Rolamento de linha

Este guia contém tudo o que você precisa saber sobre produtos para laminação de roscas e parafusadeiras.

Você aprenderá sobre tópicos como:

• O que é rosca rolante?

• Processos de laminação de rosca

• Vantagens e desvantagens da laminação de roscas

• Defeitos comuns

• Tipos de máquinas laminadoras de rosca

• E muito mais…

Capítulo 1: O que é Thread Rolling?

A laminação de roscas é um processo de rosqueamento que deforma um material metálico rolando-o entre matrizes, criando roscas externas na superfície. Este método também pode formar encadeamentos internos por meio de um processo conhecido como formação de encadeamentos. Ao contrário de outras técnicas comuns de rosqueamento, como o corte de roscas, a laminação de roscas não é subtrativa, o que significa que não envolve a remoção de metal do material. As vantagens dos fixadores roscados laminados incluem roscas mais fortes, dimensões finais precisas, acabamento superficial superior e menor coeficiente de atrito.

Os produtos de máquinas de parafuso são elementos de máquinas roscados, como parafusos, porcas e parafusos. Os elementos roscados da máquina podem ser agrupados de acordo com a sua função. Parafusos, porcas e parafusos são componentes estruturais chamados fixadores. Os fixadores roscados também podem ser integrados à peça, formando acessórios roscados.

Os fixadores roscados são utilizados para criar juntas não permanentes, permitindo o afrouxamento mecânico ou desmontagem de componentes. Em contraste, os parafusos de potência e os parafusos de avanço funcionam como mecanismos ou acionamentos mecânicos. Esses elementos controlam o movimento e transmitem energia para outras partes de uma máquina, desempenhando um papel crucial nos sistemas mecânicos.

Formas de rosca de parafuso

As roscas dos parafusos podem ser categorizadas com base em seu formato.

• Rosca V: São roscas triangulares com flancos que normalmente formam 60° entre si. As cristas e raízes são pontiagudas, mas em alguns casos, como uma pequena porção plana devido a limitações na fabricação.

• Rosca Nacional Americana: Anteriormente conhecida como Rosca Padrão dos Estados Unidos, a Rosca Nacional Americana é uma versão mais padronizada da rosca em V que possui dimensões específicas para o nivelamento das cristas e raízes das roscas. Este formulário substituiu o fio V para uso geral.

• British Whitworth Thread: Esta foi a contraparte britânica do American National Thread.

• Unified Thread: Este formato de thread substituiu o American National Thread junto com os padrões de thread do Canadá e da Grã-Bretanha. Isto foi desenvolvido para permitir a intercambialidade de peças. As roscas unificadas ainda possuem o perfil em formato de V, mas com cristas e raízes arredondadas ou planas. O Unified Thread Standard (UTS) consiste em séries, nomeadamente, Unified Fine (UNF), Unified Coarse (UNC), Unified Extra Fine (UNEF) e Unified Special (UNS).

• Rosca Métrica: Esta forma de rosca foi desenvolvida para fazer a transição da medição imperial para o sistema métrico. Isso foi trazido pela ISO, substituindo a forma de thread UTS.

• Rosca quadrada: As roscas quadradas são roscas para fins especiais usadas para transmissão de energia. Teoricamente, são a rosca ideal para mecanismos e aplicações de acionamento devido à perpendicularidade das faces ou flancos de suporte com o eixo. Contudo, esta forma não é prática devido a limitações de fabrico.

• Rosca Acme: Esta forma de rosca é uma modificação da rosca quadrada. O fio acme é caracterizado por ter formato trapezoidal com raiz mais estreita que sua crista. As roscas Acme são mais resistentes e fáceis de usinar do que as roscas quadradas.

• Rosca de contraforte: Nesta forma de rosca, um flanco é perpendicular ou ligeiramente inclinado com o eixo enquanto o outro tem um ângulo de 45°. Este formato de rosca foi projetado para transmitir altas cargas em uma direção.

• Rosca articulada: As roscas articuladas têm cristas e raízes altamente arredondadas com um ângulo de flanco de 30°. O perfil arredondado permite que os detritos sejam deslocados para não interferir no engrenamento das roscas.

Capítulo 2: O que é uma visão geral dos processos de threading?

Os processos de geração de fios são normalmente classificados em três métodos: subtrativo, deformativo e aditivo, cada um diferindo na forma como o fio é moldado ou formado. Os processos subtrativos, muitas vezes chamados de processos de corte, são um desses métodos. A seguir está um resumo desses processos:

Rosqueamento: O rosqueamento é um processo de usinagem de roscas para produzir roscas internas. Isso é feito usando um macho que é uma ferramenta de corte cilíndrica ou cônica. O macho possui múltiplas arestas de corte semelhantes a uma rosca externa. A rosca interna é gerada girando o macho enquanto o move axialmente mais profundamente no furo da coronha de metal.

Die Threading: Este processo é usado para produzir roscas externas. Seu método de aplicação de força e ação de corte é semelhante ao rosqueamento. Uma matriz é usada para cortar o material de metal com vários pontos de corte semelhantes a uma rosca interna. Existem diferentes designs de matrizes que podem ser sólidas ou de abertura automática.

Corte de ponto único: O corte de ponto único é feito em um torno onde o material de metal é segurado e girado. A ferramenta de corte é montada em um carro alimentado linearmente por um parafuso de avanço. Este processo pode produzir threads internos e externos. Este processo é mais lento do que rosqueamento ou corte. Sua vantagem é que é necessária apenas uma ferramenta de corte para produzir roscas diferentes.

Perseguição: Este processo usa uma ferramenta chamada caçador de rosca, que consiste em várias ferramentas de corte de ponto único encaixadas. O caçador é normalmente montado no carro de um torno que é indexado gradualmente para cortar a rosca.

Fresamento: Neste processo, ferramentas de corte rotativas simples ou múltiplas são usadas para rosquear o material. Além de girar a ferramenta de corte e indexá-la axialmente, como visto no rosqueamento e rosqueamento, a ferramenta de corte também gira ao longo da circunferência da superfície roscada. O fresamento de roscas pode gerar roscas internas e externas.

Moagem: Em vez de cortar o material, este processo utiliza ferramentas abrasivas para remover o metal. Isso geralmente é feito em conjunto com outros processos de threading. O desbaste de roscas é feito para produzir roscas de precisão e com bom acabamento.

Os processos de deformação geram fios trabalhando o estoque de metal para formar sua forma. Esta classificação inclui laminação e fundição:

Laminação: Como mencionado anteriormente, a laminação de roscas é um processo de rosqueamento externo que molda o material passando-o por matrizes de rolo. As matrizes de rolo possuem rolos externos semelhantes a roscas que entram em contato e deformam a superfície do material. A laminação de roscas é geralmente mais rápida do que o corte de roscas, uma vez que o processo de modelagem requer apenas algumas passagens.

Fundição: Este processo envolve derramar ou injetar o metal fundido em uma matriz ou molde. A matriz contém o formato negativo da peça roscada. Este processo requer processos de usinagem secundários para produzir roscas precisas. Este processo não é adequado para fazer fios finos.

Finalmente, os processos aditivos são métodos de produção de fios através da adição ou depósito gradual de materiais. Eles estão sendo amplamente utilizados para a produção de peças plásticas. Os avanços na tecnologia ampliam ainda mais o processo de produção de elementos metálicos de máquinas. Para produzir roscas de qualidade, é utilizado em conjunto com processos secundários, como retificação e lapidação.

Alguns dos processos aditivos são estereolitografia, sinterização seletiva a laser e fabricação de filamentos fundidos:

• Estereolitografia: Este é um dos processos de impressão 3D mais utilizados para a produção de peças plásticas. Este processo envolve um banho de resina plástica que é curado por um feixe de luz focalizado.

• Sinterização Seletiva a Laser: Este processo utiliza um feixe de laser para sinterizar material em pó. O plástico é um material comum utilizado no processo, mas a tecnologia vem ganhando espaço na produção de peças metálicas.

• Fabricação de filamento fundido: Neste processo, um filamento contínuo de material é derretido e extrudado para formar o formato desejado da peça.

Capítulo 3: Quais são as vantagens e desvantagens da laminação de roscas?

O uso de uma máquina de parafuso laminado traz vantagens e desvantagens. A principal vantagem da laminação de roscas é que ela produz superfícies mais resistentes e oferece alta precisão dimensional. No entanto, como este processo depende da deformação do metal, é geralmente limitado a metais macios e envolve custos de ferramentas mais elevados.

Listados abaixo estão os benefícios do uso de parafusos e porcas laminados:

Alta resistência da rosca: A laminação da rosca geralmente é feita em temperaturas relativamente baixas, tornando-se um processo de trabalho a frio. O trabalho a frio é conhecido por produzir peças com maior resistência sem a necessidade de tratamento térmico secundário. Isso torna a laminação adequada para rosqueamento de materiais que não respondem ao tratamento térmico. As roscas laminadas são 10 a 20 por cento mais resistentes do que as roscas cortadas ou retificadas.

Bons acabamentos superficiais: A laminação de roscas proporciona inerentemente fios lisos e polidos sem a necessidade de processos de polimento secundários. As altas forças compressivas que deformam o metal eliminam qualquer irregularidade na superfície da rosca. As superfícies laminadas têm uma rugosidade superficial de aproximadamente 8 a 24 micropolegadas Ra, enquanto as roscas cortadas normalmente têm 64 a 125 micropolegadas Ra. As linhas laminadas também estão livres de rasgos, marcas de vibração, marcas de corte e rebarbas.

Rosqueamento de precisão: Como as matrizes utilizadas na laminação de roscas são imagens espelhadas das roscas a serem geradas e não há remoção de material do estoque, o processo pode produzir peças com alta precisão e exatidão em longas tiragens. Isto é verdade desde que as matrizes sejam precisas e fabricadas com dureza suficiente.

Menor coeficiente de atrito: Um bom acabamento superficial leva a um menor coeficiente de atrito. Um coeficiente de atrito mais baixo proporciona um aperto mais uniforme e consistente de porcas e parafusos ou melhor transmissão de potência para parafusos de avanço.

Menores prazos de produção: A laminação de roscas é geralmente mais rápida que o corte de roscas. As velocidades de laminação dependem do tipo de material, perfil da rosca, tamanho e capacidade da máquina e método de alimentação do material metálico. Para matrizes alternativas, a laminação de roscas pode produzir de 30 a 40 peças por minuto com diâmetros de estoque variando de 5/8 a 1 1/8. Para matrizes cilíndricas, 10 a 30 peças por minuto para tamanhos que variam de 1 a 1 ½ polegada.

Menor custo proporcionado pelo uso eficiente do material: Como a laminação de roscas é um processo deformativo, nenhuma quantidade de material é removida durante todo o processo. Isto leva a uma melhor utilização da energia, uma vez que não há necessidade de coletar e reciclar materiais desperdiçados.

Abaixo estão as desvantagens da laminação de linha. Pode-se observar que estes afetam principalmente o fabricante e não o usuário final. Em última análise, estes contribuem para o custo do produto, tornando os produtos roscados laminados, em alguns casos, mais caros do que os produtos produzidos a partir de outros processos.

Não é prático para materiais duros: a laminação de roscas é feita principalmente em metais maleáveis. Embora seja possível, a laminação de roscas não é feita para metais acima de 40 Rockwell C. Além desse nível de dureza, a retificação de roscas é mais prática. A laminação de materiais duros diminui significativamente a vida útil da ferramenta.

• Ferramentas mais caras: As matrizes usadas para laminação devem ser duras e precisas. Qualquer deformidade da matriz resultará em baixa precisão dimensional das roscas. Devido à dureza necessária, é difícil fabricar com precisão as matrizes.

• O diâmetro do estoque deve ser preciso: Deve haver a quantidade certa de material que fluirá para ser deslocado e elevado acima da superfície original. O diâmetro do material deve ser calculado e verificado por teste, especialmente ao produzir roscas precisas. Para obter o diâmetro correto, o material pode exigir um processo de torneamento preliminar.

Capítulo 4: Que fatores devem ser considerados na laminação de roscas?

Como acontece com qualquer processo de usinagem, vários fatores devem ser considerados para garantir condições operacionais ideais e qualidade do produto. Abaixo estão algumas das principais variáveis ​​que impactam a rolagem de threads.

Requisitos de material: Uma desvantagem conhecida da laminação de roscas é sua incompatibilidade com materiais duros. Os materiais a serem laminados devem ter uma dureza não superior a HRC 40. Os materiais que podem ser laminados são aços de baixo carbono, aços macios, aços inoxidáveis, ligas de cobre e, muitas vezes, alumínio. Além disso, o material deve ter o grau correto de ductilidade. A faixa recomendada é de fator de alongamento de 12 a 20%.

Diâmetro de estoque: O diâmetro de estoque correto é quase igual ao diâmetro primitivo do parafuso ou pernos. Normalmente, o espaço ou cavidade entre as roscas e abaixo da linha primitiva é igual ao volume da rosca acima da linha primitiva. Alguns ajustes de tolerância podem ser necessários para atingir a formação de crista desejada, especialmente se forem necessários processos secundários, como revestimento ou galvanização.

Ângulo de Chanfro: Chanfro é a superfície cônica cônica no início de uma rosca. Antes da laminação, a borda em uma das extremidades do material deve ser usinada para ter um chanfro. Um ângulo de chanfro correto deve ser definido para moldar adequadamente a rosca na extremidade. O ângulo de chanfro recomendado é de 30° para a maioria dos casos.

Alimentação: Existem três técnicas básicas para alimentar o material nas matrizes: avanço radial, avanço tangencial e avanço direto. No avanço radial, as matrizes se movem radialmente em direção ao eixo do material. Para avanço tangencial, o passo do material se aproxima dos rolos pela sua lateral, formando um contato tangencial quadrado. Por último, a alimentação direta envolve uma matriz cilíndrica que se encaixa no material, fazendo com que ele se mova axialmente.

• Velocidades de laminação de rosca: As velocidades de laminação de rosca dependem das limitações mecânicas e de potência da máquina, do diâmetro da rosca e do material e da dureza do material metálico. As velocidades de laminação podem variar de 30 a 100 m/min. Baixas velocidades de laminação são necessárias para materiais duros, enquanto altas velocidades são necessárias para materiais macios e dúcteis.

• Líquido refrigerante e lubrificante: Líquidos refrigerantes ou fluidos de corte são amplamente utilizados no corte de roscas, mas também são necessários para a laminação de roscas. A deformação do metal também gera calor que pode comprometer tanto as matrizes quanto o material. Além disso, os refrigerantes também podem atuar como lubrificantes para reduzir o atrito entre as matrizes e o material.

Capítulo 5: Quais são os defeitos comuns na laminação de roscas?

Embora o processo de laminação de roscas proporcione maior precisão em comparação com outros métodos, ainda podem ocorrer defeitos devido a transtornos e irregularidades na operação. Problemas comuns incluem dimensões de material fora da tolerância, rolos desgastados ou desalinhados e alimentação inadequada de material. A seguir estão os defeitos mais frequentes observados na laminação de roscas.

Crista de Rosca Truncada: Este defeito é descrito por uma crista não totalmente formada ou uma crista excessivamente truncada. Uma razão poderia ser um estoque subdimensionado, onde não há material suficiente para fluir e criar as cristas. Isso é corrigido aumentando gradualmente o tamanho do estoque. Se o diâmetro primitivo for superdimensionado, a causa raiz mais provável é uma cabeça de rosqueamento solta, que é resolvida com o dimensionamento. Caso contrário, o defeito possivelmente é causado pelo excesso de dureza do material. Assim, é então necessário mudar para um material mais macio.

Descamação: Descamação ou lascas causam rugosidade incomum na superfície das roscas. Isso geralmente é causado pela incompatibilidade do material para laminação. As causas básicas podem ser o teor excessivo de chumbo e enxofre, estrutura inconsistente dos grãos e, às vezes, trabalho a frio antes da laminação. Se o material usado já tiver boa rolabilidade, outras causas possíveis podem ser rolos ou matrizes incompatíveis, superfície áspera do rolo, enchimento excessivo ou velocidades de laminação lentas.

Fios Embriagados: Este defeito é visto como cristas de fios onduladas ou irregulares. Isto é resultado de matrizes incompatíveis, alimentação desalinhada do material ou má construção da matriz. A melhor solução é verificar o estado dos rolos e de suas buchas.

Linha de passo curva: É vista como o afilamento das roscas em direção às extremidades dos segmentos roscados do parafuso ou parafuso. A curvatura pode ser côncava ou convexa. Suas causas principais são diâmetro inconsistente do material, material desalinhado em relação ao rolo, desgaste dos rolos ou muita deformação do material, fazendo com que ele flua em direção ao final do material.

Ângulo de hélice fora da tolerância: Isso pode ser resultado de uma variedade de causas, como rolos não sincronizados, rolos imperfeitos, alimentação incorreta do material ou levantamento de parafuso. Isso pode ser resolvido cronometrando e alinhando corretamente os rolos, alimentando adequadamente o material e otimizando a velocidade de laminação.

Acabamento ruim: O acabamento ruim é resultado de fatores como matrizes desgastadas, alta dureza do material, diâmetro de material superdimensionado ou presença de contaminantes no fornecimento de refrigerante.

Extremidade em forma de concha: Uma extremidade em forma de concha aparece como uma extremidade côncava causada por forçar o metal a fluir sobre um chanfro insuficiente. Isto é mais evidente em metais mais macios. O defeito é resolvido chanfrando adequadamente o material, geralmente cerca de 30°.

Capítulo 6: Quais são os tipos de máquinas laminadoras de rosca?

A laminação de roscas é um processo simples que começa com o corte de uma barra de metal no comprimento certo e forja-a para criar o parafuso ou a cabeça do parafuso. Em seguida, a barra é usinada para atingir o diâmetro correto e um chanfro em uma extremidade. O material preparado é então alimentado na máquina de rosquear, onde passa pelas matrizes para moldar a linha. Depois que o fio é laminado, o material passa por processos secundários, como chapeamento, anodização e revestimento.

Este resumo do processo se aplica a todos os tipos de laminação de threads. No entanto, as máquinas laminadoras de roscas diferem com base no tipo de matriz usada. Eles podem ser categorizados em tipos de matriz plana, planetária ou cilíndrica.

Tipo de matriz plana: Este tipo de máquina laminadora de rosca consiste em duas matrizes retangulares, onde uma está estacionária enquanto a outra está alternando. A matriz alternativa se move paralelamente à matriz estacionária. A superfície das matrizes contém saliências que representam o perfil da rosca a ser produzida. Essas saliências são inclinadas em um ângulo igual ao ângulo da hélice da rosca. A distância entre as cristas das matrizes é igual ao diâmetro menor da rosca.

Os fios são formados normalmente em apenas uma passagem. O comprimento do dado permite que o material seja rolado de seis a oito vezes. O estoque é inserido em uma extremidade, manualmente ou automaticamente. As matrizes rolam o material tangencialmente, o que o leva até a extremidade oposta por fricção.

Segmento ou Tipo Planetário: Um tipo planetário opera rolando o material através de uma superfície estacionária e outra móvel. No entanto, esta máquina usa movimento rotativo em vez de translação. Este tipo envolve matrizes curvas estacionárias e uma matriz rotativa central. Uma ou mais matrizes estacionárias podem ser combinadas com uma única matriz rotativa. Um dado estacionário rola uma ação de cada vez.

Semelhante ao tipo de matriz plana, a máquina planetária possui uma superfície de laminação finita que forma a rosca através de uma passagem. A coronha é inserida em uma extremidade da matriz curva. A matriz rotativa então gira um arco completo da matriz curva girando a coronha até ser ejetada na extremidade oposta.

Tipo de matriz cilíndrica: Matrizes cilíndricas ou rolos são consideradas matrizes com superfícies de trabalho infinitas. Essas máquinas geralmente operam através da combinação de alimentação radial e direta. Ao contrário dos tipos de matriz plana e planetária, o tipo de matriz cilíndrica deforma o metal através de múltiplas passagens à medida que rola. As máquinas do tipo matriz cilíndrica podem ser divididas em duas categorias principais: máquinas de duas e três matrizes.

• 1. Duas matrizes: Este tipo de máquina de rosqueamento possui dois rolos paralelos, onde um ou ambos podem se mover radialmente para aceitar e penetrar no material. A coronha é posicionada com um ligeiro deslocamento em relação ao plano da linha central das matrizes para evitar que suba. Um suporte de rolo liso ou barra de descanso está localizado no meio para segurar o material enquanto ele está sendo enfiado.

  2. Três matrizes: Esta máquina possui três rolos posicionados a 120° um do outro. Tipicamente, todos os rolos podem mover-se radialmente, onde a posição do material é mantida no centro durante a penetração. Em comparação com as máquinas de duas matrizes, os tipos de três matrizes têm melhor equilíbrio de forças, mas são mais difíceis e complexos de ajustar.

Conclusão

• A laminação de roscas é um tipo de processo de rosqueamento que envolve a deformação de um material metálico, rolando-o através de matrizes para formar roscas externas ao longo de sua superfície. As roscas internas podem ser formadas usando o mesmo princípio, especificamente denominado formação de roscas.

• Os processos de geração de threads são geralmente classificados em três métodos: subtrativo, deformativo e aditivo. Eles diferem na forma como o fio é moldado ou formado.

• A principal vantagem da laminação de roscas é a superfície mais forte e a precisão dimensional do produto. No entanto, o processo é limitado a metais macios e requer ferramentas mais caras.

• Existem diferentes tipos de laminadoras de roscas que variam de acordo com o tipo de matriz utilizada. As laminadoras de roscas podem ser do tipo matriz plana, planetária ou cilíndrica.