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Quando discutimos sobre as juntas parafusadas, geralmente pensamos na sua importância para manter as estruturas unidas e seguras. No entanto, existe um risco oculto que muitas vezes passa despercebido: a perda de pré-carga de torque, para alguns, esse termo é mais conhecido como Perda de Força de União. Ignorar esse problema pode resultar em falhas catastróficas, colocando em risco vidas e propriedades.
O que é a perda de pré-carga de torque?
Em uma junta parafusada, o torque aplicado ao apertar os parafusos cria uma força de compressão, conhecida como pré-carga de torque. E porque a presença dessa pré-carga é fundamental? Essa pré-carga é importante para manter a junta firme e estável, pois sem isso haverá movimentação indesejável entre as partes unidas, especialmente com o produto em uso, onde cargas dinâmicas são adicionadas ao produto, como esforços provenientes de curvas, frenagem, aceleração, carga, buracos nas vias, isso falando em veículos automotores, agora imagine os parafusos que prendem os sistemas de freio, rodas, sistema de direção e outros que são sistemas de condição de montagem crítica, onde a falha implica em risco de vida ao usuário do produto. Ainda temos outras falhas que implicam em risco financeiro a alguém no elo fabricante ou cliente, imagine uma falha nos parafusos internos do motor, câmbio, parte elétrica que cause uma falha com alto custo de reparação? No entanto, com o tempo, ainda temos diversos fatores que podem levar à perda dessa pré-carga.
Causas da perda de pré-carga de torque
Existem várias razões pelas quais a perda de pré-carga de torque pode ocorrer:
- Assentamento elástico: Com o passar do tempo após a aplicação do torque, o material das peças se deforma sob a carga, resultando na diminuição da pré-carga de torque, esse tempo costuma ser minutos após a montagem da junta parafusada
- Deformação plástica: Com a perda da capacidade do parafuso de suportar cargas o colapso da montagem é certo, quando a deformação é grande o problema é rápido de resolver, mas quando o problema não é percebido visualmente ele irá aparecer rapidamente com o uso do produto pelo consumidor, e o maior risco está exatamente aí, e existe ainda a questão do parafuso estar super dimensionado, forçando o escoamento de material aparecer na junta, que apesar de não romper trará danos de desempenho do produto.
- Relaxamento do material: Devido a fatores como a vibração e a variações da temperatura do produto (motor, por exemplo), o material do parafuso e componentes da junta, variações ou inexistência de controle do coeficiente de atrito, presença ou ausência de lubrificação na junta entre outras variáveis, a junta irá relaxar reduzindo a pré-carga, mas como o relaxamento é fato, até onde ele está sob controle e não irá causar prejuízos?
- Movimento entre as partes: Se a junta não estiver adequadamente montada, alinhamento entre as parte, torque adequado, materiais especificados, condições especificadas pela engenharia de produto, a rotação do parafuso/porca na montagem pode causar o deslizamento da união, problemas de variação de atrito ou outras anomalias, reduzindo assim a pré-carga, um exemplo delas é o Stick-slip um fenômeno conhecido como juntas que gritam, onde uma alternância entre aderência(stick) e deslizamento(slip) ocorrem, causando danos não somente ao produto como no equipamento usado na montagem da junta.
- Montagem incorreta: Erros na aplicação do torque, falta de controle, falta da observação de problemas de montagem, uso de estratégias de controle ou monitoração da aplicação do torque ou uso de ferramentas inadequadas podem levar à perda de pré-carga de torque.
Consequências da perda de pré-carga de torque
A perda de pré-carga de torque pode ter consequências graves. Aqui estão algumas delas:
- Falha estrutural: Quando a pré-carga é perdida, a junta começa a perder a sua função, que é manter as partes unidas e garantir a sua funcionalidade, daí os problemas começam a acontecer, imagina um vazamento de fluído da tubulação de freio, sim, eles são parafusados por ferramentas de torque, resultando em falhas críticas, mas além destas existem inúmeras juntas em todo tipo de estruturas, inclusive de estruturas importantes, como pontes, torres de estruturas eólicas, torres de transmissão, etc.
- Vazamentos: Perda de pré-carga de torque em juntas parafusadas pode levar a vazamentos em sistemas de dutos, tubulações e equipamentos como tubulações em indústria de petróleo e química, causando prejuízos financeiros e riscos ambientais.
- Acidentes e lesões: Quando a pré-carga é perdida em juntas críticas, pode ocorrer o colapso repentino de equipamentos ou estruturas, colocando em risco direto ou indireto a vida de pessoas, danos ambientais, financeiros, da visibilidade de uma Marca que levou anos para ter uma boa imagem construída no mercado e muito mais.
Como prevenir a perda de pré-carga de torque?
Felizmente, existem medidas que podem ser tomadas por quem produz ou por quem provê a manutenção do produto, para prevenir a perda de pré-carga de torque e minimizar os riscos associados:
- Uso de ferramentas adequadas: Sempre utilize ferramentas de torque calibradas em laboratório acreditado e de com precisão adequada às características da junta para garantir que o torque aplicado seja controlado e monitorado com as grandezas adequadas para a montagem ser feita corretamente, se tiver duvidas em relação a especificar ferramentas, procure-nos.
- Obedecer a Ficha de Montagem: Seguir a sequência de montagem, observando as informações, sequências, ferramentas, partes envolvidas na montagem do produto, variações referentes aos modelos existentes na junta do produto para reduzir riscos de deslizamento entre as partes (cisalhamento) ou relaxamento do material, se tiver problemas em fazer com que a sequência de montagem siga as especificações e cuidados necessários para manter a qualidade do produto, baixo custo de operação, fazer certo na primeira vez e com o mínimo de retrabalho, temos algumas soluções.
- Monitoramento e estudos: Realizar inspeções periódicas e coleta de amostras de pré-carga de torque com equipamento adequado para identificar possíveis problemas bem como a análise por software especializado antes que se tornem críticos, lembrando que quanto mais tempo se demora na detecção desses problemas maior será o prejuízo financeiro e para a visibilidade da marca junto ao mercado consumidor, para essa necessidade, temos soluções escaláveis em gestão de manutenção e de qualidade de ferramentas e produto, procure-nos.
- Treinamentos: Garanta que os envolvidos no sistema produtivo, operadores, engenheiros de produção e processo de montagem, qualidade de produto…, sejam treinados adequadamente para executar corretamente a montagem e aplicação do torque, bem como a análise da configuração, calibração, controles e manutenção dos equipamentos envolvidos, bem como as metodologias de gestão envolvidas. Como provedores especializados em torque e sistemas de engenharia focado em processos de montagem, podemos prover treinamentos, suporte e consultoria necessários às necessidades da indústria, visite nosso site mshimizu.com.br
Conclusão
A perda de pré-carga de torque em juntas parafusadas é um risco real que não pode ser ignorado. Ao compreender as causas e consequências desse problema e implementar medidas preventivas, podemos garantir a segurança e a confiabilidade de produtos como veículos automotores, e das estruturas e equipamentos que dependem dessas juntas. Portanto, é essencial que empresas, profissionais e usuários em geral estejam cientes dessa questão e adotem as práticas adequadas para mitigar os riscos associados à perda de pré-carga de torque.
Falamos de alguns conceitos, mas o todo é mais complexo e profundo, para maiores informações, suporte técnico e produtos para tratar a questão de perda de pré-carga, suas causas e consequências, temos uma solução em software e torquímetro inteligente para a coleta adequada a um estudo patenteado que conforme estudos em laboratórios consegue realizar a medição da pré-carga de torque em juntas estudadas acima de 85% de confiabilidade em relação aos métodos caros e de difícil aplicação como ultrassom ou instrumentação do parafuso com strain gauge.
