Ajuste por interferência com tolerância: guia completo

Em engenharia mecânica, o ajuste com tolerância é o desvio permitido em relação à dimensão nominal atribuída aos componentes.

O guia abaixo aborda tudo sobre o ajuste por interferência com tolerância e como é considerado em diferentes aplicações. Vamos então dar uma olhada.

Compreender o ajuste por interferência com tolerância

Um ajuste por interferência com tolerância é um desvio permitido em relação às dimensões nominais. Garante que as peças possam ser ligadas entre si sem qualquer compromisso na integridade da junção.

Os ajustes por interferência dependem de sistemas como o de eixo ou de furo, que define o limite quando o furo é menor do que o eixo.

A montagem é realizada com o auxílio de prensas hidráulicas ou mecânicas, mantendo a tolerância precisa controlada para que se evitem danos na peça.

Porque é importante a tolerância nos ajustes por interferência?

Os processos de fabrico têm possibilidade de imprecisão, e o papel desempenhado pelas tolerâncias é muito importante. Determina o limite mínimo e máximo para as peças. Assim, a tolerância no ajuste garante que as peças se encaixem entre si de forma suave e firme.

Também garante que a montagem por interferência funcione corretamente. A tolerância nos ajustes por interferência proporciona a capacidade de suportar a carga e assegura um melhor alinhamento e resistência.

Vantagens de utilizar ajustes por interferência

As vantagens de utilizar ajustes por interferência são discutidas abaixo:

• Proporciona uma união forte e de boa qualidade, capaz de suportar cargas elevadas, e é utilizada em aplicações onde persiste elevada tensão.
• Os ajustes por interferência eliminam a necessidade de utilizar fixadores, o que poupa custos e tempo durante o processo de montagem e fabrico.
• Os ajustes por interferência criam uma ligação rígida, que reduz as vibrações e é adequada para aplicações que funcionam com cargas dinâmicas.
• Garante que os componentes montados tenham um encaixe e alinhamento precisos, sem sequer uma variação mínima.
• Cria-se uma ligação permanente com o ajuste por interferência se não for necessária a desmontagem.
• Os ajustes por interferência são compatíveis com muitos materiais, como plásticos e metais.

Como funcionam os ajustes por interferência?

O ajuste por interferência baseia-se no princípio da interferência e é comummente utilizado quando um eixo é encaixado num furo. Quando os dois componentes são pressionados um contra o outro, a interferência cria atrito, que fixa firmemente os dois componentes.

O material do componente pode deformar-se durante o processo de montagem para criar ligações firmes. O objetivo principal é que as peças permaneçam ligadas.

Os ajustes por interferência têm de ser altamente exatos e precisos; por isso, é essencial escolher os parâmetros corretos do eixo e do furo. A diferença entre as dimensões é medida em mícrones.

A pressão necessária para pressionar os componentes um contra o outro depende da quantidade de interferência. É influenciada pelo tipo de material e pelo design. Um ajuste adequado cria uma ligação duradoura.

Tipos de ajustes por interferência com tolerância

Existem diferentes tipos de ajustes por interferência com tolerância; alguns são apresentados abaixo.

Ajuste por interferência

O ajuste por interferência tem o tamanho do eixo maior do que o tamanho do furo e cria o ajuste por interferência mais resistente. Tem uma elevada força de atrito. É utilizado em aplicações onde os componentes têm de permanecer montados.

Ajuste de transição

Um ajuste de transição é um tipo de ajuste por interferência que se situa entre o ajuste por interferência e o ajuste com folga. É um ajuste de interface leve e é utilizado em aplicações onde é necessária a separação.

Ajuste com folga

O ajuste com folga é aquele em que o furo é maior do que o eixo, o que facilita a montagem e a desmontagem. Este tipo de ajuste por interferência é utilizado em componentes que têm de ser movidos.

Fatores-chave que influenciam a tolerância nos ajustes por interferência

Alguns dos fatores que influenciam a tolerância nos ajustes por interferência são os seguintes:

Propriedades dos materiais

O desempenho do ajuste por interferência depende dos materiais que escolher. As propriedades dos materiais são importantes de considerar aqui, como a elasticidade, os coeficientes de expansão térmica e a dureza.

Por exemplo, o alumínio é mais macio do que outros materiais e requer cuidado na maquinagem em comparação com outros tipos de metais duros.

Variações de temperatura

As variações de temperatura podem provocar dilatação e contração dos materiais. As temperaturas elevadas afetam significativamente a tolerância dos componentes.

Lubrificação

A lubrificação é essencial para minimizar o atrito em situações em que o gripamento é um problema. No entanto, a lubrificação deve também ser feita com cuidado para garantir um ajuste adequado.

Método de montagem

O método de montagem influencia a qualidade do ajuste por pressão. A prensa hidráulica exerce uma força uniforme e controlada, o que garante uma montagem firme.

Geometria do componente

O tamanho e a forma do componente também determinam o ajuste por pressão. A geometria do componente deve ter a quantidade de interferência correta.

Normas de ajuste por pressão

O ajuste por pressão tem de ser preciso e consistente e, por isso, algumas normas industriais definem os limites de tolerância. Essas normas são as seguintes:

• A ISO 286 é uma norma internacional que trata das classes de ajuste por pressão e dos limites admissíveis para o tamanho dos componentes.
• A ANSI B4 1 é uma norma americana que oferece vários casos de ajuste e tolerância, permitindo escolher o nível de interferência pretendido.
• As normas DIN são normas alemãs que analisam as tolerâncias e o ajuste por pressão para garantir que os projetos correspondem aos níveis de precisão estipulados.

Medição e cálculo da tolerância para ajuste por pressão

O processo de cálculo e medição da tolerância para ajuste por pressão é apresentado abaixo.

Ferramentas e técnicas para uma medição precisa

Algumas das ferramentas e técnicas para a medição precisa do ajuste por pressão são as seguintes:

Máquina de medição por coordenadas: É uma ferramenta de alta precisão que mede a tolerância e as dimensões do ajuste com interferência.

Calibres de tampão e calibres: São utilizados para medir a tolerância dos furos.

Paquímetros e micrómetros: Fornecem leituras precisas das dimensões dos componentes de ajuste por pressão, como diâmetros, comprimentos e profundidades.

Sistemas de medição ótica: Estes sistemas dispõem de câmaras de gama alta que processam algoritmos para medir as dimensões do ajuste por pressão.

Algumas das técnicas para a medição dos ajustes por pressão são as seguintes:

Espessura por ultrassons: Os sistemas de ultrassons são utilizados para medir a espessura do material, o que permite identificar alterações nos componentes durante o processo de montagem.

Interferometria: A técnica interferométrica utiliza os padrões de interferência das ondas de luz e mede as distâncias com elevada precisão.

Tomografia computorizada: É um método que inspeciona o interior do conjunto de ajuste por pressão para verificar desalinhamentos.

Tabela de tolerâncias para ajuste por pressão

Tipo de ajuste	Intervalo de interferência (mm)	Tolerância do furo	Tolerância do veio
Ajuste por pressão leve	0,01 a 0,05	H7	p6
Ajuste por pressão médio	0,03 a 0,08	H7	n6
Ajuste por pressão forte	0,05 a 0,1	H7	m6

Como definir a tolerância num ajuste por pressão?

Para definir a tolerância num ajuste por pressão, o primeiro passo é determinar o tipo de ajuste — leve, forte ou médio — com base na sua finalidade de utilização. Entre o sistema de furo base e o sistema de veio base, escolhe-se um deles.

A interferência necessária é então calculada com base nas propriedades dos materiais, nas normas, nos fatores operacionais, etc. O intervalo de interferência situa-se sobretudo entre 0,01 mm e 0,1 mm.

Depois de definidas as tolerâncias, o veio e o furo são maquinados às dimensões e inspecionados com diferentes ferramentas de medição.

Desafios na obtenção da tolerância ideal

Alguns dos desafios na obtenção da tolerância ideal nos ajustes por pressão são apresentados abaixo.

• É muito importante que as ferramentas de medição sejam precisas, mas, devido à sua menor exatidão, a obtenção da tolerância ideal no ajuste por pressão é um desafio. Pode resultar numa avaliação incorreta das dimensões. É importante utilizar ferramentas de elevada precisão.
• Em caso de análise deficiente dos materiais, podem surgir desafios inesperados. As propriedades dos materiais devem ser analisadas minuciosamente através de ensaios adequados.
• Devido a uma análise de tolerâncias inadequada, a interferência pode ter um comportamento imprevisível. Certifique-se de reduzir a acumulação de tolerâncias de forma eficiente para obter a tolerância ideal nos ajustes forçados.
• Durante o processo de fabrico, a falta de controlo também dificulta a obtenção da tolerância ideal do ajuste forçado. Certifique-se de implementar um processo de controlo rigoroso durante o fabrico.

Aplicações Comuns de Ajustes Forçados

Algumas aplicações comuns de ajustes forçados são discutidas abaixo:

Automóvel

No fabrico automóvel, os ajustes forçados com tolerância são utilizados em componentes de motores, rolamentos e rodas. As cambotas são montadas por ajuste forçado no rolamento para que não tenham problemas de ligação.

Aeroespacial

Os ajustes forçados com tolerância são importantes no setor aeroespacial, pois podem ser utilizados em trens de aterragem, pás de turbina e peças estruturais. Estes ajustes garantem que os componentes se mantêm intactos durante a operação da aeronave.

Equipamento Médico

Os dispositivos médicos também necessitam de ajustes forçados com tolerância, pois a fiabilidade e a precisão são muito cruciais neste setor. A ligação entre implantes e instrumentos cirúrgicos requer ajustes forçados.

Boas Práticas para Tolerâncias no Design de Ajustes Forçados

Para obter uma tolerância precisa no design de ajustes forçados, podem ser utilizadas as seguintes dicas:

• Selecione materiais com compatibilidade de dureza, elasticidade e também propriedades térmicas correspondentes, para que os ajustes com interferência tenham uma tolerância apertada.
• Analise a acumulação de tolerâncias para avaliar como as tolerâncias dos componentes individuais irão interagir e como se comportarão coletivamente.
• O design dos componentes deve ser compatibilizado entre si para garantir que o ajuste com interferência corresponda à aplicação pretendida.
• Escolha materiais adequados às condições ambientais das aplicações onde os designs de ajuste forçado serão utilizados.
• Garanta acabamentos superficiais que ajudem a mitigar o atrito e a manter a tolerância necessária.

Diferenças entre Ajuste Forçado e Ajuste Deslizante

O ajuste forçado e o ajuste deslizante são ambos métodos de união de componentes, mas apresentam algumas diferenças, que são as seguintes:

• Os ajustes forçados consistem em utilizar uma medida de interferência para garantir que as ligações são criadas com resistência. O ajuste deslizante permite uma medida de folga para facilitar a montagem e desmontagem.
• No ajuste forçado, é necessário aplicar força para unir as peças, enquanto no ajuste deslizante os componentes deslizam entre si com uma força negligenciável.
• O ajuste forçado produz uma elevada quantidade de interferência, que cria força de atrito, resultando num bom ajuste. O ajuste deslizante tem baixo atrito e a montagem é folgada.
• O ajuste forçado é sobretudo escolhido para aplicações semipermanentes. Os ajustes deslizantes são utilizados em aplicações onde as peças requerem remoção ou alteração.

Conclusão

A profundidade do tema da tolerância em ajustes forçados pode ser analisada a partir do guia acima; é muito crucial compreendê-la para que possa sempre obter ajustes forçados precisos.

Na DEK podemos conceber componentes de ajuste forçado altamente precisos para os seus projetos, com base nos requisitos da aplicação. Dispomos de todos os tipos de ferramentas, máquinas e análises de medição que nos ajudam a fabricar peças de ajuste forçado com elevada precisão.