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28/02/2009 02h17

Revestimentos anticorrosivos insentos de cromo hexavalente, aplicados a parafusos na indústria automobilística: avaliação da reusabilidade

3.3. Avaliação da espessura do revestimentos

3.3.1 – Espessura da superfície virgem
A Tabela 3 mostram os resultados medidos da camada de recobrimento, com as superfícies virgens. Observa-se que, em média, a espessura foi de 4,5 μm.

 

 



 

 

3.3.2 – Espessura do revestimento após o primeiro aparafusamento

Com relação à espessura remanescente do revestimento após ensaios, para o flanco do filete não foi possível efetuar as medições, pois as áreas de contato real se distribuíram de maneira bem aleatória e não uniforme, tornando difícil a incidência do raio laser do equipamento utilizado para focalizar aquelas áreas que sofreram danos, embora o sistema de medição seja por Raio X. Para a face de apoio da cabeça as medidas foram realizadas em modo automático. Como verificado que o contato real iniciou-se a partir do diâmetro interno da face de apoio e foi mais efetivo na medida do aumento das cargas de 49 kN para 63 kN, as medições de espessura foram realizadas em três regiões, conforme mostrado na figura 8.


 
 
Região A – correspondente sobre todo o diâmetro da face de apoio.
Região B – correspondente a uma região da face de apoio correspondente a 1/6 da face sextavada.
Região C – sobre a mesma região B, porém, em uma área de maior contato real.
 
Verifica-se uma redução significativa das espessuras nas regiões A, B e C em função das cargas aplicadas. As menores espessuras verificadas foram 0,74 μm e 0,19 μm (região C) para as cargas de 49 kN e 63 kN respectivamente, conforme resultados apresentados nas tabelas 4 e 5. A espessura inicial medida para a face de apoio foi 4,24 μm, conforme mostrado na tabela 3. As análises dessas tabelas fornecem evidências sobre os níveis de deformações plásticas que as diversas regiões foram submetidas. A estabilidade da camada depositada sobre o substrato, durante vários ciclos de aperto e desaperto, dependerá fortemente da natureza e da coesão existente na interface. Caso essa união seja de origem mecânica ou química, ela deverá ser responsável por garantir que não haja o desprendimento dessa camada.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3.4 – Avaliação da reusabilidade dos parafusos
Buscando avaliar o revestimento, principalmente com relação à consistência dos valores de atrito, bem como o grau de deterioração dos mesmos, procedeu-se uma série de quatro apertos e desapertos em um mesmo parafuso na carga de 49 kN correspondente a 70% da força tensora de escoamento obtida no ensaio de torque x ângulo, cujos resultados são mostrados na tabela 6 para quatro ensaios em parafusos distintos. Os resultados encontrados são apresentados na forma gráfica nas figuras 9 a 21.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Na figura 9 são sintetizados os resultados encontrados, para o coeficiente de atrito na cabeça μk e coeficiente de atrito na rosca μG com o número de utilizações (apertos) do parafuso. Observa-se que a cada novo aperto do parafuso, esse coeficiente de atrito eleva. Isso sugere que os sucessivos aparafusamentos estão promovendo alterações na interface revestimento-substrato e aumentando a resistência ao cisalhamento.
 
 
FIGURA 9 - VARIAÇÃO DO COEFICIENTE DE ATRITO NA ROSCA E NA CABEÇA
 
Nas figuras de 10 a 13 são mostradas as variações dos coeficientes de atrito na rosca e na cabeça a partir do aumento das cargas.
 
 
 
FIGURA 10 - VARIAÇÃO DO COEFICIENTE DE ATRITO NA ROSCA
 
 
 
FIGURA 11 - VARIAÇÃO DO COEFICIENTE DE ATRITO NA ROSCA
 
FIGURA 12 - VARIAÇÃO DE COEFICIENTE DE ATRITO NA CABEÇA
 
 
FIGURA 13 - VARIAÇÃO DO COEFICIENTE  NA CABEÇA
 
 
Nas figuras 14 e 15 observa-se que após cada reutilização há o aumento do coeficiente de torque K
 
FIGURA 14 - VARIAÇÃO DO COEFICIENTE DE TORQUE K
 
 
FIGURA 15 - VARIAÇÃO DO COEFICIENTE DE TORQUE K
 
 
FIGURA 16 - VARIAÇÃO DO COEFICIENTE DE ATRITO GLOBAL
 
 
FIGURA 17 - VARIAÇÃO DO COEFICIENTE DE ATRITO GLOBAL
 
 
Nas figuras 18 e 19 observa-se que após cada reutilização ocorre um decréscimo significativo de rendimento.
 
 
FIGURA 18 - VARIAÇÃO DO RENDIMENTO DO FIXADOR
 
 
FIGURA 19 - VARIAÇÃO DO RENDIMENTO DO FIXADOR
 
Nas figuras 20 e 21 mostram a variação do torque total aplicado em cada reutilização do parafuso. Observa-se, na evolução das montagens, a necessidade de maior aplicação de torque para se obter como resultado, a desejada força tensora, que é a força necessária para manter a estabilidade da fixação.
 
FIGURA 20 - VARIAÇÃO DO TORQUE TOTAL
 
 
 
FIGURA 21 - VARIAÇÃO DO TORQUE TOTAL
 
Das análises no microscópio eletrônico de varredura, verifica-se na terceira reutilização um aumento significativo das superfícies em contato, tanto para a face de apoio da cabeça (fi gura 22) como para a região roscada (figura 23). Na figura 24 verifica-se que para a terceira reutilização praticamente já não existe revestimento, e sim resíduos do mesmo. A análise química nesta região revelou que o substrato de aço foi atingido (figura 25).
 
Nessa situação, o revestimento foi praticamente todo retirado do substrato de aço, ou seja, nessa condição o parafuso não deverá ser utilizado, pois a interface está desprotegida do elemento funcional, anti-corrosivo e controlador do atrito. Nas análises anteriores, a partir dessa situação, necessita-se aplicar elevado torque para proporcionar a desejada força tensora de fixação. Os atritos gerados, no filete, na cabeça e consequentemente o global são elevados, resultando finalmente, no baixo rendimento da fixação.
 
FIGURA 22 - AUMENTO DA SUPERFÍCIE DE CONTATO DA FACE DE APOIO DA CABEÇA
 
 
FIGURA 23 - DETALHE DA REGIÃO ROSCADA EVIDENCIANDO UMA MAIOR ARÉA DE CONTATO
 
 
FIGURA 24 - DETALHE DA SUPERFÍCIE MOSTRANDO QUE SE ATINGIU O METAL BASE
 
 
FIGURA 25 - RESULTADO DA ANÁLISE QUÍMICA NA TERCEIRA REUTILIZAÇÃO
 
 
O recobrimento é aplicado ao substrato para garantir algumas propriedades ao sistema, como proteção à corrosão e manutenção do coeficiente de atrito dentro da faixa especificada, para que a força de fixação do sistema, força tensora, também seja suficiente para promover a devida sustentação e rigidez. As sucessivas montagens e desmontagens promovem a destruição da camada de revestimento e compromete o rendimento e desempenho do sistema.
 
4 – Conclusões
Neste trabalho chegou-se a conclusões quanto à reusabilidade dos parafusos avaliados e descritas a seguir: O revestimento analisado não apresentou característica de reusabilidade. Com isso, recomenda-se no máximo duas utilizações para um rendimento mínimo de 80% e uma variação de torque máxima de 20%, já que o metal base foi atingido na terceira reutilização. Com relação a reusabilidade, verificou-se um aumento significativo e crescente dos coeficientes de atrito na rosca e na cabeça do parafuso do primeiro ao quarto aperto.O coeficiente de atrito na rosca sofreu um aumento da ordem de 100%, enquanto na superfície de apoio da cabeça, sofreu aumento de 40 a 75% e a variação do torque total para a mesma carga aplicada é da ordem de 55 a 78%.
 
O rendimento apresentou um decréscimo médio de 28%. Foi avaliada também outra tecnologia denominada Tecnologia B composta por um banho inorgânico anti-corrosivo baseado em partículas de zinco e alumínio e que contém lubrificante interno livre de PTFE (teflon). O metal contido no filme seco é de aproximadamente 80% de zinco e alumínio. É baseado em uma nova geração de thinner com baixa taxa de VOC (Compostos Orgânicos Voláteis). É um material de banho de zinco inorgânico para imersão/centrifugação, imersão/escorrimento e aplicação em Spray. A Tecnologia B avaliada apresentou resultados inferiores ao da Tecnologia A.
 
 
 
AGRADECIMENTOS:
Os autores agradecem a Fiat Automóveis S.A. pela disponibilização de todos os recursos necessários para a realização do trabalho e permissão para divulgação dos resultados.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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