Na indústria, a segurança, a eficiência e a durabilidade dos sistemas mecânicos dependem significativamente da correta aplicação e manutenção dos elementos de fixação, especialmente os parafusos. A medição precisa da tensão e do alongamento de parafusos é essencial para garantir a integridade estrutural e funcional dos componentes. Este artigo explora a importância dessas medições e suas aplicações práticas na indústria.

O que é tensão do parafuso?

A tensão do parafuso refere-se à força ou tensão aplicada a um parafuso para fixar dois ou mais componentes juntos. Quando um parafuso é apertado, ele se alonga e cria tensão dentro do parafuso e nos componentes conectados. Esta tensão gera uma força de aperto, também conhecida como pré-carga, que mantém os componentes no lugar. Ajuda pensar em um parafuso como uma mola muito rígida que, quando esticada, age unindo as duas partes.

Por que a tensão do parafuso é importante?

Um nível apropriado de tensão é crucial para garantir a integridade e confiabilidade da junta aparafusada. É necessária tensão suficiente para evitar que a conexão se afrouxe devido a forças externas, vibrações ou expansão/contração térmica. No entanto, isso não significa que você deve apenas apertar os parafusos com o torque máximo todas as vezes; a tensão excessiva pode causar falha dos parafusos ou danos aos componentes, por isso é muito importante não apertar demais os parafusos.

A tensão e o torque são equivalentes?

Não; uma das maneiras mais fáceis de pensar sobre a relação entre torque e tensão é em termos de força aplicada e força resultante. O torque é a força de torção aplicada ao parafuso ou fixador, a tensão é a força resultante deste procedimento de aperto. Como resultado das forças de atrito que atuam na superfície do parafuso, nem todo o torque de entrada é convertido na tensão resultante do parafuso.

Como os técnicos garantem a tensão do alvo?

A tensão do parafuso é normalmente obtida apertando o parafuso ou aplicando uma pré-carga especificada usando um dispositivo tensor calibrado. A tensão é frequentemente expressa como uma porcentagem da resistência ao escoamento do parafuso ou como um valor de carga específico, com a maioria das aplicações visando 75-90% da resistência ao escoamento do parafuso, um ponto conhecido como ‘carga de prova’. O dispositivo de tensionamento de parafusos mais comum no mercado é a chave dinamométrica, mas também existem chaves simples, acionadores hidráulicos, parafusos sensíveis à carga e dispositivos de medição ultrassônicos frequentemente usados ​​em combinação para atingir a tensão adequada.

Quais são as limitações das chaves dinamométricas?

Do ponto de vista da precisão, se calibrado de forma confiável e de qualidade suficientemente alta, um usuário de torquímetro pode esperar uma imprecisão de pré-carga de ±25%. A principal fonte desta imprecisão vem da dificuldade de medir a força de atrito que se opõe à rotação do parafuso.

As forças de atrito são difíceis de medir porque muitos fatores afetam sua magnitude. A equação F =T/kD é frequentemente usada para estimar quanto torque é necessário para atingir um valor específico de pré-carga, com F sendo a carga, T sendo o torque, D sendo o diâmetro do parafuso e k sendo o ‘fator de porca’ que engloba a resistência ao atrito. Os livros didáticos geralmente fornecem um valor padrão de k de 0,2, mas varia muito dependendo das circunstâncias ambientais. A equação abaixo descreve como k é calculado: 1 Padrões de Fixadores. 5ª ed., Industrial Fasteners Institute, Cleveland, OH, 1970. 2 MIL-HDBK-60, “Threaded Fasteners – Tightening to Proper Tension”, 1990.

O que é a medição ultrassônica de tensão de parafuso?

A medição ultrassônica da tensão do parafuso é uma técnica de ensaio não destrutivo usada para medir o comprimento de um parafuso sob tensão e, a partir desse valor de alongamento, permite ao operador derivar valores de tensão, tensão e deformação. Esta abordagem evita a dificuldade associada à avaliação precisa da magnitude das forças de atrito.

Os monitores de tensão de parafuso da Dakota NDT funcionam de maneira muito semelhante aos medidores de espessura ultrassônicos tradicionais, mas com recursos e ferramentas adicionais centrados em parafusos que lhes permitem alcançar uma precisão incrível. Um transdutor ultrassônico é fixado em uma extremidade do parafuso, que envia um pulso ultrassônico para ele. O pulso reflete no outro lado do parafuso e retorna ao transdutor, permitindo que o comprimento total seja calculado a partir do tempo de voo (TOF) entre o pulso e o eco.

A medição da tensão e do alongamento de parafusos é uma prática essencial na indústria moderna, crucial para garantir a segurança, eficiência e durabilidade das estruturas e equipamentos. A implementação de métodos precisos de medição e monitoramento contínuo não só evita falhas mecânicas e acidentes, mas também otimiza os processos de manutenção e operação. Ao investir em tecnologia e treinamento para a medição correta, as empresas podem assegurar a integridade de suas operações e a satisfação de seus clientes.