Determinação da vida útil de uma rosca: Mais rápido, mais preciso e mais económico – mesmo para soluções personalizadas
Os fusos e porcas roscados são uma parte central da vida moderna desde os primórdios da industrialização. Um facto surpreendente: atualmente, é praticamente impossível prever a sua durabilidade e desgaste, o que é de importância crítica para garantir os seus investimentos. Apresentamos-lhe o novo sistema de teste de roscas TriboLife: ele pode reproduzir rapidamente o desgaste através de testes experimentais, tornando os dispendiosos bancos de testes de resistência em grande parte redundantes.
O atrito produz calor. Até quem não é engenheiro consegue perceber esta afirmação com facilidade. Mas o atrito é muito mais do que isso. Mais precisamente, o atrito é a resistência que ocorre quando dois corpos em contacto se movem. O atrito proporciona aderência. O atrito permite-nos parar num chão de azulejos húmido depois de tomarmos banho.
Antigas leis de fricção de 1699 – e muitas perguntas sem resposta
Existem muitos exemplos do efeito positivo do atrito. No entanto, o atrito também causa muita consternação aos engenheiros e às aplicações técnicas, o que pode ser facilmente observado no exemplo dos fusos roscados. Se os fusos roscados forem instalados em máquinas e sistemas, estão normalmente expostos a cargas pesadas. A fiabilidade e a máxima durabilidade são, por isso, de particular importância, especialmente no caso de equipamentos de elevação. A questão: ainda hoje, a ciência tem dificuldade em calcular com exatidão as forças de atrito. As leis do atrito que utilizamos atualmente remontam a Guillaume Amontons, no ano de 1699.
Em roscas e máquinas: O atrito leva à vibração
Os efeitos do atrito estático e do atrito de deslizamento têm uma influência direta nas vibrações da peça de trabalho e, por isso, tornam difícil prever com fiabilidade a vida útil das roscas. No entanto, os investigadores estão agora a debruçar-se novamente sobre este tema. Se observarmos as superfícies de duas superfícies em contacto a um nível atómico, as medições mostram que as superfícies sofrem vibrações extremas acima de uma determinada amplitude. Estas vibrações continuam como vibrações no fio e são completamente desordenadas e caóticas a nível atómico. Por outras palavras: o atrito é e continua a ser difícil de calcular em números exactos. Na prática, chegar a uma declaração fiável sobre a durabilidade e a vida útil das roscas implica muitas vezes longos testes de esforço durante várias semanas. A simulação do envelhecimento consome recursos, custa muito dinheiro e exerce pressão sobre a produtividade.
“Naturalmente, como especialistas em roscas, somos constantemente questionados sobre a vida útil dos nossos produtos”, afirma Moritz von Soden, Diretor-Geral da Bornemann Gewindetechnik. “Os nossos engenheiros têm então de explicar a complexidade da fricção física. Especialmente para roscas trapezoidais, quase não existem métodos de cálculo fiáveis. No entanto, em colaboração com a SincoTec Test & Engineering GmbH, conseguimos desenvolver um procedimento de teste que nos permite determinar a vida útil de um sistema de fuso/porca de forma muito precisa e muito mais rápida.”
Inovador, rápido, preciso: o sistema de teste de roscas TriboLife
Os danos por fadiga são geralmente utilizados para calcular a vida útil dos componentes na engenharia mecânica (uma fratura de material, por exemplo). No caso das roscas, no entanto, a “falha total” é um fator menos importante do que o cálculo do desgaste. No caso das roscas trapezoidais, em particular, a conceção não é, portanto, sinónimo de cálculo da vida útil.
Com o TriboLife, os processos de envelhecimento podem ser reproduzidos experimentalmente mais rapidamente do que nunca. Isto torna os ensaios a longo prazo em bancos de ensaio especialmente concebidos para o efeito, em grande parte redundantes. Podem ser aplicadas pré-cargas de várias toneladas. Pode ser introduzida uma grande variedade de lubrificantes diferentes. A interação entre a porca e a rosca é assegurada graças a um ângulo livremente ajustável. Para além disso, as roscas podem ser submetidas a uma vasta gama de temperaturas durante o ensaio. O TriboLife atinge frequências de teste de 25 hertz, o que significa que o desgaste que ocorre ao longo de 10 anos pode ser reproduzido numa semana. Para muitos designers, especialmente os que trabalham em novos desenvolvimentos, este tipo de dados de desgaste fiáveis é importante, especialmente quando se trata de comparar materiais e métodos de produção em várias séries de testes.
Cálculo experimental da vida útil de componentes roscados complexos
“A previsão exacta da vida útil das roscas continua a ser um desafio, mesmo com o TriboLife. Mas o seu campo de aplicação é muito vasto. O sistema de teste rápido é realmente benéfico, especialmente para a conceção correta de roscas trapezoidais,” explica o Dipl.-Ing. Steffen Krause, Diretor de Desenvolvimento da SincoTec Test & Engineering GmbH. “Permite ao nosso parceiro Bornemann prestar assistência a clientes exigentes a um nível completamente novo. Lembre-se: até agora, os testes de resistência intensivos eram simplesmente demasiado caros para a maioria das aplicações. O TriboLife permite-nos fazer mais – seremos capazes de fazer declarações precisas sobre o desgaste e a vida útil no futuro, mesmo para roscas especiais.”
Também pode encontrar mais informações sobre o TriboLife em YouTube:
Sobre Bornemann
A Bornemann Gewindetechnik (www.bornemann-gewindetechnik.de) fabrica roscas de todas as formas e tamanhos especiais. Produzimos soluções personalizadas para a tecnologia de elevação e aplicações hidráulicas em aço, bem como equipamentos de plataforma e válvulas de comporta para barragens, para citar apenas alguns exemplos. Para além do trabalho desafiante de alta precisão em roscas de contrafortes, parafusos de alimentação e roscas multi-start, também nos concentramos na produção de grandes fusos de rosca trapezoidal prontos a instalar e conjuntos de porcas. Como material de base pode ser utilizado qualquer tipo de material maquinável. Os tamanhos padrão para fusos roscados variam em diâmetro de 10 a 300 mm e até 10 m de comprimento. Podem ser produzidos comprimentos mais longos até 100 m em modelos de várias peças. O processo de fabrico optimizado da Bornemann produz superfícies de rosca que atingem uma qualidade equivalente à das roscas retificadas.