor é convertida em torque carregando e descarregando a energia intermitentemente durante o processo. Isso significa que ferramentas muito potentes podem ser projetadas com peso e tamanho limitados e quase nenhum torque de reação para o operador. Entretanto, do ponto de vista de monitoramento do torque, esses tipos não servem para medição dinâmica e con- seqüentemente, não são discutidos neste contexto. Apertadeira angular com transdutor incorporado. G U I A D E B O L S O – T E C N O L O G I A D E A P E R T O 1 5 10. Mean shift A razão fundamental para usar uma ferramenta no aperto de uma junta parafusada é reduzir o tempo do processo dentro da capacidade do operador e dos requisitos de qualidade. Portanto, uma alta velocidade rotacional da ferramenta é de interesse fundamental. A maioria das ferramentas de montagem são acionadas por um motor que fornece uma alta velocidade durante o encosto do parafuso, quando a resistência é baixa, e vai reduzindo a rotação à medida que o torque aumenta. Em juntas rígidas oco- rre uma parada quase que imediata da velocidade máxima livre até o stall ou shut-off. Entretanto, devido à inércia de todas as peças rotativas, há bastante energia dinâmica armazenada na ferramenta, no soquete ou bit e no próprio parafuso. A energia deve ser descarregada de algum modo e a maior parte dela é fornecida à junta na forma de acréscimo de torque, o chamado “overshoot”. Não seria problema se a junta parecesse a mesma todo o tempo, porém se a mesma ferramenta estiver sendo usada em uma junta flexível, requerendo muito mais tempo e energia para alcançar o torque, os efeitos dinâmicos são sem importância. O resultado é uma diferença no torque entre a junta rígida e a flexível que pode ser considerável. Essa diferença é chamada “mean shift”. Em ferramentas equipadas com algum tipo de dispositivo “shut-off ” (desligamento automático), a qualidade da embrea- gem torna-se também decisiva para o “mean shift” da ferra- menta. Como a seqüência de aperto é geralmente muito curta, o tempo necessário para a embreagem reagir ao impulso do torque exercerá uma influência igualmente importante no tor- que final uma vez que o efeito dinâmico, ou seja, a demora no “shut-off ” fornece um overshoot muito mais alto do torque na junta rígida do que na flexível. Definição de mean shift e overshoot. Torque Overshoot Mean shift Alvo Rígida Flexível Encosto Alvo Angulo de rotação do parafuso 1 6 G U I A D E B O L S O – T E C N O L O G I A D E A P E R T O 11. Padrões para medição As variações no torque de aperto que dependem da rigidez da junta tornaram necessário estabelecer padrões de medição comuns a fim de definir a capacidade de uma ferramenta em atender certas espe- cificações de qualidade e ser possível comparar diferentes tipos de ferramentas com as especificações. O padrão comum usado atualmente é ISO 5393 – “Ferramentas rotativas para parafusos rosqueados – Desempenho e método de teste”. O padrão e os princípios para avaliação dos resultados são discutidos no “Guia de Bolso – Análise estatística dos resultados de aperto”. 12. Certificação O ISO 5393 representa uma plataforma comum para fabricantes e usuários de ferramentas de montagem avaliarem o desempenho das ferramentas de montagem. Muitos fabricantes de carros têm seus próprios programas de qualidade baseados nesse padrão de medição. Esses programas envolvem a categoria assim como a classificação de qualidade das ferramentas disponíveis no merca- do. Geralmente, o desempenho de uma ferramenta, tanto nova como após um certo tempo de operação, deve ser verificado antes da ferramenta ser aceita para uso pelas plantas de montagem do fabricante em todo o mundo. O mais extenso programa de certificação é o da Ford Motor Co. Em princípio, é baseado em uma classificação de todas as juntas de um carro, nas classes relevantes de ferramentas no que se refere aos requisitos de torque. As ferramentas são testadas de acordo com esses requisitos, do torque máximo ao mínimo em cada clas- se, de acordo com o procedimento de teste ISO 5393. Para ser aprovada, cada ferramenta deve atender os requisitos de precisão tanto nova como após 250.000 ciclos e para certificação de ferra- menta preferida, após 500.000 ciclos sem reparos importantes e dentro da mesma especificação de tolerância. Outros fabricantes de carros têm programas similares. A maioria deles usa o ISO 5393 como o método de teste, mas a exigência pode variar. Os testes para desempenho da ferramenta são basicamente desen- volvidos pelo fabricantes de carros, mas o fabricante da ferramenta pode ser autorizado pelo usuário a realizar o teste prático. G U I A D E B O L S O – T E C N O L O G I A D E A P E R T O 1 7 13. Erros em apertos O objetivo do monitoramento do torque de aperto é assegurar que a força de união tenha sido alcançada. Entretanto, o torque de aperto isoladamente não constitui 100% de garantia de que a força de união é suficiente para a carga para a qual a junta foi projetada. Existem diversoserros que podem ocorrer e resultar em pré-tensão inadequada no parafuso, apesar do torque de aperto correto. 14. Roscas danificadas Uma rosca danificada ou roscas com corte insuficiente resul- tarão em resistência aumentada ao giro do parafuso e, portan- to, o torque pré-determinado será alcançado antes da força de união correta ser alcançada. Roscas danificadas podem ser detectadas pelo monitoramento do ângulo de aperto. 15. Falta de componentes na junta Um problema comum na produção industrial é o operador esquecer uma arruela ou guarnição na montagem de uma junta. Além do fato desses componentes terem outras utilida- des dentro do projeto, a sua falta irá alterar o torque da junta e, conseqüentemente, também a força de união. 16. Relaxamento Todas as juntas assentam após o aperto. Isso significa que após um curto tempo, menos de 30 milisegundos, a força de união na junta é menor do que era quando o aperto terminou. Para juntas que incluem componentes elásticos, tais como arruelas, esse relaxamento pode ser considerável e um teste de torque subseqüente pode mostrar que o torque é apenas uma fração da especificação pretendida. O relaxamento é geralmen- te superado pelo aperto em dois estágios. Uma ferramenta de impulso ou uma chave de impacto poderia também ser uma solução prática, visto que o acionamento por pulsos permite o relaxamento da junta entre os pulsos ou impactos. Rosca danificada Falta de arruela Relaxamento 1 8 G U I A D E B O L S O – T E C N O L O G I A D E A P E R T O 17. Prevailing torque Algumas juntas, tais como aquelas desenhadas para pre-loa- ding de rolamentos axiais, nos quais o desgaste poderia, com o tempo, reduzir a pré-tensão necessária para manter o atrito entre o parafuso e a porca, apresentam um elemento elástico na rosca que evita o afrouxamento da junta. Naturalmente, esse elemento de atrito também aumenta a resistência ao giro do parafuso durante o aperto e o run-down. Uma ferramenta de controle de torque poderia desligar automaticamente muito prematuramente, uma vez que o dispositivo de controle não pode identificar a diferença entre o torque prevailing e o torque de aperto. A solução é um dispositivo que identifica mecanicamente quando o aumento do torque inicia ou pela análise eletrônica do processo de aperto. 18. Ferramentas de aperto Ferramentas de impacto As chaves de impacto baseiam-se no mesmo princípio do uso de um martelo para golpear uma chave de boca durante o aperto de uma porca ou parafuso, desenvolvendo o torque impacto por impacto. No caso da chave de impacto acionada por motor pneumático, o martelo é a massa combinada do rotor e do mecanismo de impacto que envia sua energia ciné- tica, uma ou duas vezes por rotação, para o conjunto bigor- na-eixo-soquete, que representa a chave na comparação. A vantagem das chaves de impacto é que elas possuem uma capacidade muito alta em relação ao peso e taman- ho da ferramenta. Como o torque de reação não é maior do que o necessário para acelerar o martelo, a força de reação Angulo/ tempo Torque Torque-alvo Compensação do prevailing torque Prevailing torque Princípio das ferramentas de impacto. G U I A D E B O L S O – T E C N O L O G I A D E A P E R T O 1 9 Tempo Princípio das ferramentas de impulso. Princípio do desenvolvimento do torque em ferramentas de impulso. transferida de volta para o operador é muito pequena, o que torna a chave de impacto muito flexível e simples de usar. As desvantagens são o nível de ruído comparativamente alto da chave de impacto e a dificuldade de medir o torque apli- cado e, consequentemente, também a possibilidade limitada de alcançar controle de torque preciso. Consequentemente, a chave de impacto é a ferramenta ideal para o desaperto de parafusos de rosca enferrujados e empe- rrados no trabalho de manutenção em indústrias químicas, refinarias e outras indústrias pesadas. Elas são também ade- quadas para uma variedade de aplicações que não requerem o mais alto grau de precisão. Ferramentas de impulso A ferramenta de impulso hidráulico tem todas as vantagens da chave de impacto, ou seja, alta velocidade e potência em uma ferramenta leve e portátil sem forças de reação e nenhu- ma das desvantagens, exceto a dificuldade de monitoramento dinâmico do torque aplicado. Nas ferramentas de impulso, o torque é desenvolvido, não através do golpe metal com metal, mas através de um colchão hidráulico. Isso propicia baixo nível de ruído, um mínimo de vibração e, principalmente, boa precisão no aper- to. Isso é alcançado através do controle da pressão hidráulica no mecanismo de impulso que limita o torque aplicado assim que o valor pré-estabelecido é alcançado. A conveniência, a velocidade, os baixos níveis de ruído e de vibração e a precisão do torque tornaram a ferramenta de impulso muito popular na indústria de produção, incluindo a indústria automobilística. A limitação ocorre em aplicações que requerem documentação dos valores de torque aplicados. Torque 2 0 G U I A D E B O L S O – T E C N O L O G I A D E A P E R T O Parafusadeiras e apertadeiras pneumáticas As ferramentas pneumáticas de acionamento direto para aperto de parafusos variam desde pequenas parafusadeiras, para parafusos até M6 (1/4”) até apertadeiras de alto torque para torque de aperto de vários milhares de Nm. Nesse tipo de ferramenta, o alto toque obtido no eixo impulsor provém da transformação da potência do motor de alta velocidade em baixa velocidade através de engrenagens planetárias.(favor falar com Romeu) Parafusadeiras O termo parafusadeiras define as ferramentas usadas para os menores parafusos nos quais o torque de aperto requerido é baixo o suficiente para permitir que o torque de reação desenvolvido durante o aperto seja suportado pelo operador apenas segurando a ferramenta. Na prática, isso limita a faixa a uma capacidade entre 4 e 12 Nm (M5-M6), depen- dendo do tipo de ferramenta, do tipo de junta e da posição de operação. A forma mais simples de parafusadeira é a ferramenta tipo stall, na qual o torque aplicado é determinado pelo tempo no qual o motor, depois de engrenado, é capaz de apertar antes de parar. O ajuste do torque é feito através da regulagem da pressão de ar que aciona a ferramenta. Este tipo de ferra- menta é freqüentemente usado para operações com demanda de torque variada, tal como parafusos para placas de metal, onde o operador interrompe o processo de aperto por controle visual. Entretanto, as parafusadeiras são geralmente equipadas com embreagens mecânicas. A embreagem pode ser do tipo desli- zante ou ter uma função shut-off. Com a embreagem desli- zante, um engate armado a mola solta-se quando o torque pré-determinado é alcançado e re-engata assim que o gatilho é ativado. Essa é uma solução comparativamente barata e permite alguma possibilidade de acrescentar torque ou compensar um relaxamento, mas a ação tem maior ruído e o controle de torque é fraco. Parafusadeiras com shut-off têm boa precisão. Parafusadeira LUM. G U I A D E B O L S O – T E C N O L O G I A D E A P E R T O 2 1 Apertadeiras Para um torque de aperto acima da faixa normal da parafusa- deira, a reação do torque se torna tão alta que o operador não consegue suportar a força com punhos retos simples e tipo pistola. Torna-se necessário o uso de algum tipo de barra de reação. Um tipo comum de ferramenta na faixa entre M6 e M14, ou seja, torque de aperto de 10-150 Nm, é a apertadei- ra angular onde a própria ferramenta é projetada para atuar como uma alavanca permitindo que o operador suporte as forças de reação. Apertadeiras de tipo pistola, apertadeiras retas e apertadeiras angulares para torque maior devem ser equipadas com uma barra de reação fixa ou um braço articulado para absorver as altas forças envolvidas. Apertadeirasde acionamento direto encontram-se disponí- veis como ferramentas tipo stall ou modelos shut-off. Elas apresentam uma precisão muito boa e são bastante adequa- das para o monitoramento contínuo de torque e ângulo de aperto. Com transdutores de torque incorporados e codifica- dores de ângulo, o processo de aperto pode ser controlado e os dados armazenados eletronicamente. Um tipo especial de apertadeira com punho tipo pistola é a apertadeira de alto torque acionada por motores gêmeos para até 1.500 Nm, na qual um motor, de alta velocidade, gira o parafuso e um segundo motor, de baixa velocidade, realiza o torque até o ajuste final. Modelos desse tipo oferecem aperto rápido e uma alta capacidade de torque em uma pequena ferramenta manual, com excelente precisão devido à baixa velocidade final. Apertadeira angular LTV Assembly station Assembly Repair Signal light and alarm Entry signal Clock Alert signal OK signal RE-Controller RE-tool 2 2 G U I A D E B O L S O – T E C N O L O G I A D E A P E R T O Relatório por sinal de ar Uma falha muito comum na produção em linha de monta- gem é o operador esquecer de apertar um parafuso numa série de operações. Isso pode ser evitado contando os apertos concluídos e através de alarme ou controle de linha, que evi- tam que o erro não seja registrado. Esse sistema de relatório é denominado controle-RE e, para ferramentas pneumáticas, o dispositivo consiste de um sensor de pressão que registra as variações na pressão do ar no sistema de válvula da ferra- menta após shut-off. Quase todas as ferramentas pneumáti- cas podem ser conectadas a uma unidade de controle-RE. Parafusadeiras e apertadeiras elétricas Em linhas de montagem onde não há ar comprimido ou onde impurezas do ar de exaustão devem ser evitadas, as parafusa- deiras elétricas, geralmente acionadas por um motor DC de baixa voltagem via um transformador, são bastante comuns. Parafusadeiras e apertadeiras elétricas são também preferidas para montagem de veícu- los motorizados e em indústrias com exigên- cias similares de segurança, controle de junta de segurança e registro de qualidade. Essas ferramentas são sistemas alta- mente sofisticados que possibilitam o controle contínuo do processo de aperto pelo controle da corrente. Controlador RE com princípio de sinal de ar do motor pneumático Ferramenta elétrica com unidade de controle Estação de montagem Montagem Reparo Sinal de luz e alarme Sinal de entrada Relógio Sinal de alerta Sinal OK Controlador-RE Ferramenta-RE G U I A D E B O L S O – T E C N O L O G I A D E A P E R T O 2 3 Apertadeiras múltiplas Quando há mais do que um parafuso em uma junta, eles podem ser apertados com uma apertadeira múltipla. O objeti- vo de uma apertadeira múltipla não é necessariamente aumentar a produção. Ela é também a ferramenta ideal quan- do os parafusos de uma junta precisam ser apertados simulta- neamente ou em seqüência e, em geral, para minimizar a influência do operador no resultado do aperto. A montagem de motor é um exemplo típico de aplicação das apertadeiras múltiplas, freqüentemente em combinação com sistemas avançados de controle eletrônico. Os motores de apertadeiras em ferramentas múltiplas podem ser pneumáticos ou elétricos, geralmente do tipo reto. O tor- que de reação dos eixos individuais é absorvido pelos outros parafusos na junta. Ferramentas à bateria Parafusadeiras elétricas à bateria tornaram-se ferramentas comuns entre artesãos, carpinteiros e adeptos do faça- você–mesmo, onde a mobilidade é essencial. Durante os últi- mos anos, os métodos de trabalho nas linhas de montagem automotivas também mudaram, resultando no aumento do uso de ferramentas de montagem à bateria. As vantagens são a liberdade de movimento ao longo da linha de montagem e a operação dentro de compartimentos fechados sem inter- ferências de mangueiras de ar ou o risco de cabos elétricos enroscados. As ferramentas de montagem à bateria em versão industrial estão disponíveis como parafusadeiras tipo pistola e angular e como parafusadeiras de impulso. Eixos múltiplos com unidade de controle. Parafusadeira angular à bateria. 2 4 G U I A D E B O L S O – T E C N O L O G I A D E A P E R T O Ferramenta Aplicação recomendada Chaves de impacto Desaperto e aperto de parafusos de grande dimensão durante manutenção. Altos torques com requisitos de precisão moderados. Ferramentas de impulso Montagem de parafusos para máquina onde a velocidade e a comodidade são importantes. Precisão média. Parafusadeiras pequenas Montagem de parafusos pequenos com baixo torque e precisão média a alta. Apertadeiras angulares Montagem de parafusos e porcas para máquina onde os requisitos de precisão são altos. Parafusos com acessibilidade limitada. Apertadeiras com transdutores Montagem de parafusos de máquina onde o processo de aperto, o torque e/ou o ângulo devem ser monitorados para controle e certificação de qualidade. Ferramentas pneumáticas Aplicações nas quais a contagem de para fusos com relatórios adequadamente apertados em uma junta é essen- cial para o controle de qualidade do produto. Apertadeiras elétricas Montagem na qual é necessário o controle do processo de aperto para obter um alto nível de precisão Eixos fixos Aplicações nas quais braços articulados são usa- dos para suportar o torque de reação para aperto com eixos múltiplos e para sistemas automáti- cos. Acionado a ar comprimido ou eletricidade, de acordo com o controle de processo requerido. Ferramentas à bateria Para máxima mobilidade e onde a mangueira de ar ou o cabo elétrico limitaria o acesso ou acarre- taria um risco de segurança devido a um cabo enroscado. Guia de recomendação G U I A D E B O L S O – T E C N O L O G I A D E A P E R T O 2 5 Resumo O guia revisa as vantagens das juntas parafusadas para a união de componentes, as características das juntas parafusa- das e a influência do uso de diferentes tipos de ferramentas de aperto na qualidade da junta parafusada. Diferentes tipos de ferramentas de aperto são apresentados e suas aplicações são discutidas. O monitoramento do processo de aperto é explicado e são descritos métodos para o controle da quali- dade da junta na produção em linha de montagem. 2 6 G U I A D E B O L S O – T E C N O L O G I A D E A P E R T O Título Código Distribuição da linha de ar 9833 1266 01 Motores pneumáticos 9833 9067 01 Furação com máquinas manuais 9833 8554 01 Esmerilhamento 9833 8641 01 Ferramentas percussivas 9833 1003 01 Ferramentas de impulso 9833 1225 01 Técnica de rebitagem 9833 1124 01 Parafusamento 9833 1007 01 Técnica de análise estatística 9833 8637 01 A arte da ergonomia 9833 8587 01 Tecnologia de aperto 9833 8648 01 Vibrações em esmerilhadeiras 9833 9017 01 Guias de Bolso Atlas Copco www.atlascopco.com 983 3 86 48 0 5 P ap el r ec ic la b le . J et la g 2 00 3: 1. Im p re so e n S u ec ia
Compartilhar