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Aços & Ligas | Aços e Ferros Fundidos | Aços para Molas

3 - Molas helicoidais

As molas helicoidais de pequena secção (diâmetro máximo de 1/2”) são geralmente obtidas enrolando-se a frio arames ou fios de aço, numa das três condições seguintes:

 

- temperada e revenida

 

- trefilada a frio

 

- patenteada e encruada (“fio de música” ou “corda de piano”)

 

 

As Tabelas 53 e 57 mostram as principais composições de aços utilizados nesses tipos de molas quando conformadas a frio. A Tabela 59 (156) mostra as faixas de composição, propriedades mecânicas aproximadas, assim como aplicações típicas desses aços para molas helicoidais, nas três condições acima mencionadas.

 

A Tabela 60 (158) mostra os valores mínimos para limite de resistência à tração, correspondentes a diversos diâmetros, de aços para molas helicoidais enroladas a frio, recomendadas para condições mais severas de serviço.

 

O tipo designado, “fio de mola trefilado duro” (encruado) é de custo mais baixo, de qualidade relativamente inferior e não apresenta a garantia de completa isenção de certas imperfeições superficiais. Esse fio, no estado trefilado duro e não revenido, é indicado geralmente em condições de esforços estáticos ou quando as tensões de serviço não forem muito severas.

 

O fio designado pela expressão “temperado e revenido” é idêntico ao “temperado em óleo e revenido em banho de chumbo” da Tabela 59; é um material para aplicações gerais, de custo ligeiramente superior ao primeiro e melhor igualmente no que se refere às qualidades da superfície e a resistência à fadiga.

 

O tipo “fio de música” (ou “corda de piano”) é considerado, dentre os aços-carbono, o de melhor qualidade para molas de pequenas dimensões. Apresenta superfície com acabamento excelente e é pouco afetado por revestimentos superficiais eletrolíticos; entretanto, essas molas não devem ser expostas a temperaturas superiores a 120 graus C, pois que sofrerão, já a 120 graus C, uma perda de carga da ordem de 5%, quando solicitada a 70 kgf/mm2 (690 MPa) aproximadamente e tal perda de carga aumenta rapidamente com a temperatura.

 

Esses três tipos de aços compreendem a maioria das aplicações de molas de pequenas dimensões. Na indústria automobilística americana, por exemplo, dentre os tipos de molas enroladas a frio, cerca de 35% são do tipo “fio temperado e revenido”, 35% do tipo “fio de música” e 25% do tipo “trefilado duro”.

 

O fio de aço-carbono designado “para mola de válvula” é o de menor custo dentre os tipos empregados em molas de válvulas, que se caracterizam pela qualidade excelente da superfície. O tipo Cr-V é, entretanto, superior ao anterior para serviços a temperaturas de 120 graus C ou acima. Já as molas de fio de aço Cr-Si podem ser usadas a temperaturas da ordem de 230 graus C. Os aços-liga, entre os quais os mais importantes para molas são os tipos Cr-V e Cr-Si, classes SAE 6150 e 9260 respectivamente, assim como o tipo Si-Mn, são recomendados sempre que se desejam molas para suportar tensões mais elevadas, principalmente a temperaturas superiores à ambiente, visto que apresentam melhores valores de limite de resistência à tração, de limite de elasticidade e limite de fadiga.

 

A Tabela 61 dá as principais propriedades mecânicas dos aços-liga SAE 6150 e 9260, no estado temperado e revenido.

 

Os aços “fio de música”, “fio trefilado duro” e “temperado e revenido” devem ser aquecidos entre 175 e 400 graus C ou preferivelmente a 260 graus C durante cerca de meia hora, para alívio de tensões, logo após o enrolamento a frio.

 

No caso de molas helicoidais de grande secção e para serviço pesado, parte-se geralmente de barras de aço-carbono ou aço-liga no estado laminado a quente ou recozido, as quais são enroladas a quente na forma de molas. Em seguida, as molas são temperadas e revenidas, para obtenção das propriedades mecânicas desejadas.

 

A superfície das barras deve apresentar-se lisa e isenta de descarbonetação, pois do contrário será afetado o limite de fadiga da molda resultante. Para algumas aplicações, as barras são retificadas antes do enrolamento em molas.

 

Os tipos de aços mais comumente empregados para molas de grande secção e serviço pesado são de alto carbono (classe SAE 1085 ou 1095) ou de aço-liga. Na indústria ferroviária, por exemplo, o tipo SAE 1095 é usado quase que exclusivamente para suspensão de vagões de carga. Os aços-liga dos tipos SAE 5100, 8600 e 9200 predominam nas suspensões de carros de passageiros e locomotivas (159). Para aplicações industriais em geral e para maquinário usado em movimento de terra, empregam-se também de preferência aços-liga, sendo os tipos mais utilizados, na ordem da importância, 5100 (devido ao custo), 8600, 9200, 6100 e, recentemente, 4100 para barras com diâmetro superior a duas polegadas. A indústria automobilística emprega aços-liga, sendo as barras geralmente retificadas.

 

As cargas admissíveis para molas de compressão de grande secção com alto teor de carbono são: 57 kgf/mm2 (560 MPa) para serviço leve, 49 kgf/mm2 (480 MPa) para serviço médio e 40 kgf/mm2 (390 MPa) para serviço pesado.

 

 

Tabela 59 – Composição e propriedades de aços-carbono para molas helicoidais

 

 

Condição do aço

 

Temperado em óleo e revenido em chumbo

Encruado

Patenteado e encruado (corda de piano)

Carbono

0,60-0,70

0,45-0,75

0,75-1,00

Manganês

0,60-1,20

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