Cartilha Roberto Garcia

 

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Conceitos sobre Torque e Processos de Torque

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ROBERTO GARCIA - AGOSTO 2011 Conceitos Gerais sobre Torque e Processos de Torque Conceitos Relevantes sobre Coeficiente de Atrito

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EDITORIAL Quarenta anos se passaram desde o meu engajamento na General Motors do Brasil. Comecei lavando frascos de laboratório (vidraria) e tirando amostras para que os “Analistas Senior” iniciassem a determinação da composição química dos diversos materiais ferrosos e não ferrosos. Na sequência natural, a primeira promoção viria para “piloto de Salt-Spray”, o “cara do barbantinho”, pois nos primórdios dos anos 70´s, se amarravam as peças para o ensaio em névoa salina com barbante parafinado. A primeira grande inquietação, qual a correspondência entre horas de névoa salina e a resistência à corrosão, considerando a “vida útil” do Componente? Eis que surge um problema de campo. Perda de função devido a corrosão nos terminais (cadmiados !!!) do Relê de Buzina, peça considerada de segurança, pois avisava (aos demais) de risco iminente. Todas as análises mostravam que os terminais estavam de acordo com a especificação (americana). Contestar a especificação, impensável. Ousando associar o ensaio de névoa salina com o funcionamento do relê, com carga elétrica na buzina etc, utilizando os parâmetros do teste de durabilidade do relê (50.000 mil acionamentos) uma nova função foi dada ao Salt-Spray.. Após 24 horas de ensaio, a reprodução fiel da corrosão nos terminais do relê, comparando com o campo; a perda de função agora era apenas questão de tempo. A grande lição, devemos considerar sempre a aplicação dinâmica do Componente. Próximo desafio, corrosão em Vedador Bomba d´Água. Mesma estratégia, mesmo resultado. E assim foi. Do “barbantinho” às “engenhocas”, sempre associando o aspecto dinâmico do Componente em questão. Veio então a necessidade de se estudar a compatibilidade dos materiais aos combustíveis alternativos emergente; a evolução natural de Carburadores para Injeção Eletrônica etc e sempre o conceito dinâmico prevalecia. Ao final, supervisor do “Fastening Engineering Laboratory” – Laboratório de Elementos de Fixação, onde o tema predominante é aperto, que é todo DINÂMICO. O material que se apresenta aqui, sob os auspícios da METALTORK e TECNOREVEST, é a consolidação de artigospublicadosnaRevistadoParafuso(www.revistadoparafuso. com) e Tratamento de Superfície (www.abts.org). A idéia é associar as propriedades dos revestimentos e o comportamento dinâmico dos mesmos na aplicação em Elementos de Fixação. Da sabedoria popular, pinço alguns conceitos: i) Só damos valor a algo quando o perdemos e ii) Um louco tem um “Parafuso” a menos (isto é, a diferença entre uma pessoa normal e uma “louca” é a falta de um “Parafuso”). Estes dois conceitos exemplificam o que pretendo divulgar. Só nos lembramos da importância do Parafuso, quando o mesmo falha. Utilizando-se da mímica, demonstramos um “louco” por um movimento circular, com o dedo indicador apontando para a fronte. Uma constatação pessoal, os destros, utilizam a mão direita e o movimento é no sentido horário e os canhotos, a mão esquerda no sentido anti-horário. Surtando sobre tal evidência, um “louco” não tem um “Parafuso” a menos . . . O “problema” é de APERTO. Para os destros, o “Parafuso” está solto (falta aperto) enquanto que para os canhotos, o Parafuso está apertado demais. Ao fundo desta página temos uma figura específica, que entre outras coisas, representa uma Junta. O arame que fixava a rolha na garrafa de champanhe é a “peça” que representa o Parafuso nesta determinada Junta. Para “abrir” a garrafa, devemos desapertar (desenrolar) o arame e considerando o diâmetro do arame, a dureza do material etc, temos toda uma Engenharia de Fixação. Aproveitando que o Parafuso (arame) está desapertado vamos desfrutar do material que agora está à vossa disposição. Um até breve. Roberto Garcia roberto.2.garcia@gmail.com SÚMARIO 3 5 20 METALTORK - A arte de fixar com tecnologia - Ivan Reszecki Conceitos Gerais sobre Toque e Processos de Torque Conceitos Relevantes sobre Coeficientes de Atrito

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METALTORK A ARTE DE FIXAR COM TECNOLOGIA Nossa historia A METALTORK superou desafios, surpreendeu as expectativas de seus clientes e nesse ano de 2011 completou 53 anos de historia e inovações, comprovando sua trajetória de sucesso e consolidando sua marca “TORK” como uma das mais importantes no segmento de parafusos especiais e de aplicações criticas (biela, mancal, cabeçote, sistema de direção e parafusos de rodas) da America Latina. Esta localizada em Diadema - São Paulo em uma área de mais de 18.000 m², visite nosso site www.metaltork.com.br A mais de 20 anos sob o comando dos Diretores: Ivan Reszecki e Paulo Roberto F. Costa, a METALTORK possui certificações em ISO 9001:2008, ISO/TS 16949/09 e ISO 14001/04, assim como é homologada pela Volkswagen, desde 2007, em VDA 6.3 – Norma que homologa Produto & Processo, para parafusos de aplicação critica. Nosso parque industrial gerenciado pelo Sr. Lindolfo Pascutti é auto suficiente e possuímos: Ferramentaria, Tratamento Térmicos adequados a CQI-9, Prensas de Conformação a Frio de até 6 estágios que possibilitam a conformação de peças de 6 a 30 mm de diâmetro e de 10 a 320 mm de comprimento, Trefilação, Laminação Automática e Manuais de roscas, Máquinas de Seleção Automáticas, Máquina de ultima geração para desempeno (utilizada para pinos esféricos longos, eixos, cabeçotes e etc), assim como Prensas de Conformação a Quente para peças especiais de até 52mm de diâmetro e 450 mm de comprimento. Os diversos processos instalados na METALTORK permitem atender também a lotes de baixo volume assim como peças de conformação mais complexas. Nosso laboratório (Físico e Químico) é equipado com modernos aparelhos, como: Máquina de Torque Tensão DTT, Analisador de Carbono, Espectrofotômetro para 15 elementos químicos, Microdurometro, Microscópios para analise metalografica e outros. Nossos equipamentos permitem uma total garantia da qualidade das características mecânicas bem como do processo de tratamento térmicos dos produtos fabricados pela METALTORK. Hoje contamos com a integração de mais de 310 colaboradores, altamente capacitados e constantemente treinados. Mantemos parcerias com consultores e profissionais com reconhecimento internacional na área de aplicação de fixação e juntas aparafusadas, bem como constantes introduções de novas tecnologias. Para acompanhar o aumento do mercado e a escassez de mão de obra para o segmento de fabricação de peças e parafusos, a METALTORK investe no talento e capacitação de seus colaboradores, participando de Seminários, Feiras, Congressos e visitas a outros paises, buscando novas tecnologias e inovações, tendo por objetivo principal entender a evolução global do negocio. Para suprir a demanda de mão de obra, possuímos um processo de promoção e capacitação interna, que através da analise do desempenho do colaborador, o mesmo é direcionado as áreas técnicas e passam a atuar como “trainee”, sendo estes orientados por colaboradores com vasta experiência e longos anos de atividade. Nossa grande virtude é atuar como escola técnica de aprendizagem, pois promovemos a oportunidade de crescimento do colaborador e colhemos os frutos, aumentando o nível profissional e a qualidade de nossos produtos. Olhando para o Futuro Com a marca “TORK” fortemente consolidada no mercado nacional e no exterior, somos fornecedores direto das principais montadoras automotivas e de veículos pesados, assim como para grandes empresas fornecedoras de autopeças para essas mesmas industrias automotivas e de veículos pesados, como: Mercedes Benz, Scania, MAN, Volkswagen, Iveco, Grupo AGCO, Caterpillar do Brasil, ArvinMeritor, TRW, Empresas do grupo Randon, Magnetti Marelli, ZF do Brasil, Wabco, entre tantas outras. Nossa meta é conquistar uma fatia cada vez maior nestes segmentos e ampliar nossa linha de produção para conformação de peças tais como: Parafusos, Eixos, Buchas, Pinos e outros. Para tornar realidade, investimos maciçamente em máquinas de 5 e 6 estágios, para conformação de uma gama diversificada de peças, vislumbrando outras aplicações alem de parafusos. Dentro desta filosofia, hoje produzimos em grande escala peças especiais, principalmente as que posteriormente 3

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passam por um processo de usinagem. Agregamos valor no estampado permitindo assim uma maior agilidade para as empresa de usinagem bem como para os fornecedores de auto peças. Implantamos a Engenharia de Desenvolvimento e Aplicação, onde temos total capacidade de dar suporte a nossos clientes, em relação a necessidade de estudos de aplicação de torque e otimização dos elementos de fixação. Investimentos 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 2004 Ocupação do Parque Industrial 75% Meio Ambiente Nossa prioridade é a preocupação com o meio ambiente, portanto boa parte de nossos recursos foram empregados para a adequação de todos os setores de nossa fabrica. Através do empenho, comprometimento e integração de nossos colaboradores, fomos uma das primeiras empresas nacionais a conquistar a ISO 14.001-04, respeitando assim os nossos clientes, colaboradores e toda comunidade. A grande conquista Os investimentos realizados em equipamentos, novas tecnologias, parcerias, nos talentos de nossos colaboradores e num parque industrial auto suficiente, nos levou neste mês de Janeiro / 2011 a ser homologado e qualificado para nível “A” da VDA 6.3, pela Volkswagen Brasil, tornando a METALTORK um fornecedor mundial de peças críticas e de segurança. “Nossa capacidade de geração de recursos e conseqüente crescimento, são suportados exclusivamente pela valorização dos colaboradores e o maciço investimento na capacitação técnica de nosso time, visando à melhoria contínua e a superação de desafios, sempre preservando o meio ambiente”. Ivan Reszecki US$ (MM) 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Nosso crescimento Estamos balizados na perseverança e dedicação de nossos colaboradores. Investimos na própria empresa, através de desenvolvimentos de novos clientes e processos mais eficazes, disseminando o conceito de qualidade para todos, através dos programas 6 Sigmas, Lean, Melhoria Continua, Zero Defeitos, Semana da Qualidade, entre outras técnicas. Vendas 60 50 40 Sales (US$ MM) 32,00 20,00 20 10 0 2005 2006 19,00 2007 2008 2009 32,00 30 39,00 2 0 10 50,00 2 0 11 55,00 No período dessa nova gestão administrativa, obtivemos um crescimento de mais de 600%, saindo de uma produção de 80 toneladas das quais 90% da produção era realizada no processo a quente, para um patamar nos dias de hoje de mais de 550 toneladas mês, realizando 95% desta produção no processo de conformação a frio em prensas de múltiplos estágios. Atualmente trabalhamos em 2 turnos efetivos de 7:30 hs cada, que nos permite ter um capacidade de ocupação de 75%. “A METALTORK prima por atender o mercado que se inova constantemente, mantendo uma equipe altamente capacitada e com investimentos em novas tecnologias, colocamos neste mercado um produtos de alta confiabilidade.” Paulo R. F. Costa 4

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CONCEITOS GERAIS SOBRE TORQUE E PROCESSOS DE TORQUE PARTE I A Revista do Parafuso publicou em quatro edições consecutivas (N#7, 8, 9 e 10, respectivamente em Dezembro-2008/Janeiro-2009, Fevereiro/Março-2009, Abril/Maio-2009 e Junho/Julho-2009 o Curso sobre Torque e Processos de Torque, que agora estão consolidados em uma mesma publicação. O objetivo desta publicação é continuar na faina para tentar aumentar a massa crítica de pessoas com um maior conhecimento sobre Torque e ao mesmo, buscar desmistificar certos ‘tabus”. Acredito que o material aqui aglutinado possa atender a expectativa de tantos quanto querem se introduzir nesta matéria bem como aqueles que buscam uma reciclagem e rever conceitos que talvez já tenham caído no esquecimento. Para discorrer sobre Torque é necessário primeiro definir Junta, ou seja, apresentar os integrantes fundamentais que fazem parte do cotidiano de um aperto. Junta De maneira bem simplificada e genérica, uma Junta é constituída de três elementos básicos, a saber: o Parafuso, aquele que possui rosca externa; a Contra-peça, que sofrerá todas as forças resultantes do processo de aperto; e por último, o elemento mais importante, a Porca, aquela que possui rosca interna. Enfatizo a importância da Porca, pois em 99 % dos apertos é o elemento que possui maior resistência mecânica e muitas vezes simplesmente ignoramos a sua presença, pois sabemos que com ela dificilmente teremos contratempos. Assim, uma Junta nada mais é que um trio, porém cada qual com atribuições específicas. Para visualizá-las, lanço mão de uma analogia com um trio de Bossa Nova ou de Jazz. Normalmente nos trios temos o Piano, o Violoncelo (Baixo) e a Bateria. O Piano é responsável pela melodia e na analogia com Junta, o Parafuso é o responsável pela linha melódica, pelo sucesso no aperto, pois ele é que “trabalhará”, principalmente quando se busca uma maior força de aperto, obtida quando o aperto ocorre na sua região elasto-plástica. A Contra-peça (por exemplo: Suportes, Blocos, etc.) é responsável pela harmonia. Numa Junta, as Contra-peças não podem sofrer quaisquer deformações plásticas e devem atuar harmoniosamente com os demais componentes. Analogamente, elas são semelhantes ao Violoncelo ou Baixo. Dr. Roberto Garcia Pesquisador Colaborador do GEMAT (Grupo de Eletroquímica e Materiais) - UNESP Finalmente a Bateria, que é responsável pelo ritmo, pela tal “batida musical”. A Porca também tem a mesma função, pois é o elemento que sabidamente suporta qualquer carga, esta lá “para o que der e vier”. Não por acaso, as duas são os componentes femininos e devemos reconhecer que as mulheres têm uma maior capacidade para suportar as dificuldades do dia-a-dia. Classe de resistência O tema central deste curso é Torque, mas devemos entender que é a Força tensora que “segura as coisas”. Cada elemento de uma Junta tem uma resistência mecânica característica e, assim sendo, existe uma classificação particular para os Elementos de Fixação. Em Elementos de Fixação agrupamos todas as peças que tem por finalidade fixar, e entre estes, os mais comuns são as Porcas e os Parafusos. Pinos, Grampos, Abraçadeiras, Clipes, Rebites, dentre outros, também são considerados Elementos de Fixação. Para as Porcas, a força de teste é função do diâmetro nominal e sua altura (filetes engajados). Considerando porcas (passo normal) grau 8, isto é, porcas que não sofrem tratamento térmico, temos os seguintes valores: Até M4 M4 ! M7 M7 ! M10 = 800 N/mm2 = 855 N/mm2 = 870 N/mm2 M10 ! M16 = 880 N/mm2 M16 ! M39 = 920 N/mm2 5

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Para Porcas que são tratadas termicamente (grau 10 e grau 12), com passo normal, as forças de testes são: 10 Até M4 M4 ! M7 M4 ! M10 M10 ! M16 M16 ! M39 1040 1040 1040 1050 1060 12 1140 1140 1140 1140 1200 Parafusos não tratados termicamente), Dureza Rockwell “HRC” (para Parafusos temperados e revenidos). Classe LRT (min) LE (min) HR”B” 5.8 540 420 6.8 600 480 8.8 800 640 -o- 10.9 1.040 940 -o- 12.9 1.220 1.110 -o- 82~99,5 89~99,5 (valores em N/mm2) Outra característica importante é a Dureza Vickers e de acordo com o grau das Porcas temos: 10 12 8 180 ~ 353 272 ~ 353 295 ~ 353 Para obter as propriedades citadas, o material (aço) para as Porcas grau 8, 10 e 12 devem possuir teor médio de Carbono ou ser aço ligado. Para Porcas grau 4, 5 e 6, que não sofrem tratamento térmico, o aço pode ser baixo Carbono. Com relação aos Parafusos, a classificação da resistência segue uma terminologia particular. Quanto à classe de resistência de Parafusos, os mesmos são identificados como: 4.8, 5.8, 6.8, 8.8, 10.9 e 12.9. Os Parafusos 4.8, 5.8 e 6.8 não sofrem tratamento térmico. Já os Parafusos 8.8, 10.9 e 12.9 precisam de tratamento térmico (têmpera e revenimento). Existe também a classe 9.8, que não é mais utilizada em projetos novos, por estar em fase de extinção em algumas montadoras. A melhor maneira de entender esta terminologia é utilizar um exemplo e daí extrair a regra operante. Se considerarmos um Parafuso com classe de resistência 8.8, o que significam estes números? Valor da Resistência à Tração, Nominal (8) x 100 = 800 MPa, mín’ HR “C” -o-o22~32 32~39 39~44 O material (aço) para os Parafusos 4.8, 5.8 e 6.8 podem ser de Baixo ou Médio Carbono. Para as classes de resistência 8.8, 10.9 e 12.9 o aço deve ser Médio Carbono ou Aço Ligado. Força Tensora Conhecendo-se a classe de resistência de um Parafuso e utilizando os seus fatores geométricos, é possível calcular a capacidade de geração de Força que se pode obter do mesmo. Tomando como exemplo um Parafuso M12 x 1,5, classe 10.9, vimos que a Resistência à Tração (LRT) está entre 1.040 a 1.220 MPa, valor nominal 1.000 MPa, ou seja, o limite superior da classe 10.9 nada mais é do que o limite inferior da classe imediatamente acima, no caso 12.9. LRT ! Força Área Como o LRT é da ordem de 1.040 a 1.220 MPa e para um parafuso M12 com passo 1,5 a área é de 88,1 mm2, temos que: Força .220 LRT 1 1.040 ! 88,1 Classe de Resistência 8.8 800 x (0,8) = 640 MPa, mín Valor da Resistência ao Escoamento, Nominal Analogamente, os valores nominais para Parafusos A Força que se pode obter deste Parafuso estará entre 91.624N (91,6 kN) e 107.482N (107,5 kN), respectivamente. Considerando o Limite de Escoamento, temos respectivamente que este Parafuso começa a escoar entre 82,4 kN e 96,7 kN. Lembrar que estes valores referem-se a Força Axial (tração pura). Num processo de aperto, temos um esforço combinado, pois simultaneamente ocorrem esforços axial e torsional. Na Figura 1, podemos representar graficamente as distintas regiões de forças que se obtém de um Parafuso, considerando o seu grau de deformação. Força / kN REGIÃO ELASTICA 9.8 Resistência à Tração = 900 Limite de Escoamento = 720 10.9 1.000 900 12.9 são: 1.200 1.080 REGIÃO REGIÃO ELASTO PLÁSTICA PLÁSTICA ( Valores em MPa =N/mm2 ) Outras propriedades também devem ser consideradas, pois têm valores (e limites) bem definidos conforme a especificação ISO 898 Parte I, tais como: Limite de Resistência à Tração (LRT), em MPa, Limite de Escoamento (LE), em MPa, Dureza Rockwell “HRB” (para Ângulo / o Figura 1.- Gráfico Força (de união) em relação ao aperto (em ângulo) do parafuso 6

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Na região denominada “elástica”, o parafuso se comporta como se fosse uma Mola, isto é, o comportamento é linear e a deformação não é permanente. Ou seja, se pararmos de apertar, ao desapertar o Parafuso retornará às suas dimensões originais. A partir de uma certa Força, começa o processo de alongamento do Parafuso e a partir deste ponto entramos na região denominada “elasto-plástica”, isto é, o Parafuso entre em uma zona de deformação que não é totalmente permanente. Ao desapertar este Parafuso, o seu comprimento será maior que o original, mas ainda não há estricção considerável. Ao final da zona elasto-plástica, chegamos à máxima deformação permanente, pois o Parafuso estará nas proximidades do seu Limite de Ruptura, condição inaceitável em qualquer processo de aperto. Na Figura 1 mostramos Força (kN) em função do aperto (ângulo, em graus). Nesta condição, estamos considerando o esforço combinado tração-torção e, desta forma, os valores de Força sofrem uma certa redução. Esta redução por sua vez é função exclusiva do coeficiente de atrito de rôsca ("G), que será explicado com mais detalhes a partir da página 10. A função acima citada é mostrada na Equação 1 abaixo: #! 1 ) & ' ) p &$ 4 1+ 3* ' * + 1.155 * " G $ $ d . '2 * d 2 %$ '1 + 1 / 3d , ( 2( 0 % 2 Esta equação revela que o rendimento ( # ) é função inversa do coeficiente de atrito de rosca ( "G ). Ou seja, quanto menor "G, maior será o rendimento. Para o Parafuso M12 x 1,5 com classe de resistência 10.9, assumindo uma faixa de 0,10 ! "G ! 0,16, temos que o rendimento variará de 86,7 % a 77,2 %, respectivamente. Assim sendo, o Limite de Resistência à Tração, que no esforço axial era de 91,6 a 107,5 kN, agora passa a ser de a 70,7 a 93,2 kN respectivamente, contemplando o menor rendimento para a menor Resistência à Tração e o maior rendimento para a maior Resistência a Tração. De maneira similar, o Limite de Escoamento que situava-se entre 82,4 e 96,7 kN, agora são respectivamente iguais a 63,6 e 83,8 kN. Estes números nos indicam qual é a faixa de trabalho de um Parafuso M12, passo 1,5 - com classe de resistência 10.9. Devemos lembrar que o Parafuso pode entrar na sua região elasto-plástica, entretanto esta condição poderá ser inaceitável para a Contra-peça. Esquecemos de falar da Porca? Como foi dito, ao utilizar um Parafuso M12 com tratamento térmico (8.8, 10,9 ou 12.9), no projeto também se especificará uma Porca M12, com tratamento térmico; neste caso, a prova de carga da porca é da ordem de 1.050 a 1.140 MPa, suficientemente capaz de resistir às Forças geradas pelo Parafuso (lembrando 7

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que a Porca somente recebe esforço axial) e sempre terá que ter um mínimo de filetes engajados (geralmente 0,6 vezes o diâmetro e sua altura da ordem de 0,8 vezes o diâmetro). Exemplificando graficamente o que foi dito acima, podemos montar um diagrama com os limites de deformação plástica, quer seja do Parafuso, quer seja da Contra-peça. De maneira conservadora, a intersecção das linhas na região elástica nos define a máxima Força Tensora (“Clamping Load”) que a Junta pode suportar. Na Figura 2 temos o diagrama acima citado. Deformação Plástica Deformação Elasto-Plástica do Parafuso F o r ç a “Clamping Load” / kN Alongamento ( ElastoPlástico ) do Parafuso Deformação da Junta mm F o r ç a Figura 4 – Diagrama mostrando a condição mais recomendável, quando se quer obter a máxima Força do Elemento de Fixação Torque Antes de discorrer sobre Torque, algumas definições da Física Clássica se faz necessário. Força = É a grandeza fundamental que relaciona a massa e a aceleração da gravidade. Como tudo que nos cerca está sob o efeito da gravidade (terrestre), a Força comumente é expressa em N (Newton) ou em seu múltiplo kN. Também pode ser expressa em kg (Quilograma), etc. Alavanca = É uma barra rígida, móvel em torno de um obstáculo denominado “ponto de apoio”. Quando em equilíbrio, temos a expressão: “Clamping Load” / kN Alongamento do Parafuso Deformação da Junta mm Figura 2 – Diagrama mostrando o comportamento do Parafuso bem como da Contra-peça, em condições conservadoras. Na Figura 3, é apresentado o mesmo tipo de diagrama, porém na condição inaceitável, isto é, quando o aperto acontece na região plástica da Contra-peça. Deformação Plástica da Contra-Peça F *x!P* y onde F é a Força atuante, x corresponde à distância atuante; P é a Força resistente e y é a distância referente à Força resistente, como detalhado na Figura 5 abaixo. F F o r ç a “Clamping Load” / kN x y P Alongamento do Parafuso Deformação Plástica da Junta mm Figura 5 – Esquematização de uma Alavanca Momento = É o produto da intensidade de uma Força pela distância desta a um ponto referenciado. O resultado deste produto é “Trabalho”, que no mundo dos apertos é denominado Torque, cuja grandeza mais usual é Nm (Newtons metro). Nm é uma grandeza de Energia (1 Nm equivale a 1 Joule). A equação básica para Torque, envolvendo Elementos de Fixação é a seguinte: Figura 3 – Diagrama mostrando uma condição inaceitável. Na Figura 4, o diagrama mostra a condição mais recomendável quando se deseja obter a maior Força Tensora do Elemento de Fixação. Podemos citar como exemplo, os requisitos necessários para um Parafuso de Biela, onde ultrapassamos o Limite de Escoamento do Parafuso, mas preserva-se o limite de deformação plástica da Biela (em geral Bielas forjadas). Torque ! M A ! FV * d * k onde: MA = Momento de Aperto, em Nm, FV = Força Tensora, em kN e d = Diâmetro do Elemento de Fixação, em mm. K = Fator de Torque (“kfactor”) 8

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CONCEITOS GERAIS SOBRE TORQUE E PROCESSOS DE TORQUE PARTE II O que se espera de um Elemento de Fixação é que o mesmo gere uma Força Tensora suficiente para atender às necessidades do projeto, isto é, um parâmetro de Engenharia. Pela equação básica, Força é a variável independente e o Torque é a variável dependente, ou seja, o Torque aplicado, parâmetro de Manufatura, deve corresponder à Força requerida em projeto. Além do diâmetro nominal do Elemento de Fixação , a equação básica apresenta um fator constante (K), conhecido como “kfactor”, normalmente tabelado em função do material e do revestimento dos componentes da Junta. A equação básica permite calcular o Torque, a partir da Força Tensora, porém não incorpora a capabilidade do equipamento a ser utilizado pela Manufatura. Convencionalmente atribui-se que a capabilidade para equipamentos pneumáticos é da ordem de ± 15 %, para eletroeletrônicos ao redor de ± 5% e equipamentos por impacto em torno de ± 35%. Graficamente podemos expressar a variação do Torque em função da Força, tomando como eixo principal o ângulo de aperto, como mostra a Figura 6. Gráfico MA (Torque) x FV (Força) x Ângulo MA Nm FV kN MA1 MA = Momento de Aperto (Nm) Força Máxima Como citado na Parte I, existe uma condição linear, denominada região elástica (até o Limite de Escoamento) e a partir deste limite, um comportamento não linear, que até a Força máxima denominado região elasto-plástica. A partir da Força máxima, adentramos na região de deformação permanente, até a condição de ruptura do Elemento de Fixação. Para exemplificar o uso da equação básica, vamos utilizar um Parafuso M12x1,5, classe de resistência 10.9 e como Força Tensora necessária, 47,7 kN, isto é, 75 % da mínima capacidade de geração de Força do Elemento de Fixação, ou seja 63,6 kN multiplicado por 0,75. Também vamos assumir que o fator K varia de 0,10 a 0,20 (0,15 ± 0,05), valor arbitrário. Convém salientar que o “kfactor” depende principalmente do atrito das peças envolvidas na Junta, irregularidades dimensionais, empenamento do Parafuso, roscas deformadas e/ou com sujeiras, etc. O Torque a ser aplicado para que se obtenha a Força necessária é mostrado abaixo: 0 , 20 Torque ! M A ! 47,7 *12 * k 0 ,10 ! 57 a 114 Nm ou seja, 85,5 ± 28,5 Nm. A seguir, algumas definições dos termos normalmente utilizados quando se aborda o tema Torque : Torque Dinâmico : É o valor pico de Torque medido em tempo real em apertadeira (elétrica-eletrônica) com controle de Torque durante a operação de aperto. Os valores de Torque obtidos são registrados eletronicamente na apertadeira. Desta forma, o Torque Dinâmico não poderá ser checado após sua aplicação (apenas monitorado). Quando empregado em apertadeira sem controle de Torque, é conhecido como o ‘Torque de “Set-Up” da apertadeira. Torque Estático : É o valor de Torque medido em apertadeira sem controle de Torque. O “set-up” da apertadeira corresponde ao valor do Torque Dinâmico, e na sua ausência, geralmente, ao valor médio do Torque Estático. O Torque Estático também é aplicado como ‘Torque de Verificação” quando da auditagem de Torques. Neste caso, corresponde ao Torque de Aperto requerido para iniciar a quebra de uma fixação já efetuada. Outra denominação para o Torque Estático é “Torque Residual”. Torque Falso: É quando o equipamento aplica um Torque especificado, sem gerar a respectiva Força Tensora. Isto normalmente acontece quando há um fator agravante, como por exemplo, rosca extremamente deformada, na qual pode ocorrer um pico de Torque (nominal). Lim. Escoamento FV1 FV = Força Gerada (kN) Ângulo " Figura 6 – Gráfico Torque e Força em relação ao aperto do Parafuso (em ângulo). Na Figura 6, são apresentados os conceitos de Força e Torque, ressaltando o Limite de Escoamento e a Força máxima, além da aplicação da equação básica, isto é, para uma dada Força Tensora FV1, consequentemente, temos um Torque MA1. 9

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Caso ocorra nos primórdios do aperto, quando não há um assentamento perfeito, esta condição pode ser perceptível visualmente. Caso ocorra na fase linear do aperto, sua detecção visual é impossível. Somente com os recursos da mecatrônica este fenômeno pode ser detectado e com possibilidade de rejeição e re-trabalho do processo de aperto propriamente dito. EXPRESSÃO GERAL Na equação básica, temos um fator constante, muito abrangente, denominado “kfactor”. Através da Norma DIN detalhamento de alguns dos aspectos mais relevantes do “kfactor”. A expressão matemática constante na DIN 946 é: onde : 946 - Determination of coefficient of friction of bolt/nut assemblies under specified conditions *), temos um melhor Utilizando a expressão geral, com fatores geométricos e coeficientes de atrito mais refinados, temos que o Torque é aproximadamente 34% maior que o calculado pela equação básica. Da mesma Norma DIN 946 obtém-se as seguintes expressões para coeficientes de atrito de rosca ("G), de cabeça ("K) e total ("GES). M G FV 6 0,159 * p 0,578 * d 2 onde MG é o Torque dissipado na rosca. 2 .M K "K ! D Km * FV onde MK é o Torque dissipado na cabeça. "G ! Comparando a Equação Básica com a Expressão Geral, temos que: EXPRESSÃO GERAL D 1 . M A ! FV * / 0.159 * p + 0.578 * d 2 * " G + Km * " K , 2 0 MA=Momento de Aperto ………………………… (Nm) FA =Força Tensora ……………………………….. (kN) p =Passo …………………………………………(mm) d2 =Diâmetro interno …………………………… (mm) "G =Coeficiente de Atrito da Rosca ……... (adimensional) DKm=Diâmetro Médio - superfície contacto …….... (mm) "K =Coeficiente de Atrito da Cabeça …... (adimensional) (*) = A Norma DIN 946 está sendo substituída pela Norma DIN ISO 16047. D 1 . M A ! FV * / 0.159 * p + 0.578 * d 2 * " G + Km * " K , 2 0 M A ! FV * d * k EQUAÇÃO BÁSICA M A FV 6 0,159 * p D 0,578 * d 2 + Km 2 Hoje o coeficiente de atrito total ("GES) já é parte integrante das especificações de revestimentos, quer sejam eletrodepositados ou não, num mesmo nível de importância como aparência e resistência à corrosão. EQUAÇÃO APERFEIÇOADA Se considerarmos um aperto no regime elástico do Parafuso, é possível substituir a Força Tensora por uma expressão matemática que relaciona o ângulo de aperto e as resiliências dos componentes da Junta, expressão esta baseada na Lei de Hooke. Como condição fundamental para utilização desta expressão é que no intervalo de trabalho considerado não ocorra qualquer deformação permanente, quer seja dos Elementos de Fixação, quer seja das Contra-peças. " GES ! O multiplicando Fv (Força Tensora) é o mesmo, porém o fator geométrico d (diâmetro nominal) foi substituído por d2 (diâmetro interno) e o “Kfactor” ficou mais explícito, detalhando-se os coeficientes de atrito de rosca e de cabeça, o passo e o diâmetro médio da superfície de contacto. Também é possível comparar numericamente a aplicação da expressão geral. " " o mesmo Parafuso M12x1,5, 10.9, Força Ten"Considerando sora " de 47,7 kN e DKm igual a 20,58 mm, d2 = 11,026 mm e "G e "K com limites inferiores e superiores respectivamente iguais a 0,10 e 0,16, temos: 20,58 1 0 ,16 0 ,16 . M A ! 47,7 * / 0.159 *1,5 + 0.578 *11,026 * " G 0,10 + * " K 0,10 , 2 0 - onde : 344= Ângulo de deslocamento (graus) 5S = Resiliência do Elemento de Fixação (mm/N) 5p = Resiliência da Junta (mm/N) Desta expressão, podemos concluir que existe uma relação direta entre o ângulo de deslocamento que ocorre durante o aperto e a Força Tensora gerada neste mesmo intervalo de aperto. Consolidando o valor de FV da equação acima na expressão geral, temos uma nova expressão, que denominaremos como Equação Aperfeiçoada, porém com utilização limitada ao regime elástico dos componentes da Junta. ^ ! 360 * 75 + 5 8 * F 3 s P V p o ˆ MA ! ^ 3 360O * p* 75 S + 5 P 8 1 D 1 . * / 0.159 * p + 0.578 * d 2 * " G + Km * " K , 2 0 - Desta forma, o Torque a ser aplicado para que se obtenha a Força necessária é da ordem de 91 a 139 Nm, ou seja, 115 ± 24 Nm. A expressão acima será de grande valia quando da discussão das vantagens e desvantagens dos diversos processos de Torque disponíveis. 10

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Aperto por Torque Com os conceitos de Torque e Capacidade de Geração de Força do Elementos de Fixação já apresentados, é possível discorrer sobre processos de Torque e a melhor maneira é fazendo uso de um exemplo específico. O primeiro processo a ser apresentado é Aperto por Torque, também conhecido como Torque Simples ou Torque ‘Seco’. A partir de um Torque Alvo, o equipamento, pneumático ou eletroeletrônico é ajustado a este valor, também conhecido como Torque Dinâmico. Neste exemplo, a especificação de Torque solicita um Torque de 20 Nm e um intervalo de 18 a 22 Nm. De maneira geral, denominamos 20 Nm como o Torque Dinâmico, que será o Torque Alvo a ser consolidado no equipamento de aperto (Torque de “Set-Up”) e os limites serão 18 e 22 Nm. Estes limites balizarão a janela de Torque, tanto do equipamento, bem como, dos valores de Torque de Verificação (Torque Estático), quando das referidas atividades de auditoria. Esquematicamente, este processo pode ser representado pela Figura 7. Torque / Nm Processo de Torque Aperto por Torque ‘Seco’ 22 Janela de Torque para Aprovação 20 18 12 Torque ALVO Figura 7 – Esquematização de um Processo de Torque, denominado Torque Simples ou Torque ‘Seco’. Pela especificação, 20 ± 2 Nm, isto é, ± 10 %, obrigatoriamente o equipamento deve ser eletroeletrônico, por razões de capabilidade. Neste exemplo, a partir de 12 Nm considera-se que a Junta está perfeitamente assentada. Definimos então Torque de Assentamento como sendo 12 Nm, máximo. O Torque de Assentamento também é conhecido como “Snug Torque”. Fisicamente, admite-se que se gasta esta Energia para assentar os componentes da Junta e a partir deste valor, o aperto ocorre de forma linear, em relação ao deslocamento angular do Elemento de Fixação. Na Figura 7, também está assinalado que para o Torque de Assentamento, temos um valor de ângulo igual a 31. A partir deste assentamento (31), até o Torque Alvo, no caso 20 Nm, teremos um ângulo de deslocamento até 32. Por se tratar de equipamento eletroeletrônico é possível registrar os valores de 31 e 32 e, desta forma, mapear 93 (intervalo de deslocamento angular) entre 12 Nm e 20 Nm (o Torque Alvo). 31 93 32 Ângulo / o 11

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Como já mencionado, no equipamento normalmente será consolidado os limites de 18 e 22 Nm, como janela de Torque porém rigorosamente, estes limites deveriam ser da ordem de 19 Nm e 21 Nm, respeitando-se assim a capablidade do equipamento (eletro-eletrônico) de aperto. Para ilustrar este Processo, lanço mão de dados reais e a partir deles, tecer considerações sobre as vantagens e desvantagens deste Processo de Aperto. Na Figura 8, temos o Histograma dos 11.674 apertos realizados. 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 21,52 18,07 18,29 18,50 18,72 18,93 19,15 19,36 19,58 19,79 20,01 20,22 20,44 20,65 20,87 21,08 21,30 21,73 A Figura 9 já nos revela uma maior (e preocupante) dispersão de 93, principalmente porque o processo é considerado estável, em relação ao Torque aplicado. Os seguintes valores foram observados: Ângulo Médio = 35º, Ângulo Máximo = 236º, Ângulo Mínimo = 2º, Desvio Padrão = 20,3º. Aproximadamente 1 % dos apertos (103 casos) geraram “Torque Falso”, com um 93 menor que 5º. Numa análise mais detalhada do Histograma mostrado na Figura 9, constatamos uma elevada freqüência de apertos com valores de 93 iguais a 15º, 28º, 40º e 52º. Considerado que o Ângulo Médio é 35º, temos uma grande população de apertos com 93: aquém e além do Ângulo Médio, revelando que a Força Tensora aplicada, durante o Processo por Torque ‘Seco’, não está estável. De maneira análoga, podemos salientar a existência de inúmeros apertos com 93 superior a 70º, ou seja, com o dobro da Força Tensora média. A afirmação acima é baseada na expressão oriunda da Lei de Hooke, na qual temos uma relação proporcional entre ângulo aplicado e Força Tensora gerada. Assim sendo, podemos sumarizar o Processo de Aperto por Torque ‘Seco’: VANTAGENS i) O equipamento é simples (pode ser pneumático ou eletroeletrônico); ii) É de fácil entendimento. DESVANTAGENS a) Elevada dispersão do Torque, considerando a sofisticação (ou não) do equipamento de aperto; b) Não é apropriado para aplicações consideradas críticas; c) Elevado risco de ocorrência de “Torque Falso”; d) Não garante uma Força Tensora constante Figura 8 – Histograma Aperto por Torque ‘Seco’. Observa-se uma mínima dispersão. O desvio padrão é da ordem de 0,14 Nm. Por este Histograma, conclui-se que se trata de um Processo de Torque perfeitamente confiável. Na realidade, o que é confiável é o equipamento de aperto. Como também foi mapeado 31 e 32, torna-se possível construir um Histograma de 93, para os 11.674 apertos, conforme mostrado na Figura 9. 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 15,1 67,6 28,2 80,7 41,4 54,5 93,9 107,0 120,1 159,5 198,8 211,9 133,2 172,6 185,7 225,1 2,0 146,3 (sequer é estável); e) Risco de alongamento do Elemento de Fixação e/ou deformação permanente das Contra-peças. Figura 9 – Histograma de 93, entre 12 e 20 Nm, considerando o Aperto por Torque Simples ou Torque ‘Seco’. 12

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CONCEITOS GERAIS SOBRE TORQUE E PROCESSOS DE TORQUE PARTE III O segundo processo a ser discutido é o Aperto por Torque e Monitoramento do Ângulo. Como o próprio nome diz, aperta-se por Torque e monitora-se o ângulo (na realidade, uma janela de ângulo). Necessariamente este Processo requer um equipamento eletroeletrônico e esquematicamente é repre-sentado pela Figura 10. Processo de Torque - Aperto por Torque e Monitoramento do Ângulo Torque / Nm 130 Janela de Torque para Aprovação Ao estabelecer uma janela de ângulo, para um mesmo Torque Alvo, estamos especificando uma Força Tensora mínima, condição que torna este processo habilitado para Juntas críticas. Da mesma forma, como a Fase I assegura um bom assentamento e uma Força Tensora parcial, e a seguir, como temos uma condição e ângulo mínimo até o Torque Alvo (Fase II), podemos afirmar que este ângulo final também garante uma condição de Risco Zero para “Torque Falso”. Assim sendo, podemos sumarizar o Processo de Aperto por Torque com Monitoramento de Ângulo: DESVANTAGENS i) O equipamento não é tão simples (deve ser eletroeletrônico); ii) Para multi-uso (diferentes Juntas em uma mesma Estação de Aperto), as Juntas devem ter uma certa similaridade. VANTAGENS a) Garante uma Força Tensora mínima e estável; b) É adequado para Juntas consideradas críticas; c) Risco Zero para “Torque Falso”; d) Permite um controle das condições de contorno da Junta devido ao baixíssimo risco de alongamento do Elemento de Fixação e/ou deformação das Contra-peças. O terceiro processo a ser descrito é o Processo de Aperto por Torque e Ângulo de Deslocamento. Utilizando um diagrama esquemático, o Processo de Aperto por Torque & Ângulo é mostrado pela Figura 11. Processo de Torque Torque / Nm 235 110 Pré-Torque 90 “Snug Torque” GU ÂN LO 120 110 90 Torque ALVO Torque a partir do qual será monitorado o Ângulo Figura 10 – Esquematização de um Processo de Torque denominado Aperto por (ou Contrôle de) Torque e Monitoramento do Ângulo. No diagrama mostrado, (exemplo real), o Processo de Aperto é desenvolvido em duas etapas (Fases) bem distintas. Na Fase I, temos o Torque de Assentamento e em seguida, uma condição de Torque Alvo Intermediário, no caso da ordem de 90 Nm. A Fase II, que considera como Torque Alvo 120 Nm, inclui o monitorento do intervalo de deslocamento angular (93) a partir de 90 Nm e estipula um 93 mínimo de 10º e máximo de 60º. Como janela de Torque, os limites são 110 e 130 Nm, valores a serem consolidados no equipamento de aperto e que serão também utilizados como Torque de Verificação. Este tipo de processo permite que para um dado aperto, no caso Torque Alvo de 120 Nm (Fase II – Final), a dispersão do intervalo de ângulo seja mais restrita, que no exemplo ilustrado é da ordem de 10 a 60º. O intervalo especificado foi devidamente estudado, baseando-se que quando o processo atinge um 93 de 10º, o mesmo é suficiente para gerar uma Força Tensora mínima necessária. Da mesma forma, quando 93 é da ordem de 60º, a Força Tensora agora gerada é máxima, porém inferior àquela que poderia causar deformações permanentes nos componentes da Junta. Este tipo de Processo permite uma certa versatilidade nas células de aperto, pois possibilita que um mesmo equipamento possa ser utilizado em Juntas diferentes entretanto estas Juntas devem apresentar uma certa similaridade, como por exemplo Coxins. 30 30 + 10o 30 + 60o Ângulo / o Aperto por Torque & Ângulo de deslocamento Janela de Torque para Aprovação VO AL 3 30 30 + 60o Figura 11 – Esquematização de um Processo de Torque denominado Aperto por Torque & Ângulo de Deslocamento 30 + 75o 30 + 68o Ângulo / o 13

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Literalmente, temos um processo constituído por Torque ‘Seco’ e uma posterior etapa de Ângulo de Deslocamento. A primeira parte deste processo denomina-se Pré-Torque, a qual garante ademais de um bom assentamento, uma Força Tensora parcial, inferior à Força Tensora exigida pelo projeto. Uma Força adicional será provida pelo ângulo de deslocamento e a Força Tensora Total poderá estar aquém (ou além) do Limite de Escoamento do Elemento de Fixação, em geral o Parafuso. Para discorrer sobre este processos, utilizaremos dois exemplos, o primeiro teórico/numérico, onde necessariamente estamos na região elástica do Elemento de Fixação e o segundo, real, onde adentramos na região elasto-plástica do Elemento de Fixação e em ambos os casos o aperto é efetuado pela Porca e o Parafuso é o já considerado M12x1,5, classe de resistência 10.9. Exemplo Teórico / Numérico => Aperto na Região Elástica do Elemento de Fixação As condições deste processo são as constantes na Figura 11, ou seja: Pré-Torque = 90 Nm e Ângulo de Deslocamento Alvo = 68º. Os valores dos fatores geométricos referente à Junta são: passo = 1,5 mm; d2 = 11,025 mm e DKm = 18,4 mm. As grandezas intensivas, tais como a: Resiliência do Parafuso: 5S = 1,2 . 10-5 mm/N; a Resiliência da Junta: 5P = 2,1 . 10-6 mm/N; o Coeficiente de Atrito da Rosca (máximo): "G = 016; e o Coeficiente de Atrito da Cabeça (máximo): "K = 0,16. Como Torque de Assentamento (“Snug Torque”), vamos assumir como sendo da ordem de 40 Nm, logo a segmento linear de Torque, referente a esta primeira fase de aperto é igual a (90 Nm – 40 Nm) = 50 Nm. A partir da Equação Aperfeiçoada: M A ! 50 Nm ! Considerando 68º, temos: 68o ! que corresponde a 20,09 kN. A Força Tensora gerada nesta fase independe dos coeficientes de atrito. Assim sendo, a Força Tensora Total obtida neste Processo de Aperto por Torque & Ângulo de Deslocamento, é a soma das duas Forças obtidas por diferentes mecanismos, um totalmente dependente dos coeficientes de atrito e assentamento e um outro, linear com o ângulo aplicado. FVTOTAL ! FVPRÉ 6 TORQUE + FV ANG . DESLOCAMEN TO ! 18,31 + 20,09 ! 38,4kN 360o * 75 s + 5 P 8 * FV p Para minimizar os efeitos dos coeficientes de atrito, podemos diminuir o valor de Pré-Torque (porém sempre acima do “Snug Torque”) e aumentar o Ângulo de Deslocamento. Se consideramos um Pré-Torque igual a 60 Nm, um Ângulo de Deslocamento da ordem de 105º e mantendo todos os outros valores constantes, a Força Tensora Total gerada neste processo, aprimorado, é a seguinte: FVTOTAL ! FVPRÉ 6TORQUE + FVANG . DESLOCAMENTO ! 7,39 + 31,03 ! 38,4kN ou seja, a Força Tensora Total é a mesma, mas a forma como a mesma foi obtida é muito mais estável e confiável, pois apenas 19,2 % desta força tem dependência dos coeficientes de atrito e assentamento (enquanto que nas condições de aperto mostrados na Figura 11, esta dependência é da ordem de 47,7%). Como estamos num Curso sobre Torque, proponho um exercício numérico, cuja solução está na página 19. A partir da Figura 11 e os fatores geométricos, calcular as Forças Tensoras geradas, considerando as mesmas resiliências, porém os valores dos coeficientes de atrito de rosca e de cabeça no seu mínimo, isto é 0,08. Sugerir também um processo aprimorado, com Pré-Torque de 60 Nm e defina o novo Ângulo de Deslocamento, que gere a mesma Força Tensora Total. 3 360 O * p* D 1 1 . * / 0.159 * p + 0.578 * d 2 * " G + Km * " K , 75 S + 5 P 8 0 2 - e substituindo os fatores geométricos e asgrandezas intensivas, calculamos o valor de 93, no intervalo de 50 Nm, que corresponde a aproximadamente 62º. É possível calcular a mínima Força Tensora gerada nesta fase do aperto, utilizando a expressão baseada na Lei de Hooke, que pode ser usada, pois este Processo de Torque ocorre na região elástica do Elemento de Fixação 62o ! 360o * 75 s + 5 P 8 * FV p Uma outra possibilidade que um Processo de Aperto por Toque & Ângulo permite, é gerar uma Força Tensora inerente a deformação elasto-plástica do Parafuso, ou seja, superior à do Limite de Escoamento do mesmo. Relembrando a Figura 1: Força / kN REGIÃO ELASTICA o que resulta em Fv = 18,3 kN. É importante ressaltar que nesta fase de Pré-Torque, os coeficientes de atrito são de suma importância. A mesma expressão permite calcular a Força gerada na segunda fase do aperto, quando da aplicação de um Ângulo de Deslocamento Alvo, da ordem de 68º. REGIÃO REGIÃO ELASTO PLÁSTICA PLÁSTICA Ângulo / o Figura 1.- Gráfico Força (de união) em relação ao aperto (em ângulo) do Parafuso 14

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Com os conceitos já emitidos, podemos quantificar os limites assinalados na Figura 1, quer dizer, a região elastoplástica, para um Parafuso M12 x 1,5 – 10.9, começa em 67,7* kN (podendo atingir até 80,3* kN). De maneira similar, podemos dizer que a região plástica começa em 75,7* kN (até um valor máximo de 87,5* kN). Nota: (*) = Valores experimentais. Estes valores indicam que se o objetivo do Processo por Aperto por Torque & Ângulo é extrair do Elemento de Fixação uma Força Tensora além do seu Limite de Escoamento, devemos considerar como Força mínima 67,7 kN e como Força máxima 87,5 kN. Observamos também na Figura 1, a existência de uma linha pontilhada, paralela ao segmento linear da zona elástica e que intercepta o segmento não linear da região elastoplástica. A distância entre estas duas linhas paralelas, com dimensão em graus, denomina-se Ductilidade, uma propriedade importante dos Elementos de Fixação, que de maneira bem simplificada significa “capacidade à deformação permanente” e usualmente é representada pela letra ;. No caso particular deste Parafuso, o valor de ;, especificado em desenho, é 440º mínimo; cujo significado prático é: após o Parafuso ultrapassar o seu Limite de Escoamento, é possível “apertá-lo” mais 440º, sem adentrar na zona de deformação plástica permanente. Experimentalmente, temos encontrado valores de Ductilidade entre 520º ! ; ! 770º, O diagrama esquemático mostrado na Figura 12, ressalta o Processo de Aperto por Torque & Ângulo de Deslocamento, no qual necessariamente o Torque Final ocorre na zona elasto-plástica e os valores (mínimo e máximo) dependerão da variação do Limite de Escoamento do Elemento de Fixação bem como dos coeficientes de atrito que atuam na Junta propriamente dita. Torque Nm Torque Máx Torque Mín É possível apresentar um exemplo real deste tipo de aperto. Considerando um Pré-Torque de 60 Nm e um Ângulo de Deslocamento da ordem de 230º, no processo ora considerado buscou-se obter uma Força Tensora mínima de 70 kN e nenhum risco de ocorrência de deformação permanente do Elemento de Fixação. A dispersão da Força Tensora é minimizada quando se utiliza o Processo Torque & Ângulo e se adentramos na região elasto-plástica do Parauso, esta dispersão será função direta da capacidade de geração de Força do Elemento de Fixação, cujas variáveis assinaláveis são o Tratamento Térmico e o coeficiente de atrito de rosca ("G), pois este afeta o Rendimento, devido ao esforço combinado traçãotorsão. Por outro lado, a dispersão com relação ao Torque Final é muito grande, devido à variação (permitida) dos coeficientes de atrito de rosca e de cabeça dos Elementos de Fixação e a interação destes Elementos com as Contrapeças onde, via de regra, não se especifica nenhuma condição de superfície tais como planicidade, paralelismo, compatibilidade dos revestimento, etc. A dispersão acima citada pode ser visualizada através do Histograma mostrado no Figura 13, referente ao Processo 60 Nm + 93 de 230º. Processo de Torque Aperto por Torque & Ângulo de Deslocamento (Adentrando na região elasto-plástica) ~ ~ ‘A’ ‘B’ Pré – Torque Ângulo de “Snug Torque” Deslocamento 3 3< =43<4+4934> Ângulo / graus Figura 12 – Esquematização de um Processo de Torque, denominado Aperto por Torque & Ângulo de Deslocamento, avançando na região elasto-plástica do Parafuso. Histograma do Torque Final alcançado no Processo de Torque denominado Aperto por Torque & Ângulo de Deslocamento, na região elasto-plástica (60 Nm + 93 igual a 230º) Sumarizando o Processo de Aperto por Torque & Ângulo de Deslocamento, temos: VANTAGENS a) Garante uma Força Tensora estável; b) É adequado para Juntas consideradas críticas; c) Risco Zero para “Torque Falso”; d) Cada Junta permite uma Estratégia de Aperto particular e específica. DESVANTAGENS i) O equipamento não é tão simples (deve ser eletroeletrônico); ii) Não é possível auditar o Ângulo de Deslocamento. . Figura 13 – 15

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