Como garantir a integridade da junta ao utilizar limitadores de compressão em componentes plásticos

por Tara B. Meinck, Engenheira de Aplicação SPIROL International Corporation, EUA

Limitadores de Compressão são utilizados para proteger os componentes plásticos em um conjunto e manter a tensão de aperto de elementos de fixação roscados, eliminando a ocorrência de deformação plástica por fluência. Para correto funcionamento, a superfície inferior da cabeça do parafuso deve exceder o diâmetro externo do Limitador de Compressão para ter contato com o componente plástico. Caso essa superfície seja muito pequena, o plástico não será retido pelo parafuso, o que pode resultar em uma junta não ideal (veja abaixo).

Existem vários métodos para garantir uma superfície suficiente sob a cabeça do parafuso. Esses incluem a utilização de parafusos flangeados, adição de arruela ou utilização de Limitadores de Compressão com cabeça (veja abaixo).

 

 

A diferença de atuação de um limitador de compressão

Os custos dos componentes individuais, facilidade ou complexidade de montagem e custo total geral de cada configuração influenciam qual método é mais adequado para cada aplicação.

Quanto plástico deve ser comprimido?

Idealmente, o comprimento do Limitador de Compressão  deve ser igual ou levemente menor que a espessura do plástico. A quantidade de material comprimido abaixo da cabeça do parafuso varia dependendo das cargas envolvidas na aplicação e das propriedades do plástico. A área de compressão deve ser grande o suficiente para suportar as forças de tração, além de pequena o suficiente para permitir que o plástico seja comprimido até o ponto em que o Limitador de Compressão entre em contato tanto com a cabeça do parafuso quanto com o componente inferior.(veja abaixo)

 

Plástico comprimido pela superfície inferior da flange (destaque em vermelho)

Considerações de montagem

Vários fatores devem ser considerados para determinar a solução com melhor custo benefício para uma determinada aplicação, incluindo velocidade e método de instalação.

Velocidade de montagem

Várias combinações de elementos de fixação foram montadas manualmente para determinar diferenças aproximadas na eficiência de cada método. Seguem os resultados observados:

Velocidade de Montagem
Configuração
Velocidade Média (seg.)

Parafuso Flangeado, Limitador de Compressão Simétrico

1,24
Parafuso, Limitador de Compressão com Cabeça

1,44

Arruela, Parafuso, Limitador de Compressão

2,48

A montagem utilizando um parafuso flangeado foi a mais rápida, seguida pela montagem com Limitador de Compressão com cabeça, o qual deve ser orientado para correta instalação. Como esperado, a adição de um terceiro componente (arruela) aumentou significativamente o tempo de montagem (praticamente o dobro).

Montagem automática

Quando o processo de instalação dos componentes é automático, é imprescindível garantir que o projeto seja eficiente. A adição de um terceiro componente, como uma arruela, pode não ser desejável devido à dificuldade de
alimentação e alinhamento das peças. Outros fatores comuns que afetam a eficiência da montagem são o número de componentes e facilidade de orientação. Todos os parafusos, Limitadores de Compressão com cabeça e algumas arruelas requerem algum tipo de orientação antes da instalação. Além disso, devido ao curto comprimento e à pequena diferença entre o diâmetro da cabeça e do corpo dos Limitadores de Compressão com cabeça, eles são mais difíceis de orientar se comparados aos parafusos.
Em contrapartida, Limitadores de Compressão simétricos não precisam ser orientados, ou seja, quando um  parafuso flangeado é utilizado, apenas um componente precisa ser orientado, o próprio parafuso.

Características das aplicações

A utilização de Limitadores de Compressão com cabeça ou parafusos flangeados em aplicações que envolvem serviços de reparação ou manutenção regulares é preferível, visto que não haveriam arruelas que pudessem ser acidentalmente omitidas durante remontagem. Assim como em aplicações envolvendo vários locais de instalação e/ou baixo controle de qualidade.

Custo Individual dos Componentes

Geralmente, elementos de fixação são os componentes de menor custo em um conjunto. As tabelas abaixo apresentam preços representativos para cada combinação de componentes discutidas anteriormente, baseadas em volume anual de consumo de 1 milhão de peças e considerando uma junta M6.

CUSTO ESTIMADO DE CADA COMPONENTE (MILHEIRO)
Componente
$USD

Arruela

$5

Parafuso

$42

Parafuso Flangeado

$83

Limitador de Compressão Simétrico

$20

Limitador de Compressão com Cabeça

$100

CUSTO ESTIMADO COMBINADO (MILHEIRO)
Configuração
$USD

Arruela, Parafuso, Limitador de Compressão

$67

Parafuso Flangeado, Limitador de Compressão Simétrico

$103

Parafuso, Limitador de Compressão com Cabeça

$142

Diferenças relativas de custos entre parafusos e Limitadores de Compressão variam dependendo do fornecedor e características do parafuso. Dessas três combinações em potencial, o método envolvendo a arruela, o parafuso e o Limitador de Compressão sem cabeça apresenta o menor custo. Entretanto, como explicado anteriormente, o custo dos elementos de fixação é geralmente o menos significativo se comprado ao custo geral do conjunto.

 

 

Custo total geral

A tabela abaixo mostra uma análise estimada do custo total geral de cada combinação, assumindo custo de mão de obra de USD 50/hora para montar 1 milhão de conjuntos.

Configuração
Custo Por Milhão (USD)
Velocidade Média de Montagem (seg.)
Custo Total Geral Por Milhão (USD)

Arruela, Parafuso, Limitador de Compressão

$67000 2,48 $101444

Parafuso Flangeado, Limitador de Compressão Simétrico

$103000 1,24

$120222

Parafuso, Limitador de Compressão com Cabeça $142000 1,44

$162000

Os custos administrativos associados com entrada de pedidos, manuseio, planejamento e gerenciamento de inventário de componentes e de fornecedores não foram considerados nessa analise. A adição de um terceiro componente pode impactar negativamente esses custos.

Conclusões

O melhor método para garantir superfície de contato adequada com o plástico em uma determinada aplicação depende dos seus requisitos e limitações. A utilização de uma arruela pode ser preferível em baixos volumes e/ou aplicações que não envolvem serviço. Em aplicações de alto volume, com instalação automática e/ ou que envolvem algum tipo de serviço ou manutenção, Limitadores de Compressão sem cabeça e parafusos flangeados representam o menor custo total geral com a maior facilidade de instalação. Ambas as configurações, com arruela ou parafuso flangeado, representam soluções de menor custo se comparadas com a utilização de Limitadores de Compressão com cabeça.

Apesar de este artigo fornecer diretrizes gerais de projeto, recomenda-se que Engenheiros de Aplicação especializados em fixação e montagem sejam consultados, para garantir que a junta seja projetada com a configuração mais apropriada para a aplicação.

A Spirol é empresa destaque no GuiaQD.com.br, consulte!

Deixe um comentário

O seu endereço de e-mail não será publicado.

Adblock detectado

Por favor, considere apoiar-nos, desativando o seu bloqueador de anúncios