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Elementos de Máquinas

ANHANGUERA EDUCACIONALFACULDADE ANHANGUERA DE PELOTAS

TEMA: Elementos de Fixação


Esta apresentação tem por propósito fornecer e conhecimentos

sobre os principais e mais utilizados elementos de fixação

dentro da construção mecânica.

Os elementos de fixação, são peças chaves para a montagem de equipamentos mecânicos.

Estes estão presentes em praticamente todos equipamentos.

E pode se citar alguns exemplos, como parafusos, rebites, chavetas, entre outros.

O que são Elementos de fixação?

São elementos cuja principal utilidade é unir chapas,

perfis e barras.


Podem ser classificados em dois grandes grupos:

Móveis: Os elementos de fixação podem ser colocados ou retirados

do conjunto sem causar qualquer dano às peças que foram unidas.

EX: Parafusos, pinos, chavetas.

Permanentes: os elementos de fixação, uma vez instalados, não

podem ser retirados sem que fiquem inutilizados.

EX: Solda, rebites.


Rebite


Rebite: elemento de fixação permanente

Como é? É um cilindro com uma cabeça em uma das extremidades, similar a um prego ou pino. Qual aplicação? acoplamento de chapas e perfis.

Como é instalado? É instalado através de golpes em sua cabeça preenchendo todo o orifício em que foi colocado (Seu diâmetro pode expandir em ate 1,5 vezes o seu diâmetro original), ficando com a cabeça na parte externa da peça, o que poderá gerar problemas. Estes problemas podem ser sanados com a retirada da cabeça do rebite, que pode ser feita com talhadeira, com lima e com esmerilhadeira.



Existem diversos tipos de rebites como podemos ver logo abaixo:



Todos são padronizados quanto ao tamanho:



Especificação Rebite


Processo de rebitagem

processo manual processo mecânico


Processo de rebitagem


Vantagens: Relação Custo beneficio;Simples aplicação;Maior facilidade de reparação; Aplicação a materiais de má soldabilidade;

Desvantagens:Não desmontável; campo de aplicação reduzido (chapas); não recomendável a carregamentos dinâmicos; redução de resistência do material rebitado.



Junta de Topo com cobrejunta simples

Junta de Topo com cobrejunta dupla

Solda


Solda: elemento de fixação permanente

O que é? A Soldagem é o processo de união de materiais, sendo muito utilizada na fabricação e recuperação de peças, equipamentos e estruturas.

Onde é aplicado?A sua aplicação atinge desde pequenos componentes eletrônicos até grandes estruturas e equipamentos (pontes, navios, vasos de pressão, etc.)

Alguns tipos de solda: Soldagem com eletrodo revestido, TIG, MIG, por resistência, com arame tubular e por arco submerso.



Solda por resistência: (mais utilizada em relação a fixação)A soldagem por resistência agrupa vários processos em que o calor de soldagem é gerado pela resistência a um fluxo de corrente elétrica que atravessa as partes a serem unidas. Estes processos são mais comumente utilizados para soldar juntas sobrepostas de chapas com diferentes espessuras. Os eletrodos fixam as peças por meio de pressão, a fim de garantir um ótimo contato elétrico e conter o metal fundido na junta. É um dos métodos mais utilizados para unir metais, pois serve para variadas espessuras, formas e tipo de material, além de que o equipamento, com pequenas modificações, pode ser adaptado para soldar várias peças diferentes. Utiliza-se a soldagem por resistência nas indústrias de automóvel, de eletroeletrônicos, na fabricação de eletrodomésticos, de tubulações, de equipamento ferroviário e esportivo, entre outras.



Solda por resistência: (mais utilizada em relação a fixação)

Vantagens:Altamente produtivoFácil manuseio do equipamentoNão provoca deformação da chapaNão altera a resistência do materialNão utiliza deposição de material para realização da soldaNão é necessário o uso de abrasivos para o acabamento finalDiminui o risco de corrosão;

Desvantagens:custos do equipamento, geralmente maiores do que os custos doequipamento para soldagem por arco elétrico, menor resistência àfadiga, além de limitações à espessura dos materiais.



Solda com eletrodo revestido:Consiste em um arco elétrico que é formado com o contato do eletrodo (revestido) na peça a ser soldada.

Vantagens: Baixo custo do equipamento; Versatilidade; Soldagemem locais de difícil acesso;

Desvantagens: Baixa produtividade devido à taxa de deposição; Necessidade de remoção de escória; Dependente da habilidade do soldador; Produção de fumos e respingos; Qualidade do cordão inferior aos processos TIG e MIG; Posição de soldagem restrita.



Solda com TIG: O Tungsten Inert Gas é definido como o processo de soldagem a arco elétrico estabelecido entre um eletrodo não consumível a base de tungstênio e a peça a ser soldada. A poça de fusão é protegida por um fluxo de gás inerte.

Vantagens: Soldas de excelente qualidade; Acabamento do cordão de solda; Menor aquecimento da peça soldada; Baixa sensibilização à corrosão intergranular; Ausência de respingos; Pode ser automatizado.

Desvantagens: Dificuldade de utilização em presença de corrente de ar; Inadequado para soldagem de chapas de mais de 6 mm.; Produtividade baixa devido à taxa de deposição; Custo do equipamento



Solda com MIG: Metal Inert Gas, o arco elétrico é aberto entre um arame alimentado continuamente e o metal de base. A região fundida é protegida por um gás inerte ou mistura de gases (argônio, CO2, Hélio ou O2).

Vantagens: Facilidade de operação; Alta produtividade; Processo automatizável; Baixo custo; Não forma escória; Cordão de solda com bom acabamento; Gera pouca quantidade de fumos; Soldas de excelente qualidade.

Desvantagens: Não deve ser utilizado em presença de corrente de ar; Probabilidade elevada de gerar porosidade no cordão de solda; Produção de respingos; Manutenção mais trabalhosa


Chaveta


Chaveta: elemento de fixação móvel

O que é?A chaveta tem corpo em forma prismática ou cilíndrica que pode ter faces paralelas ou inclinadas, em função da grandeza do esforço e do tipo de movimento que deve transmitir.

Qual sua aplicação?È usada em eixos para fixá-los e transmitir movimentos.

Tipos de chavetas: Chavetas de cunha, chavetas paralelas e chavetas de disco.



Chaveta de cunha: Uma de suas faces é inclinada, para facilitar a união de peças.As chavetas de cunha classificam-se em dois grupos:

Chavetas longitudinais: São colocadas na extensão do eixo para unir roldanas, rodas, volantes etc.Podem ser com ou sem cabeça e são de montagem e desmontagem fácil.Chavetas transversais: São aplicadas em união de peças que transmitem movimentos rotativos e retilíneos alternativos.



Chaveta paralelas ou linguetas: Têm as faces paralelas, portanto, não têm inclinação. A transmissão do movimento é feita pelo ajuste de suas faces laterais às laterais do rasgo da chaveta. Fica uma pequena folga entre o ponto mais alto da chaveta e o fundo do rasgo do elemento conduzido.

Chaveta de disco ou meia-lua:É uma variante da chaveta paralela. Recebe esse nome porque sua forma corresponde a um segmento circular.É comumente empregada em eixos cônicos por facilitar a montagem e seadaptar à conicidade do fundo do rasgo do elemento externo.


Pino


Pino: elemento de fixação móvel

O que é? É uma peça cilíndrica ou cônica, oca ou maciça que serve para alinhamento, fixação e transmissão de potência. Qual aplicação? Unir peças de forma semelhante a parafusos porem com melhor acabamento.

Material de fabricação: Geralmente é feita de ferro fundido ou ainda aço-liga.

Tipos de pino: de ajuste (guia) temperado, de segurança, de união, cônico, tubular fendido, contrapino ou cupilha.



Pino de ajuste (guia) temperado: Pode resistir a grandes esforços transversais e é usado em diversas montagens, geralmente associado a parafusos e prisioneiros.Pode ser liso, com furo para cupilha, com cabeça provida de ressalto para evitar o giro, com ponta roscada e cabeça.

Pino de segurança: É usado principalmente como pino de cisalhamento, isto é, em caso de sobrecarga esse pino se rompe para que não quebre um componente de maior importância.



Pino de união: Tem funções secundárias como em dobradiças para caixas metálicas e móveis.

Pino cônico: O pino cônico tem largo emprego na construção de máquinas, pois permite muitas desmontagens sem prejudicar o alinhamento dos componentes; além do que é possível compensar eventual desgaste ou alargamento do furo.



Pino tubular fendido: Quando introduzido, a fenda permanece aberta e elástica gerando o aperto. Este elemento tem grande emprego como pino de fixação, pino de ajuste e pino de segurança. Seu uso dispensa o furo alargado.

Contrapino ou cupilha: O contrapino ou cupilha é uma haste ou arame com forma semelhante à de um meio-cilindro, dobrado de modo a fazer uma cabeça circular e tem duas pernas desiguais. Sua função principal é a de travar outros elementos de máquinas como porcas.


Cavilha


Cavilha: elemento de fixação móvel

O que é? É uma peça cilíndrica, cuja superfície externa recebe três entalhes que formam ressaltos. A forma e o comprimento dos entalhes determinam os tipos de cavilha.

Material de fabricação: Fabricada em aço.

Aplicação: . Sua fixação é feita diretamente no furo aberto por broca, dispensando-se o acabamento e a precisão do furo alargado.


Parafuso


Parafuso: elemento de fixação móvel

O que é? Parafusos são elementos de fixação, empregados na união não permanente de peças, isto é, as peças podem ser montadas e desmontadas facilmente, bastando apertar e desapertar os parafusos que as mantém unidas.

Qual sua aplicação? È o elemento mais aplicado no setor da mecânica, e esta presente na maior parte dos equipamentos. Este é utilizado para a união de chapas, perfis, barras, etc.

Como é? O corpo do parafuso pode ser cilíndrico ou cônico, totalmente roscado ou parcialmente roscado. A cabeça pode apresentar vários formatos; porém, há parafusos sem cabeça.



Numa montagem por parafuso, podemos ter como elementos: o próprio parafuso; a porca ; hastes dotadas de roscas - fusos; arruelas, dispositivos de segurança, mas também vários tipos de roscas e cabeças de parafusos, como podemos visualizar abaixo:



Que fatores influenciam a escolha de parafusos?

Função; Propriedades; Método de montagem; Qualidade; Garantia; Custo de aplicação.

Existem basicamente quatro grandes grupos de parafusos:

1-Parafusos passantes;2-Parafusos não-passantes; 3-Parafusos de pressão;4-Parafusos prisioneiros.



Parafusos passantes:Esses parafusos atravessam, de lado a lado, as peças a serem unidas, passando livremente nos furos. Dependendo do serviço, esses parafusos, além das porcas, utilizam arruelas e contra porcas como acessórios.



Parafusos não passantes:São parafusos que não utilizam porcas. O papel de porca é desempenhado pelo furo roscado, feito numa das peças a ser unida.



Parafusos de pressão:Esses parafusos são fixados por meio de pressão. A pressão é exercida pelas pontas dos parafusos contra a peça a ser fixada. Os parafusos de pressão podem apresentar cabeça ou não.



Parafusos prisioneiros:São parafusos sem cabeça com rosca em ambas as extremidades, sendo recomendados nas situações que exigem montagens e desmontagens frequentes. Em tais situações, o uso de outros tipos de parafusos acaba danificando a rosca dos furos.



Exemplos de diferentes tipos:Parafuso de cabeça sextavada Em geral, esse tipo de parafuso é utilizado em uniões em que se necessita de um forte aperto da chave de boca ou estrela.

Parafuso AllenEm geral, esse tipo de parafuso é utilizado para travar elementos de máquinas.

Parafusos de cabeça com fenda São utilizados na fixação de elementos nos quais existe a possibilidade de se fazer um encaixe profundo para a cabeça do parafuso, e a necessidade de um bom acabamento na superfície dos componentes.



Vantagens:Fácil manuseio;Possibilita montagem em campo;Custo baixo;Boa resistência mecânica;Confiabilidade.

Desvantagens:Acabamento superficial em peças complexas e pequenas;Vedação.


Porcas


Porcas: elemento de fixação móvel

Como é? A porca tem forma de prisma, de cilindro, etc. Apresenta um furo roscado. Através desse furo, a porca é atarraxada ao parafuso, de forma que ocorra a união das peças.

Qual aplicação?Estas são aplicadas a todos os parafusos passantes para que ocorra o acoplamento das peças.

Quais tipos de porcas?Existem as que necessitam de chaves para seu aperto e as que podem ser apertadas manualmente. Todas estas com diferentes tipos de roscas.



Porcas de aperto manual:

Porcas de aperto com chaves:



Tipos de roscas e suas aplicações:


Arruelas


Arruelas: elemento de fixação móvel

O que é? A arruela é um disco metálico com um furo no centro. O corpo do parafuso passa por esse furo.

Qual aplicação? As arruelas têm a função de distribuir igualmente a força de aperto entre a porca, o parafuso e as partes montadas. Em algumas situações, também funcionam como elementos de trava.

Material de fabricação: Os materiais mais utilizados na fabricação das arruelas são aço-carbono, cobre e latão.

Tipos de arruela:lisa, de pressão, dentada, serrilhada, ondulada, de travamento com orelha e arruela para perfilados;



Arruela lisa: Além de distribuir igualmente o aperto, a arruela lisa tem, também, a função de melhorar os aspectos do conjunto. A arruela lisa é utilizada em máquinas que sofrem pequenas vibrações.

Arruela de pressão: É utilizada na montagem de conjuntos mecânicos, submetidos a grandes esforços e grandes vibrações. A arruela de pressão funciona, também, como elemento de trava, evitando o afrouxamento do parafuso e da porca.



Arruela dentada:Muito empregada em equipamentos sujeitos a grandes vibrações, mas com pequenos esforços. O travamento se dá entre o conjunto parafuso/porca. Os dentes inclinados das arruelas formam uma mola quando são pressionados e se encravam na cabeça do parafuso.

Arruela serrilhada:A arruela serrilhada tem, basicamente, as mesmas funções da arruela dentada. Apenas suporta esforços um pouco maiores.É usada nos mesmos tipos de trabalho que a arruela dentada.



Arruela ondulada: A arruela ondulada não tem cantos vivos. É indicada, especialmente, para superfícies pintadas evitando danificação do acabamento.É adequada para equipamentos que possuem acabamento externo constituído de chapas finas.

Arruela de travamento com orelha: Utiliza-se esta arruela dobrando-se a orelha sobre um canto vivo da peça. Em seguida, dobra-se uma aba da orelha envolvendo um dos lados chanfrado do conjunto porca/parafuso.



Arruela para perfilados: É uma arruela muito utilizada em montagens que envolvem cantoneiras ou perfis em ângulos. Devido ao seu formato de fabricação, este tipo de arruela compensa os ângulos e deixa perfeitamente paralelas as superfícies a serem parafusadas.


Anel elástico


Anel elástico: elemento de fixação móvel

O que é? Esse elemento de máquina é conhecido também como anel de retenção, de trava ou de segurança.

Qual a aplicação? O anel elástico é usado para impedir deslocamento de eixos. Serve, também, para posicionar ou limitar o movimento de uma peça que desliza sobre um eixo.

Material de fabricação: Fabricado de aço-mola, tem a forma de anel incompleto, que se aloja em um canal circular construído conforme normalização.


Anel elástico: elemento de fixação móvel

Alguns pontos importantes para sua utilização:Montar o anel com a abertura apontando para esforços menores, quando possível;Nunca substituir um anel normalizado por um “equivalente”, feito de chapa ou arame sem critérios.Em casos de anéis de secção circular, utilizá-los apenas uma vez;Utilizar ferramentas adequadas para evitar que o anel fique torto ou receba esforços exagerados;A superfície do anel deve estar livre de rebarbas, fissuras e oxidações


Elementos de máquinas. Senai, Espírito Santo. Apostila de Programa de certificação de pessoal de manutenção. Disponível em <http://perdiamateria.eng.br/Mecanismos /Elementos%20de%20M%C3%A1quinas%202.pdf >. Acesso 30 set. 2014.


Referências Bibliográficas

Elementos máquinas. Cefetes. Aula 1. Disponível em: <ftp://ftp.cefetes.br/Curso s/Mecanica/T%E9cnico/Elementos%20de%20M%E1quinas/Elementos%20de%20Fixa%E7%E3o/02elem.pdf>. Acesso em 30 set. 2014.



HESSEL, Horácio Cherkassky. SENAI, apostila de Elementos de Maquinas I, “”, Modulo especial de Mecânica, Telecurso 2000, Departamento regional de São Paulo.

MELCONIAN, Sarkis. Elementos de Máquinas - 9ª Ed. Erica. 2008

Rebites. Instituto federal de educação, ciência e tecnologia, D. Bitencourt. Disponível em: <http://wiki.ifsc.edu.br/mediawiki/images/e/e5/REBITES.pdf>. Acesso 30 set. 2014.



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