As molas são dispositivos mecânicos que armazenam e libertam energia através da sua elasticidade. São utilizadas numa grande variedade de aplicações, desde maquinaria industrial a artigos domésticos do quotidiano. Este guia aborda os diferentes tipos de molas, os seus materiais de fabrico e as suas aplicações.
As molas variam em termos de material, forma e função, pelo que as suas utilizações também são variadas. Existem três tipos principais de molas, cada um dos quais pode ser dividido em diferentes subcategorias.
Molas de compressãoQuando comprimidas, as molas helicoidais de bobina aberta, conhecidas como molas de compressão, produzem uma força de reação. A distância entre as bobinas diminui gradualmente à medida que a carga aumenta até atingir o comprimento máximo de compressão da mola, altura em que as bobinas entram em contacto umas com as outras. As extremidades da mola podem ser deixadas abertas ou fechadas; a extremidade fechada é formada pressionando a última bobina contra a bobina ao lado. Outra forma de as moldar num quadrado é esmerilhar as extremidades.
Aplicações: Quando é necessária uma força de reação entre componentes, as molas de compressão são frequentemente utilizadas. As utilizações típicas são as seguintes:
A absorção de choques é uma caraterística dos sistemas de suspensão automóvel que aumenta o conforto de condução.
Canetas esferográficas: As molas de compressão empurram a ponta para fora quando a caneta é libertada, depois de se contraírem quando a ponta é apertada.
Equipamento mecânico: Para evitar danos provocados por tensões e vibrações, prever amortecimento e absorção de choques.
Molas de tensãoQuando esticadas, as molas de extensão - também designadas por molas de tensão - produzem uma força de reação. Embora possam ser alteradas a pedido, têm normalmente extremidades em laço ou em gancho. A sua utilização está principalmente limitada a aplicações não críticas devido à sua capacidade de serem esticadas para além do seu ponto de rutura.
Aplicações: As molas de extensão são amplamente utilizadas numa vasta gama de mecanismos e dispositivos. As utilizações típicas são as seguintes:
As molas de extensão conferem aos trampolins a sua elasticidade e força de ressalto.
Portas de garagem: Os sistemas de equilíbrio das portas de garagem facilitam a subida e descida das portas.
Brinquedos: A força motriz dos brinquedos de relojoaria é fornecida por molas de extensão.
Molas de torçãoPara aplicar ou resistir a cargas de binário, utilizam-se molas de torção. Os dois tipos de molas a que pertencem são as molas de torção helicoidais e as molas de torção não helicoidais. As molas de torção helicoidais exercem a força radialmente em vez de axialmente, o que as torna comparáveis às molas de compressão e de extensão. As molas de torção helicoidais são principalmente utilizadas em dispositivos de controlo de movimento em muitas formas de maquinaria. São construídas com material plano ou retangular torcido em espirais concêntricas.
Aplicações: Em aplicações de fabrico, as molas de torção são frequentemente utilizadas como componentes de controlo de movimento.
Dobradiças de portas: Prever mecanismos de fecho automático e regular a força utilizada para abrir e fechar as portas.
As molas de torção fornecem a força de captura nas ratoeiras.
Dispositivos mecânicos: Estes incluem unidades de controlo de movimento em máquinas industriais, prendedores de roupa, cintos de segurança de automóveis, relógios e cadeiras reclináveis.
Molas de força constanteOs relógios e os brinquedos de relojoaria utilizam frequentemente molas de força constante. São tiras de aço que foram firmemente torcidas; assemelham-se a rolos de fita adesiva. A tira estende-se quando é aplicada uma carga e a sua tensão intrínseca opõe-se continuamente à força da carga.
Aplicações: As molas de força constante são úteis numa variedade de situações em que é necessária uma força constante. Exemplos destas situações são os seguintes:
Relógios: Oferecem uma força constante para garantir a precisão da marcação do tempo.
Brinquedos de corda: As molas de força constante fornecem uma força motriz para o movimento contínuo.
Estores de enrolar para cortinas: Para manter as cortinas esticadas e resistentes no sítio, utilizar molas de tensão constante.
Uma visão geral das molas de compressão, extensão, torção e força constante, juntamente com as suas várias utilizações, é fornecida acima. Estas molas são essenciais para muitas utilizações quotidianas e industriais.
As molas de folha única, também conhecidas como molas de folha única, são constituídas por uma única camada de metal. Esta camada é geralmente cónica em cada extremidade para proporcionar uma caraterística de flexão mais uniforme.
Aplicações:
Veículos ligeiros: Devido à sua conceção simples e à sua capacidade de carga limitada, as molas de lâmina única são normalmente utilizadas em veículos ligeiros, como pequenos automóveis e reboques.
Motociclos: Em alguns sistemas de suspensão de motociclos.
As molas de várias folhas são compostas por várias camadas de metal, ou "folhas", empilhadas umas sobre as outras. As folhas variam em comprimento, com a folha mais longa, conhecida como folha principal, no topo, e folhas mais curtas por baixo. Estas molas são mais robustas e podem suportar cargas mais pesadas em comparação com as molas de folha única.
Aplicações:
Camiões pesados: Utilizados nos sistemas de suspensão de camiões e veículos comerciais devido à sua elevada capacidade de carga.
Autocarros: Normalmente utilizado nos sistemas de suspensão dos autocarros.
Veículos todo-o-terreno: Utilizado em veículos todo-o-terreno para aumentar a durabilidade e o suporte de carga.
As molas de lâminas semi-elípticas são um dos tipos mais comuns de molas de lâminas. Têm uma forma semi-elíptica caraterística, em que as folhas estão dispostas num arco curvo. Esta conceção permite uma distribuição eficaz da carga e uma melhor qualidade de condução.
Aplicações:
Automóveis de passageiros: Utilizado nos sistemas de suspensão traseira de muitos automóveis de passageiros.
Veículos comerciais ligeiros: Comum em veículos comerciais ligeiros para melhor manuseamento e suporte de carga.
Os feixes de molas de um quarto elíptico são essencialmente metade de um feixe de molas semi-elíptico. São montadas numa extremidade na estrutura do veículo e na outra extremidade no eixo.
Aplicações:
Automóveis antigos: Encontrado frequentemente em automóveis antigos e clássicos.
Veículos personalizados e modificados: Utilizado em veículos personalizados e modificados para configurações de suspensão únicas.
As molas de lâminas elípticas de três quartos são uma combinação de molas de lâminas semi-elípticas e de lâminas de um quarto elípticas. Proporcionam uma maior amplitude de movimento e flexibilidade no sistema de suspensão.
Aplicações:Veículos pesados e veículos para fins especiais: Utilizado em determinados veículos pesados e para fins especiais para melhorar as capacidades de suspensão.
As molas de lâmina transversais são montadas horizontalmente no chassis do veículo, em vez de longitudinalmente. Esta configuração é menos comum, mas oferece caraterísticas de suspensão únicas.
Aplicações:
Automóveis desportivos: Utilizado em alguns automóveis desportivos, como os modelos mais antigos do Chevrolet Corvette.
Veículos clássicos: Encontrado em certos veículos clássicos e antigos.
As molas de lâminas parabólicas têm folhas que são afuniladas numa curva parabólica em vez de uma curva linear. Esta conceção reduz a fricção entre folhas, proporcionando uma condução mais suave e uma maior flexibilidade.
Aplicações:
Camiões modernos: Utilizado em suspensões de camiões modernos para uma melhor distribuição da carga e qualidade de condução.
Autocarros e veículos comerciais: Aplicado em autocarros e veículos comerciais para aumentar o conforto e a durabilidade.
As molas de disco standard são anilhas cónicas que se deformam sob uma carga, proporcionando uma saída precisa e de elevada força. São normalmente utilizadas individualmente, mas podem ser empilhadas em série ou em paralelo para obter diferentes caraterísticas de carga e deflexão.
Aplicações
Maquinaria industrial: Utilizado em embraiagens, travões e outros componentes de alta carga.
Indústria aeroespacial: Utilizado em conjuntos de aeronaves para amortecimento de vibrações e distribuição de cargas.
Indústria automóvel: Utilizado em sistemas de suspensão, amortecedores e como anilhas de pré-carga.
As molas de disco curvo têm uma forma ligeiramente curvada, o que proporciona uma força menor, mas um maior intervalo de deflexão em comparação com as molas de disco padrão. São frequentemente utilizadas em aplicações que requerem uma força menor e mais consistente.
Aplicações
Contactos eléctricos: Utilizados para manter uma pressão de contacto consistente.
Vedantes e juntas: Utilizados para manter a integridade dos vedantes em condições de pressão variáveis.
Conjuntos leves: Ideais para aplicações em que o espaço e o peso são factores limitantes.
As molas onduladas são molas de disco com uma estrutura ondulada, o que lhes permite fornecer uma força semelhante à das molas de disco normais, mas com uma altura reduzida. São ideais para aplicações que requerem um fator de forma compacto.
Aplicações
Pré-carga da chumaceira: Utilizada para manter uma carga de rolamento consistente e reduzir a vibração.
Componentes de válvulas: Utilizados em conjuntos de válvulas para fornecer uma força consistente.
Mecanismos compactos: Ideal para utilização em espaços reduzidos onde as molas tradicionais não cabem.
As molas de disco com ranhuras têm ranhuras radiais cortadas no disco, reduzindo a taxa de mola e permitindo uma maior deflexão. Estas molas proporcionam uma resposta mais flexível em comparação com as molas de disco sólido.
Aplicações
Distribuição de cargas: Utilizado para distribuir uniformemente as cargas em conjuntos mecânicos.
Compensação da expansão térmica: Utilizada em sistemas onde a expansão térmica requer componentes flexíveis.
Isolamento de vibrações: Eficaz no isolamento de vibrações em equipamentos sensíveis.
As molas de disco aninhadas são molas de disco múltiplas empilhadas numa configuração aninhada, em que cada mola encaixa dentro da outra. Esta configuração aumenta a capacidade de carga, mantendo uma altura compacta.
Aplicações
Máquinas pesadas: Utilizado em aplicações pesadas que requerem uma elevada capacidade de carga.
Equipamento de construção: Utilizado em máquinas de construção para componentes de suporte de carga.
Absorção de energia: Ideal para aplicações que requerem uma elevada absorção de energia num espaço limitado.
As molas de disco segmentadas são divididas em segmentos, reduzindo a tensão total e proporcionando uma distribuição de força mais uniforme. Oferecem maior durabilidade e desempenho em condições de carga elevada.
Aplicações
Ambientes de elevada tensão: Utilizado em ambientes em que as molas de disco normais podem falhar devido a uma elevada tensão.
Amortecedores de choque: Utilizado em amortecedores para aumentar a durabilidade.
Balanceamento de carga: Ideal para aplicações que requerem um equilíbrio de carga preciso.
As molas de disco de contacto são concebidas com pontos de contacto especiais para melhorar a condutividade eléctrica e reduzir a resistência de contacto. São frequentemente utilizadas em aplicações eléctricas e electrónicas.
Aplicações
Conectores eléctricos: Utilizados para assegurar ligações eléctricas fiáveis.
Disjuntores: Utilizado em disjuntores para manter uma pressão de contacto consistente.
Contactos de bateria: Ideal para manter ligações fiáveis em conjuntos de baterias.
As molas podem ser fabricadas a partir de uma variedade de materiais, cada um com as suas próprias propriedades e adequação a diferentes aplicações. Alguns materiais comuns utilizados para molas incluem:
1. Aço: Este é um dos materiais mais utilizados nas molas. Oferece boa resistência, durabilidade e resiliência. São utilizados diferentes tipos de aço, como o aço-carbono, o aço-liga e o aço inoxidável. O aço-carbono é económico e adequado para muitas aplicações de uso geral. O aço de liga proporciona uma maior resistência e desempenho em condições mais exigentes. O aço inoxidável é escolhido pela sua resistência à corrosão.
- Por exemplo, nos sistemas de suspensão automóvel, são frequentemente utilizadas molas de aço-liga de alta resistência para suportar o stress constante e as cargas variáveis.
2. Fio de música: Também conhecida por corda de piano, é uma corda de aço de elevado teor de carbono com excelente resistência à tração e à fadiga. É normalmente utilizado em pequenas molas de precisão.
- As pequenas molas dos relógios mecânicos utilizam frequentemente fio de música devido ao seu desempenho preciso e fiável.
3. Bronze: Oferece boa resistência à corrosão e condutividade eléctrica. As molas de bronze são utilizadas em aplicações em que estas propriedades são importantes, como nos contactos eléctricos ou em ambientes marinhos.
4. Latão: Semelhante ao bronze, o latão tem uma boa resistência à corrosão e é por vezes utilizado em molas onde é preferível um material não ferroso.
5. Titânio: Conhecidas pela sua leveza e elevada relação resistência/peso, as molas de titânio são utilizadas em aplicações aeroespaciais e de alto desempenho, onde a redução de peso é crucial.
- Em alguns componentes aeroespaciais avançados, as molas de titânio ajudam a minimizar o peso total do sistema sem sacrificar o desempenho.
6. Ligas de níquel: Estas ligas oferecem uma excelente resistência a altas temperaturas e à corrosão, tornando-as adequadas para molas utilizadas em ambientes extremos.
7. Plásticos e materiais compósitos: Nalguns casos, as molas podem ser fabricadas com plásticos especializados ou materiais compósitos. Estes oferecem vantagens como a leveza, a resistência química e o isolamento elétrico. São frequentemente utilizados em aplicações leves e não metálicas.
- Por exemplo, em certos dispositivos médicos ou electrónicos de consumo em que são necessárias molas não condutoras e leves, as molas de plástico podem ser uma escolha adequada.
8. Elastómeros: Materiais como a borracha ou o silicone podem ser utilizados para criar componentes semelhantes a molas que proporcionam flexibilidade e absorção de choques.
- Nos amortecedores para pequenos aparelhos ou brinquedos, as molas à base de elastómeros podem oferecer uma solução simples e económica.
outras substâncias que podem ser utilizadas no fabrico de molas. Estas incluem vários materiais não metálicos como a cerâmica, que oferecem uma excelente resistência ao calor e dureza em ambientes específicos de alta temperatura ou abrasivos. Os compósitos reforçados com fibra de vidro podem proporcionar uma combinação de propriedades de resistência e leveza para aplicações especializadas. Alguns metais raros e as suas ligas podem também ser utilizados em casos muito específicos em que são necessárias propriedades únicas, como dureza extrema ou resistência a produtos químicos específicos. A seleção destes materiais menos comuns depende dos requisitos altamente especializados e muitas vezes de nicho da aplicação particular da mola.
A escolha do material para uma mola depende de factores como a capacidade de carga necessária, o ambiente de funcionamento, as restrições de tamanho e as considerações de custo.
Estão disponíveis numerosos revestimentos de molas e tratamentos de superfícies metálicas com uma variedade de objectivos em mente, incluindo a resistência ao desgaste, a prevenção da corrosão, um melhor desempenho da mola e todos os anteriores. De seguida, descreve-se uma variedade de acabamentos para molas:
Electropolimento
Embora a peça de trabalho e o material depositado (neste caso, o material de recolha) tenham a mesma polaridade, o método de electropolimento funciona de forma semelhante à galvanoplastia. Isto indica que o metal de recolha actua como cátodo e a peça de trabalho como ânodo para completar o circuito elétrico através do eletrólito.
A remoção rápida de material da superfície elevada e rugosa da peça de trabalho ou, neste caso, a remoção do revestimento da mola, resulta numa superfície muito lisa e polida. O electropolimento pode produzir um acabamento espelhado com uma rugosidade de superfície inferior a 0,05 m se a rugosidade da superfície original for inferior a 0,18-0,20 m (micrómetros).
Tumbling
O recipiente de tombamento, que contém granulados de plástico em diferentes grãos, pode rodar ou vibrar para proporcionar um acabamento de tombamento. Estes grãos correspondem às quatro fases do tombamento: trituração, alisamento, polimento e brilho.
Enchemos um recipiente de tombamento com peças, como molas, e cobrimo-lo com granulados de poliéster, também designados por meios. Quando o suporte está a ser utilizado, entra em contacto com os componentes e utiliza a fricção para polir o material de base.
Granalhagem
O processo de trabalho a frio conhecido como shot peening direciona um fluxo de balas de alta velocidade para a superfície metálica sob circunstâncias rigorosamente reguladas. Como resultado, as camadas expostas do objeto metálico sofrem uma pressão de compressão, o que reduz consideravelmente as tensões de tração do material e aumenta a sua resistência à tração.
Por vezes, as pessoas confundem o shot peening com a limpeza com jato de areia porque os dois processos são semelhantes e o shot peening também limpa a superfície. No entanto, o principal objetivo do shot peening é aumentar a resistência à fadiga do material. O material de granalhagem pode ser ferro, aço, granalha de vidro, aço cortado ou fio de aço inoxidável.
Galvanoplastia
A galvanoplastia utiliza corrente eléctrica para introduzir iões de material de galvanização no substrato de galvanização, que é uma mola. É utilizado um banho de eletrólito para conter o material de revestimento, que está ligado ao ânodo, e a parte que precisa de ser revestida, que está ligada ao cátodo. O fluxo de corrente do eletrólito conduz os iões do material de galvanização para o substrato de galvanização, aplicando uma camada fina do material de galvanização na peça.
Os aços ao carbono e os aços de liga com metais nobres ou metais não corrosivos são os tipos de materiais mais frequentemente galvanizados. Desde que a camada de revestimento esteja intacta, a galvanoplastia de metais nobres oferece uma excelente proteção contra a corrosão. Os metais não corrosivos, como o estanho, o níquel e o crómio, são frequentemente galvanizados em aços para proporcionar proteção contra a corrosão. No entanto, este tipo de revestimento raramente cobre partes submersas em água, expostas ao ambiente ou expostas a outro eletrólito.
Em vez disso, as pessoas utilizam frequentemente materiais menos nobres, como o zinco ou o cádmio, como um tipo de ânodo sacrificial que se oxidará em vez do substrato.
Galvanização sem eletrólito
A galvanização electrolítica é uma técnica que reveste um substrato com níquel sem necessitar de eletricidade. Neste caso, não existe ânodo; em vez disso, o substrato actua como um catalisador para iniciar uma reação química que reduz os iões de níquel na solução electrolítica e os deposita no substrato. Para além do seu papel catalítico, o revestimento de níquel assegura a reação contínua até que o substrato saia do banho eletrolítico.
Além disso, ao contrário da galvanoplastia, a placa de níquel eletrolítico é completamente homogénea e adapta-se a todos os cantos e recantos. Embora outros metais também possam ser revestidos, o níquel e as suas ligas são os mais utilizados.
Revestimentos químicos
Os tratamentos químicos dos metais, como as lavagens com ácido fosfórico, sujeitam normalmente o aço a uma proteção contra a oxidação restrita e transitória. As camadas de tinta podem oferecer proteção contra a corrosão durante um período de tempo prolongado. A forma menos dispendiosa de criar uma barreira que resista à corrosão em superfícies de aço, aço inoxidável ou cobre é através da aplicação de óxido preto. Em algumas aplicações, também são excelentes para remover reflexos de luz.
Richconn é um fabricante de molas finas com equipamentos avançados da China.
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