Uma Uma união estrutural por atarraxamento raramente falha porque o parafuso não for suficientemente resistente.. Em muitos casos, a causa raiz está em outro lugar: uma pré-carga insuficiente, uma variação excessiva da fricção, condições de aperto inconsistentes ou uma discrepância entre o par aplicado durante a montagem e a força de aperto realmente alcançada.
Essa diferença está ganhando cada vez mais importância à medida que fabricantes, contratados e organismos de certificação colocam maior ênfase na conformidade com os requisitos legais. A fiabilidade das uniões, a rastreabilidade e o cumprimento das normas internacionais.
Durante décadas, Os ensaios de propriedades mecânicas Eles constituem a base para garantir a qualidade dos elementos de fixação. A resistência à tração, a carga de prova, o limite elástico e o alargamento continuam a ser indicadores essenciais da qualidade do produto. No entanto, esses valores apenas descrevem o comportamento do elemento de fixação como componente individual.
No serviço, os parafusos não funcionam isoladamente. Eles funcionam como parte de um conjunto completo formado por parafuso, porca, rolha, revestimento, lubrificação e método de instalação. É o comportamento deste conjunto —e não apenas do parafuso— que determina se A união cumprirá sua função durante toda sua vida útil.
A variável oculta: a fricção
Um dos maiores desafios na concepção de uniões por atarraxamento é que o par aplicado não corresponde diretamente à precarga obtida.
Uma grande parte Do par aplicado durante o aperto, é consumido a fricção entre as roscas e as superfícies de apoio. Somente a parte restante se transforma em força útil de aperto.
Como consequência, dois elementos de fixação com propriedades mecânicas idênticas podem gerar níveis de pré-carga muito diferentes quando apertados com o mesmo valor de par. Pequenas variações na lubrificação, no revestimento superficial, no estado das roscas ou na qualidade dos componentes acoplados podem influenciar significativamente na relação entre o par e a tensão.
Do ponto de vista da engenharia, isso significa que atingir o par de aperto especificado não garante necessariamente que a carga prévia desejada tenha sido alcançada. Em aplicações críticas, essa incerteza pode ter consequências importantes.
Uma carga prévia insuficiente pode provocar a perda da união, danos por fadiga e falhas induzidas por vibrações. Uma carga excessiva pode originar deformação plástica, danos nas roscas ou a ruptura prematura dos componentes.
Em ambos os casos, o elemento de fixação pode cumprir completamente as especificações do material, enquanto a junção montada não oferece o desempenho esperado.
Por que as normas vão além do ensaio do material
Este desafio se reflete nas normas modernas que regem as uniões estruturais por atarraxamento. Norma EN 14399, Por exemplo, exige verificar o comportamento do conjunto completo, em vez de basear-se apenas nas propriedades mecânicas dos componentes individuais.
A norma reconhece que o comportamento da pré-carga depende da interação entre todos os elementos da união e, portanto, exige a validação da relação par–pré-carga em condições controladas.
O objetivo é simples: demonstrar que um determinado conjunto é capaz de gerar repetidamente a força de aperto necessária durante a instalação de acordo com as especificações.
Isso representa uma mudança de enfoque dentro da indústria de elementos de fixação: passar da verificação dos componentes para a caracterização do sistema.
Em vez de perguntar se um parafuso atende aos requisitos de resistência à tração, os fabricantes precisam demonstrar cada vez mais como o conjunto completo se comporta durante a montagem.
Entender o que acontece durante o aperto
Para avaliar corretamente o comportamento do conjunto, lOs engenheiros precisam de algo mais do que um simples resultado de apto ou não apto.. A informação mais valiosa é obtida medindo simultaneamente o par, a força de aperto e o ângulo de giro durante todo o processo de aperto.
Este enfoque gera uma curva completa de par-ângulo-tensão que mostra como o conjunto se comporta desde o início do acoplamento até atingir a carga final.
Os dados obtidos permitem analisar aspectos como:
- O comportamento da fricção durante a compressão.
- A uniformidade do engrenamento das roscas.
- O desenvolvimento da precarga ao longo da rotação.
- O início da fluência e a deformação plástica.
- A repetibilidade entre diferentes amostras.
- A eficiência com a qual o par aplicado se converte em força de aperto.
Para os fabricantes que fornecem aos setores críticos, como construção civil, infraestrutura, energia ou indústria pesada, Esta informação fortalece tanto a garantia de qualidade quanto a confiança do cliente. Além disso, fornece evidências rastreáveis para programas de certificação e documentação técnica.
A crescente importância dos dados rastreáveis
À medida que aumentam as exigências de qualidade, a rastreabilidade adquiriu importância tão grande quanto o próprio ensaio.
Muitos laboratórios ainda utilizam equipamentos mecânicos confiáveis com mais de uma década de serviço. No entanto, os sistemas de controle e O software de geração de relatórios Esses requisitos podem se tornar uma limitação quando os clientes exigem registros digitais completos, rastreabilidade histórica e evidências documentadas do cumprimento das normas vigentes.
Quando surge uma reclamação, é essencial demonstrar com precisão Como se comportou um conjunto durante seu ensaio de qualificação Pode reduzir significativamente o tempo de investigação e a incerteza.
Da mesma forma, para os fabricantes que fornecem projetos onde O cumprimento da EN 14399 é obrigatório, Dispor de registros completos e rastreáveis geralmente é um requisito indispensável para a aprovação.
Por isso, a indústria está atribuindo cada vez mais importância a sistemas de ensaio capazes de registrar o comportamento completo do conjunto e não apenas os valores máximos alcançados.
Caracterizar o comportamento real de uma união por atarraxamento
Para atender essa necessidade, sistemas especializados foram desenvolvidos. teste de torção e pré-carga que permitem medir a interação entre o par, a tensão e o deslocamento angular em condições controladas de laboratório.
Um exemplo é o sistema de ensaio de torção MT 5000 N/m, Fabricado pela Servosis em Madrid (Espanha). Desenvolvido para fixadores estruturais de M12 a M36, o sistema registra simultaneamente o par, a força de aperto e o ângulo de giro durante todo o ensaio, gerando uma caracterização completa do comportamento do conjunto.
O objetivo não é simplesmente determinar se um elemento de fixação supera ou não a prova, mas compreender como o conjunto se comporta e verificar se consegue atingir repetidamente a carga prévia exigida nas condições especificadas.
Para os fabricantes que operam em mercados cada vez mais exigentes, este nível de conhecimento constitui uma vantagem competitiva de grande valor.
Olhando para o futuro
À medida que as aplicações estruturais exigem níveis mais elevados de confiabilidade e documentação, a indústria está abandonando a visão tradicional do ensaio de elementos de fixação.
As propriedades mecânicas continuam a ser fundamentais, mas já não são suficientes por si só.
A questão fundamental já não é apenas se o parafuso atende às especificações.
A pergunta verdadeira é se o conjunto completo será capaz de fornecer a carga prévia necessária, manter a integridade da junção e oferecer um comportamento consistente durante toda a sua vida útil.
Responder a essa pergunta exige ensaiar o conjunto, não apenas o parafuso.
Sobre o autor
A Servosis desenha e fabrica equipamentos de ensaio para fabricantes de fixadores, organismos de certificação e laboratórios de qualidade de todo o mundo. Com mais de três décadas de experiência em sistemas de ensaio de materiais e fixadores, a empresa ajuda seus clientes a cumprir requisitos cada vez mais exigentes em termos de qualidade, certificação e rastreabilidade.
Para obter mais informações sobre os ensaios de pré-carregamento, o cumprimento da norma EN 14399 ou o sistema de ensaio de torção Servosis MT 5000 N/m, Entre em contato conosco.
