Desenvolvimento de uma máquina de ensaio para a determinação de força de clamp em juntas aparafusadas

Abstract

As juntas aparafusadas são um dos elementos mais comuns na construção e projeto de máquinas. Elas servem para fazer a montagem ou união de dois componentes ou mais. Para fixar esses elementos, comumente diversos métodos de aperto são aplicados em diferentes ocasiões, levando-se em consideração algumas variáveis como custo/benefício, criticidade da junta e o grau de controle e rastreabilidade necessários em cada caso em específico. Todas as variáveis citadas devem atingir a força mínima requerida de união entre os elementos de fixação, assim garantindo e atendendo as especificações estipuladas e normas aplicadas. É de interesse da indústria um maior controle em todos os parâmetros envolvidos no processo de juntas aparafusadas, devido ao histórico de recall e falhas catastróficas. Juntas aparafusadas com pouco torque podem se soltar ou causar vibrações nos componentes montados. No entanto, se o torque demasiadamente elevado, ou seja, quando a junta for muito apertada, os componentes podem sofrer travamentos, rompimentos dos filetes de rosca ou dificultar a remoção. As consequências de um mau dimensionamento dessas juntas podem ser apresentadas como falhas que podem causar interrupções na sequência de linha de montagem, devido à quebra de parafusos. Falhas de equipamentos de aperto, devido ao mau dimensionamento da junta em relação ao equipamento. Entretanto, existem consequências ainda piores, quando o desvio for passado para o produto e só descoberto pelo usuário final, podendo resultar em acidente fatal. A proposta desse trabalho é desenvolver um método experimental de ensaio para determinação de forças envolvidas no processo de fixação de juntas para transmissão de movimentos. Essas juntas são compostas pela junção de duas ou mais partes, mantidas íntegras através de elementos roscados, sendo que essa integridade é garantida quando ao montar a união através de torque, se obtém uma força capaz de resistir a todos os esforços a que serão submetidas quando em trabalho. Medir o torque residual é o meio mais simples de avaliar as condições de uma junta aparafusada, atualmente através de torquímetro ou transdutor de torque.

Bolted joints are present in almost all machine element designs. They are used to assemble/join two or more components. To fix these elements, commonly different tightening methods are applied on different occasions, considering some variables such as cost/benefit, joint criticality and the degree of control and traceability required in each specific case. All these variables must reach the minimum required level of bonding force between these fastening elements, thus guaranteed and meeting their specifications and applied standards. It is in the industry's interest to have greater control over all parameters involved in the bolted joint process, due to the history of recalls and catastrophic failures. Low torque bolted joints can loosen or cause vibrations in the assembled components. On the other hand, with high torque, that is, when too tight, the components can suffer locks, breakage of the threads or make removal difficult. The consequences of a bad dimensioning of these joints can be presented as failures that can cause interruptions in the assembly line sequence, due to the breakage of screws. Tightening equipment failures, due to poor sizing of the joint in relation to the equipment. However, there are even worse consequences when the deviation is passed on to the product and only discovered by the end user, which can result in a fatal accident. The purpose of this work is to develop an experimental test method to determine the forces involved in the process of fixing joints for the transmission of movements. These joints are composed by the joining of two or more parts, kept together through threaded elements, and this integrity is guaranteed when, when assembling the union through torque, a force capable of resisting all the efforts to which they will be submitted is obtained when at work. Measuring residual torque is the simplest way of evaluating the condition of a bolted joint, currently using a torque wrench or torque transducer.