Os fixadores s?o componentes comuns amplamente utilizados na vida quotidiana. Hoje, iremos fornecer uma introdu??o detalhada às classifica??es, selec??es e processos de fixa??o. Este guia está repleto de informa??es úteis e vale a pena guardá-lo.
Defini??o de Fixadores
Os fixadores, também conhecidos como pe?as normalizadas no mercado, s?o uma classe de componentes mec?nicos utilizados para ligar de forma segura duas ou mais pe?as (ou componentes) numa única entidade.
Os parafusos s?o um termo coloquial para os elementos de fixa??o, mas s?o apenas um tipo de elemento de fixa??o.
As diferen?as entre os vários elementos de fixa??o residem nas suas formas, tamanhos e materiais, permitindo-lhes satisfazer diferentes necessidades de aplica??o. A principal fun??o dos elementos de fixa??o é criar uma liga??o mec?nica que mantenha a posi??o e a integridade dos componentes.
Por exemplo, podem ligar duas ou mais pe?as ou fixar componentes a uma estrutura ou superfície. Os elementos de fixa??o caracterizam-se pela sua variedade, elevado grau de normaliza??o, serializa??o e generaliza??o. Na engenharia e na produ??o, os fixadores s?o indispensáveis para a constru??o de tudo, desde simples móveis a máquinas complexas, dispositivos electrónicos e navios.
Tipos de fixadores
1. Parafusos
Compostos por uma cabe?a e um parafuso (um corpo cilíndrico com roscas exteriores), os parafusos s?o utilizados com porcas para fixar duas pe?as com orifícios passantes. Este tipo de liga??o é designado por liga??o de parafuso. A remo??o da porca do parafuso pode separar as duas partes, tornando as liga??es por parafuso amovíveis.
2. Pinos
Um tipo de fixador sem cabe?a, com roscas externas em ambas as extremidades. Uma das extremidades deve ser aparafusada numa pe?a com um orifício de rosca interna, enquanto a outra extremidade passa através de uma pe?a com um orifício de passagem e é depois fixada com uma porca, criando uma liga??o amovível designada por liga??o de perno. Os pernos s?o utilizados principalmente quando a espessura da pe?a ligada é grande, exigindo uma estrutura compacta, ou quando é necessária uma desmontagem frequente, tornando as liga??es por parafuso inadequadas.
3. Parafusos
Estes elementos de fixa??o também s?o constituídos por uma cabe?a e um parafuso. Com base na sua utiliza??o, podem ser divididos em três categorias: parafusos de máquina, parafusos de ajuste e parafusos para fins especiais. Os parafusos de máquina s?o utilizados para fixar pe?as com roscas internas a pe?as com orifícios passantes, sem necessidade de porcas (a isto chama-se uma uni?o roscada e também é amovível). Os parafusos de ajuste s?o utilizados para fixar a posi??o relativa de duas pe?as. Os parafusos para fins especiais, como os parafusos de olhal, s?o utilizados para levantar pe?as.
4. Porcas
As porcas têm orifícios internos roscados e s?o geralmente de forma hexagonal, embora também possam ser quadradas ou cilíndricas. S?o utilizadas com parafusos, pernos ou parafusos de máquina para ligar firmemente duas pe?as, tornando-as numa única entidade.
5. Parafusos auto-roscantes
Semelhantes aos parafusos de máquina, mas com roscas especificamente concebidas para serem auto-roscantes. S?o utilizados para fixar duas pe?as metálicas finas, tornando-as numa única entidade. As pe?as precisam de ter orifícios pré-perfurados e, devido à elevada dureza destes parafusos, podem ser aparafusados diretamente nas pe?as, formando roscas internas. Este tipo de liga??o também é amovível.
6. Parafusos para madeira
Semelhantes aos parafusos de máquina, mas com roscas concebidas para a madeira. Podem ser aparafusados diretamente em pe?as (ou componentes) de madeira para fixar uma pe?a metálica (ou n?o metálica) com um furo passante a um componente de madeira. Este tipo de liga??o também é amovível.
7. Anilhas
Os fixadores planos e circulares s?o colocados entre a superfície de apoio de um parafuso, parafuso ou porca e a superfície da pe?a ligada. Aumentam a área da superfície de contacto, reduzem a press?o por unidade de área e protegem a superfície da pe?a ligada contra danos. As anilhas elásticas também podem evitar que as porcas se soltem.
Sugest?es: Saber mais sobre "tipos de anilhas“.
8. Anéis de reten??o
Utilizado nas ranhuras de veios ou orifícios para impedir que as pe?as nos veios ou nos orifícios se desloquem lateralmente.
9. Pinos
Utilizados principalmente para o posicionamento de pe?as, alguns podem também ligar pe?as, fixar pe?as, transmitir energia ou bloquear outros elementos de fixa??o.
10. Rebites
Constituídos por uma cabe?a e uma haste, os rebites s?o utilizados para fixar duas pe?as com furos passantes, tornando-as numa única entidade. Este tipo de liga??o é designado por rebitagem e n?o é amovível. Para separar as partes ligadas, o rebite deve ser destruído.
Dicas: Clique para saber mais sobre "tipos de rebites" e "métodos de liga??o de pe?as“.
11. Conjuntos e conjuntos de liga??o
Os conjuntos referem-se a um tipo de fixador fornecido em combina??o, como um parafuso de máquina (ou cavilha, parafuso auto-roscante) combinado com uma anilha plana (ou anilha de press?o, anilha de bloqueio). Os conjuntos de liga??o referem-se a combina??es específicas de parafusos, porcas e anilhas fornecidas em conjunto, tais como conjuntos de liga??o de parafusos hexagonais de alta resistência para estruturas de a?o.
Características de aplica??o de diferentes tipos de parafusos:
A partir da variedade de parafusos disponíveis, podemos resumir as suas características de aplica??o da seguinte forma:
1. Parafusos, parafusos e pernos com porcas ou orifícios roscados: S?o utilizados principalmente para liga??es de alta resistência que suportam cargas significativas. Têm estruturas simples e estáveis.
2. Parafusos auto-roscantes com furos pré-perfurados: S?o geralmente utilizados para fixar objectos leves, como interiores de automóveis e pequenas pe?as eléctricas, em chapas metálicas.
3. Fixadores de plástico como clipes e grampos: S?o normalmente utilizados para fixar cablagens e tubos de pequeno di?metro em chapas metálicas.
4. Bra?adeiras de mangueira e bra?adeiras de anel: S?o frequentemente utilizados em sistemas hidráulicos de baixa press?o, sistemas pneumáticos, condutas de refrigera??o, etc.
Sele??o de elementos de fixa??o
Ao escolher os elementos de fixa??o adequados do inventário de elementos de fixa??o, considere n?o só o desempenho da fixa??o, mas também a facilidade de montagem, a facilidade de manuten??o pós-venda, os requisitos estéticos e a eficiência de custos.
1. Determinar especifica??es e níveis de desempenho
A resistência e o coeficiente de atrito de cada parafuso s?o claramente definidos. A pré-carga que pode fornecer varia de acordo com as diferentes estratégias de binário, mas a pré-carga mínima pode ser determinada para uma determinada estratégia de binário.
Depois de determinar a pré-carga mínima necessária para o ponto de liga??o, compare quais as especifica??es dos parafusos que podem fornecer pelo menos esta pré-carga mínima e escolha as especifica??es e classes de desempenho mais económicas.
Os passos gerais s?o os seguintes:
1. Determinar o tipo de liga??o: está a suportar uma carga de tra??o, uma carga de corte ou uma combina??o?
2. Determinar a carga de trabalho do conjunto de liga??o com base no tipo de liga??o.
3. Calcule as cargas axiais e de cisalhamento no parafuso.
4. Determinar a for?a mínima de aperto.
5. Verificar a press?o da superfície sobre as pe?as fixadas para evitar o esmagamento.
6. Determinar as especifica??es e os níveis de desempenho adequados.
2. Sele??o dos tipos de cabe?a
As formas das cabe?as dos parafusos variam para se adaptarem a diferentes espa?os de montagem, níveis de aperto e requisitos de aparência da liga??o. As principais fun??es da cabe?a s?o suportar e rodar, pelo que a sele??o deve ter em conta estes factores.
| Diagrama do tipo de cabe?a | Nome | Notas de utiliza??o |
|---|---|---|
 | Flange hexagonal | Os parafusos de alta resistência devem, de preferência, utilizar cabe?as de flange hexagonais, que reduzem o risco de esmagamento das pe?as fixadas em compara??o com os parafusos de cabe?a hexagonal. |
 | Cabe?a sextavada | N?o recomendado, geralmente utilizado com anilhas de press?o e anilhas planas. |
 | Cabe?a de soquete hexagonal | Selecionado apenas para parafusos de alta resistência com espa?o de aperto limitado. |
 | Escareado | Utilizado principalmente em posi??es que requerem planicidade após a fixa??o, como a fixa??o de fechos em portas de correr. As dimens?es do furo escareado devem cumprir rigorosamente as normas nacionais. |
 | Cabe?a de panela | Utilizado principalmente para superfícies de rolamento planas que n?o requerem cabe?as escareadas, e é mais económico em compara??o com as cabe?as escareadas. |
 | Torx | Preferencialmente utilizadas em vez de cabe?as Phillips para chaves internas, uma vez que s?o menos susceptíveis de escorregar e podem suportar um maior binário. |
3. Sele??o do tratamento de superfície
1. O princípio para selecionar a cor do fixador é combiná-la com as pe?as fixadas. Para pe?as n?o visíveis, dê prioridade à utiliza??o da cor prateada.
2. Em fun??o das pe?as utilizadas, podem ser adoptados diferentes graus de prote??o contra a ferrugem.
3. Para graus de desempenho mec?nico superiores a 8,8, n?o se recomenda a utiliza??o de zincagem e passiva??o para o tratamento de superfície. Em geral, recomendam-se revestimentos de flocos de zinco n?o electrolíticos. Para anilhas de mola e outros elementos de fixa??o com dureza superior a 350HV, evitar a utiliza??o de zincagem e passiva??o para prevenir a falha por fragiliza??o por hidrogénio.
4. Sele??o do grau de compatibilidade
Geralmente, as classes de desempenho mec?nico das porcas devem corresponder às das cavilhas, pernos ou parafusos, como se segue:
1. As porcas de grau 8 podem ser combinadas com cavilhas, pernos ou parafusos de grau 8.8.
2. As porcas de grau 10 podem ser combinadas com cavilhas, pernos ou parafusos de grau 10.9.
3. As porcas de grau 12 podem ser combinadas com cavilhas, pernos ou parafusos de grau 12.9.
Geralmente, as porcas de grau de desempenho superior podem substituir as porcas de grau inferior. Por exemplo, as porcas de grau 10 podem substituir as porcas de grau 8 para combinar com parafusos, cavilhas ou parafusos de grau 8.8.
5. Sele??o dos processos de fixa??o
Antes de escolher um processo de fixa??o, os projectistas devem determinar se o produto requer desmontagem e manuten??o. Por exemplo, produtos como detectores de incêndio, controlos remotos de TV e terminais de informa??o portáteis devem permitir que os consumidores os desmontem para substituir as pilhas. Por outro lado, produtos como secadores de cabelo e dispositivos médicos descartáveis geralmente n?o precisam de ser concebidos para desmontagem ou manuten??o. Além disso, alguns designers podem conceber especificamente componentes para serem invioláveis, impedindo os consumidores de desmontar facilmente os produtos (por exemplo, produtos electrónicos).
Produtos que necessitam de manuten??o amovível
Parafusos, cavilhas e juntas de encaixe (ou seja, clipes de plástico) s?o os métodos de fixa??o mais utilizados em produtos que requerem manuten??o amovível. Os parafusos e as cavilhas fornecem cargas de aperto, comprimindo os componentes no conjunto. Quando o binário dos parafusos excede o ponto de contacto entre a cabe?a e as pe?as correspondentes, o requisito de fixa??o é cumprido. Em compara??o com as juntas de encaixe, os parafusos e as cavilhas oferecem uma melhor reten??o, enquanto as juntas de encaixe dependem mais da resistência dos próprios componentes de plástico.
As juntas de encaixe proporcionam reten??o através do encravamento de vários componentes. As juntas de encaixe permitem uma montagem rápida e simplificam o processo de montagem global devido ao menor número de pe?as na lista de materiais. Se for necessária uma reten??o mínima em produtos de plástico, as juntas de encaixe s?o normalmente preferidas. Como mostra a imagem acima, a maioria das calculadoras de bolso utiliza juntas de encaixe na tampa da bateria para facilitar a substitui??o da bateria pelos consumidores.
Dicas: Clique para saber mais sobre "tipos de encaixes“.
Produtos permanentes
Pinos sólidos, adesivos, parafusos, cavilhas e juntas de encaixe s?o métodos comuns para a fixa??o permanente de componentes. Embora os projectistas muitas vezes n?o exijam especificamente que os novos produtos adoptem designs de manuten??o amovíveis, muitos produtos continuam a utilizar fixadores amovíveis, como parafusos, para familiarizar os operadores com a sua utiliza??o. Como se pode ver na imagem acima, a maioria das calculadoras de bolso utiliza parafusos para ligar as caixas de plástico, apesar de os consumidores n?o precisarem de desmontar os componentes durante a vida útil do produto.
Os pinos sólidos e os adesivos s?o os métodos de fixa??o preferidos para componentes permanentes porque proporcionam uma excelente reten??o para materiais plásticos. Os adesivos unem vários componentes, proporcionando reten??o, enquanto os pinos sólidos provocam a deforma??o do material de base, criando interferência e proporcionando reten??o. Note-se que os pinos sólidos com caraterísticas de reten??o (por exemplo serrilhadoOs pinos de fixa??o (p. ex., espig?es) s?o melhores do que os pinos simples porque permitem toler?ncias de furo maiores e reduzem a tens?o nos componentes de plástico. A resistência à viola??o ajuda a reduzir os riscos de garantia, danos no produto ou exposi??o ambiental (por exemplo, humidade, partículas).
Além disso, os fixadores de manuten??o amovíveis (por exemplo, parafusos) representam riscos de seguran?a significativos (riscos de asfixia) em produtos como brinquedos para crian?as. Para artigos de manuten??o n?o amovíveis, os pinos sólidos e os adesivos s?o normalmente os métodos de fixa??o preferidos.
Pinos sólidos
Os pinos maci?os podem ser facilmente instalados utilizando uma prensa, seja ela manual ou totalmente automática. Durante a instala??o, a prensa aplica uma for?a linear para conduzir os pinos até atingirem uma dist?ncia de paragem pré-determinada. Para componentes com múltiplos furos, uma prensa pode ser utilizada para instalar vários pinos sólidos em simult?neo. Por conseguinte, o ciclo de montagem de pinos sólidos é mais rápido do que o de parafusos ou cavilhas. Os pinos maci?os têm a taxa de falha mais baixa em compara??o com outros métodos de fixa??o quando os componentes s?o fixados e orientados corretamente. O equipamento utilizado para instalar pinos sólidos requer uma manuten??o mínima.
Por raz?es estéticas, alguns pinos sólidos est?o ocultos na montagem final.
Adesivos
As colas podem ser aplicadas com pistolas manuais ou equipamento de aplica??o automática. Normalmente, é necessária uma prepara??o da superfície dos componentes de base. O processo de aplica??o de adesivo durante a montagem é bastante complexo e requer operadores qualificados. A aplica??o de uma quantidade demasiado pequena ou demasiado grande de adesivo num único componente pode causar falhas no terreno. Além disso, muitas colas requerem controlo de temperatura, controlo de press?o e/ou mistura com diferentes fluidos antes do contacto com os componentes de base. Após a aplica??o, as colas s?o submetidas a um processo de cura que, em alguns casos, pode demorar mais de 24 horas!
O equipamento de distribui??o de adesivos requer uma manuten??o e monitoriza??o extensivas, porque os adesivos podem ser problemáticos. Os contaminantes podem causar o bloqueio do equipamento e muitas colas têm um prazo de validade limitado. Estes factores aumentam o custo e a complexidade do processo de montagem e reduzem a disponibilidade da máquina. Devido às inúmeras variáveis, o maior desafio pode ser a repetibilidade e o controlo.
Parafusos
Depois de os parafusos serem inseridos nos componentes hospedeiros, podem ser instalados utilizando chaves de fendas manuais de binário ou chaves de fendas automáticas fixas. Ambos os tipos de aparafusadoras rodam os parafusos até ao valor de binário especificado. ? importante perceber que este processo é muito mais complexo do que a instala??o de pinos sólidos. Os fabricantes podem deparar-se com problemas quando alinham os parafusos com a broca de acionamento e fixam os parafusos no lugar. Se os parafusos n?o estiverem totalmente alinhados, podem riscar o plástico do hospedeiro, resultando em desperdício de componentes. Outro problema comum ao instalar parafusos diretamente no plástico é que os parafusos podem soltar-se com o tempo devido a fluência do plástico ou relaxamento de tens?o. Embora os parafusos sejam baratos, prontamente disponíveis e familiares aos operadores, eles apresentam desafios durante a montagem.
Parafusos
Os parafusos funcionam de forma semelhante aos parafusos, exceto que s?o enroscados em porcas ou inser??es de metal em vez de em suportes de plástico. Dos métodos de fixa??o aqui abordados, os parafusos proporcionam a maior reten??o. Quando utilizados com porcas ou inser??es roscadas, os parafusos permitem uma montagem e desmontagem ilimitadas sem danificar o plástico. As liga??es correctas dos parafusos em componentes de plástico requerem três partes separadas: o parafuso, uma manga limitadora e uma porca ou inser??o roscada. Isto aumenta a lista de materiais, a complexidade e o custo do processo de montagem. A menos que os métodos de fixa??o alternativos n?o consigam atingir a carga de aperto necessária, as liga??es por parafuso devem ser evitadas.
Juntas de encaixe
As juntas de encaixe s?o normalmente montadas manualmente, pressionando os componentes uns contra os outros. O processo de montagem pode variar significativamente consoante a conce??o dos componentes de encaixe. Algumas juntas de encaixe s?o concebidas para uma manuten??o amovível, enquanto outras s?o permanentes. Ao utilizar juntas de encaixe, os fabricantes podem minimizar o número total de pe?as utilizadas em cada montagem. Esta abordagem acaba por reduzir os custos, o inventário e as dificuldades de manuseamento. No entanto, em compara??o com outros métodos de fixa??o, as juntas de encaixe oferecem a reten??o mais baixa porque dependem da resistência dos próprios componentes de plástico. As juntas de encaixe s?o preferidas para componentes sujeitos a ambientes de carga mínima. No entanto, as juntas de encaixe s?o propensas a falhas e podem representar riscos ambientais, tais como riscos de asfixia.
Ao projetar caixas de plástico, os projectistas têm de considerar o desempenho, a simplicidade, o custo dos fixadores e o custo de montagem. Recomenda-se que os engenheiros de conce??o colaborem com os engenheiros de fabrico no início da fase de conce??o para considerar todo o processo de montagem. Na maioria dos casos, a conce??o final do novo produto n?o tem em conta o ciclo de montagem, a taxa de desperdício, o custo de manuten??o e o comportamento do consumidor ao longo da vida útil do produto.
Conclus?o
Como componentes industriais chave que ligam diferentes pe?as, a import?ncia dos elementos de fixa??o na produ??o industrial n?o pode ser subestimada. Se os fixadores falharem ou se desapertarem, podem levar a falhas na máquina ou no equipamento, resultando em tempo de inatividade, atrasos na produ??o, perdas e riscos de seguran?a. Por conseguinte, a utiliza??o de fixadores fiáveis e de alta qualidade e de métodos de fixa??o correctos na produ??o industrial é crucial.
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