Elementos de União e Fixação Mecânica

Tipos de Uniões Mecânicas

As uniões mecânicas são processos fundamentais na construção de máquinas e estruturas, podendo ser classificadas em uniões fixas (como soldaduras e rebites) e uniões desmontáveis (como juntas aparafusadas). Componentes como chavetas, parafusos e rebites são exemplos de elementos de união.

Uniões Fixas

Rebites

Os rebites são elementos de fixação permanente usados para unir peças planas e finas, especialmente quando estas não suportam soldadura ou onde a soldadura poderia causar tensões internas no material e deformá-lo. O rebite é o elemento de ligação utilizado.

Maneiras de Distribuir Juntas Rebitadas:

• Juntas sobrepostas: As duas partes a unir sobrepõem-se diretamente.
• Juntas de cobre junta simples: As duas partes estão no mesmo plano e são unidas por uma chapa adicional (cobre junta) rebitada sobre elas.
• Juntas de cobre junta dupla: As peças estão no mesmo plano e são unidas por duas chapas (cobre juntas) rebitadas, uma de cada lado das peças principais.

Uniões Desmontáveis

Elementos Roscados

Os elementos de ligação roscados utilizam uma rosca para criar uma união desmontável. Os parafusos, porcas e anilhas são os componentes mais comuns neste tipo de união, desempenhando funções de fixação essenciais.

Componentes de Fixadores Aparafusados

• Parafuso: Peça metálica com uma haste roscada externamente, um corpo (ou fuste, parte não roscada) e uma cabeça que permite a sua manipulação.
• Porca: Peça com um furo roscado internamente, que se acopla ao parafuso para exercer a força de aperto.
• Anilha (Arruela): Disco fino com um furo central, usado para distribuir a pressão de aperto, proteger a superfície das peças e, por vezes, como elemento de travamento.

A porca, em conjunto com o parafuso, forma a união roscada.

A Rosca

Uma rosca é um sulco helicoidal contínuo, com uma secção transversal definida (filete), presente na superfície externa de um cilindro ou cone (rosca macho, como num parafuso) ou na superfície interna de um furo (rosca fêmea, como numa porca).

• Passo da Rosca: É a distância axial entre dois filetes consecutivos e homólogos.
• Sentido da Rosca:
  • Rosca direita: O elemento roscado avança quando girado no sentido horário. É o tipo mais comum.
  • Rosca esquerda: O elemento roscado avança quando girado no sentido anti-horário. Usada em aplicações específicas para evitar afrouxamento por rotação.
• Geometria do Filete: Existem várias formas geométricas de filetes, cada uma adequada a diferentes aplicações:
  • Triangulares (ex: Métrica ISO, Whitworth): Mais comuns para fixação de peças.
  • Trapezoidais (ex: Acme, Trapezoidal ISO): Para transmitir movimento e forças importantes (ex: fusos de máquinas).
  • Quadradas: Semelhantes às trapezoidais, para transmissão de grandes esforços, mas mais difíceis de fabricar.
  • Redondas (ou de serra): Usadas para transmitir grandes forças num só sentido ou em aplicações que exigem vedação ou resistência ao desgaste (ex: tampas de recipientes, parafusos de movimento).
• Padrão de Rosca (ex: Rosca Métrica ISO): As roscas são normalizadas para garantir a intercambialidade. A rosca métrica de geometria triangular (ISO) é a mais utilizada na união de elementos de máquinas, pertencente ao Sistema Internacional (SI) e adaptada por normas como a UNE.

Parafusos e Porcas

Estes elementos servem para unir duas ou mais peças de forma segura, permitindo que sejam montadas e desmontadas repetidamente sem danificar os componentes.

Anilhas (Arruelas)

A anilha é uma peça em forma de anel, geralmente de aço macio, cujo diâmetro exterior é maior que o da cabeça do parafuso ou da porca (normalmente sobressaindo cerca de 2 a 3 mm). As anilhas são localizadas entre a cabeça do parafuso e a peça a fixar, ou entre a porca e a peça a fixar.

O uso de anilhas é recomendado quando:

• O material a ser unido é macio (ex: alumínio, plástico), para evitar esmagamento pela cabeça do parafuso ou porca.
• A superfície de apoio da porca ou da cabeça do parafuso é irregular.
• Se pretende proteger a superfície da peça contra danos (riscos) durante o aperto.
• Se quer aumentar a área de contacto para melhor distribuir a carga ou para cobrir furos sobredimensionados.
• Em alguns casos, anilhas especiais (de pressão, dentadas) são usadas para evitar o afrouxamento da união.

Especificação para Compra de Parafusos e Porcas

Para adquirir parafusos e porcas adequados, deve-se especificar:

• A métrica da rosca (ex: M8, M10) e o passo (se não for o passo normal).
• O tipo de cabeça do parafuso.
• O comprimento da haste do parafuso.
• O material e a classe de resistência.

Tipos Comuns de Cabeças de Parafusos

• Sextavada (para chave de boca ou caixa)
• Cilíndrica com sextavado interno (Allen)
• Cilíndrica escareada ou cónica (para embutir)
• Cilíndrica com fenda ou Phillips
• Quadrada
• Redonda (abaulada)
• Borboleta (para aperto manual)

Chavetas e Pinos

As chavetas são peças, geralmente de aço, que se alojam em rasgos (entalhes) feitos no eixo e no furo do elemento a ele acoplado (ex: polia, engrenagem), servindo para transmitir torque e impedir a rotação relativa entre eles. As formas das chavetas variam dependendo do esforço a transmitir e da aplicação.

Dependendo do tipo de esforço e da sua orientação, distinguem-se:

Chavetas Transversais

As chavetas transversais são usadas para unir duas peças cilíndricas que devem encaixar firmemente, trabalhando sob tensão ou compressão, e permitindo a sua intercambialidade. A sua forma assemelha-se a uma cunha e são montadas num furo que atravessa perpendicularmente o eixo e o cubo.

Pinos

Quando os esforços são pequenos, as chavetas podem ser substituídas por pinos de fixação. Estes são elementos cilíndricos ou cónicos inseridos em furos alinhados nas peças a unir. São uma das formas mais simples e antigas de unir peças.

• Pinos elásticos (ou fendidos): São cilíndricos, ocos e com uma fenda longitudinal. Possuem um diâmetro ligeiramente maior que o do furo onde são inseridos, exercendo pressão contra as paredes do furo devido à sua elasticidade. Podem transmitir esforços de torção e cisalhamento.

Chavetas Longitudinais

O principal objetivo das chavetas longitudinais é a transmissão de um binário (torque) entre um eixo e um cubo, assegurando também a imobilidade axial relativa das peças (exceto no caso das linguetas).

Linguetas (Guias)

As linguetas são um tipo de chaveta longitudinal que se encaixa num rasgo no eixo e desliza num rasgo no cubo (ou vice-versa), permitindo o deslocamento axial relativo das peças montadas enquanto transmitem torque.

Chavetas Woodruff

Também conhecidas como chavetas de disco, as chavetas Woodruff têm a forma de um segmento de círculo. Encaixam num rasgo semicircular fresado no eixo, sendo mais fáceis de montar e adequadas para eixos cónicos.

Eixos Estriados (Entalhados)

Os eixos estriados (ou entalhados) representam um sistema de ligação robusto, utilizado na montagem de componentes que devem ser rigidamente fixados para transmitir grandes torques. Este sistema consiste numa série de ranhuras e ressaltos longitudinais (as estrias) maquinadas na periferia do eixo, que se encaixam em ranhuras correspondentes no furo do cubo.