Força alta
A mola mais espessa para um mesmo diâmetro exterior. Curso reduzido. Ideal quando o espaço axial é escasso e a força exigida é elevada — embraiagens, válvulas de segurança, pré-carga pesada.
Molas de prato
DIN 2093 / DIN EN 16983
Stock permanente
300+ referências padrão
Entrega península
24 h · stock direto
Ø exterior
8 — 250 mm (padrão)
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O que são as molas de prato?
Anilhas cónicas com propriedades elásticas, conhecidas como molas de prato, molas de disco ou anilhas Belleville. A norma DIN 2093 / DIN EN 16983 estabelece todas as características dimensionais, mecânicas e de tratamento térmico que estas peças devem cumprir.
A sua principal vantagem face às molas helicoidais tradicionais é a capacidade de gerar forças elásticas muito elevadas em alojamentos comparativamente pequenos e com deflexões reduzidas.
Ao empilhá-las em série ou em paralelo, é possível ajustar tanto a força como o deslocamento total do conjunto ao valor exato exigido pela aplicação. As suas propriedades elásticas permitem trabalhar tanto em aplicações dinâmicas (ciclos repetidos de carga e descarga) como estáticas (pré-carga permanente).
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Séries A, B e C segundo DIN 2093 / DIN EN 16983
A norma DIN 2093 / DIN EN 16983 classifica as molas padrão em três séries segundo a relação entre o diâmetro exterior (De) e a espessura do material (t). Para cada diâmetro exterior definido pela norma existem três versões com diferente nível de força — habitualmente referidas pela letra de série e o diâmetro exterior (por exemplo: A-50 ou B-71).
NOTA
Além das três séries padrão, é possível fabricar molas com espessuras intermédias que, cumprindo igualmente a norma, não correspondem a nenhuma das três séries tabuladas.
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Superfícies de apoio · t vs. t′
A norma DIN 2093 / DIN EN 16983 recomenda que os discos com espessura superior a 6 mm sejam fabricados com superfícies de apoio. Estas superfícies aumentam a zona de contacto entre os pratos, melhorando a distribuição de tensões e reduzindo o desgaste.
Nas molas com superfícies de apoio há que distinguir entre a espessura teórica do material (t) e a espessura reduzida (t′), que é a espessura real na zona de contacto. A diferença entre t e t′ é relevante ao conceber um empilhamento em paralelo, uma vez que afeta diretamente a altura total do conjunto.
Em catálogo
No catálogo da Surisa é possível encontrar a mesma mola com e sem superfícies de apoio; em muitos casos ambas as versões são intercambiáveis, mas, dependendo da aplicação, uma pode ser mais adequada do que a outra.
FIG · secção comparativa
Vamos falar do seu projeto?
Conte-nos o seu caso de uso e a nossa equipa de engenheiros aconselhá-lo-á na escolha da solução ótima.
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Definições e parâmetros técnicos
Os parâmetros seguintes aparecem em desenhos, folhas de cálculo e tabelas de catálogo. Familiarizar-se com a nomenclatura é essencial para solicitar corretamente uma referência ou validar um empilhamento.
| Parâmetro | Significado |
|---|---|
| De | Diâmetro exterior da mola |
| Di | Diâmetro interior da mola |
| t | Espessura teórica do material |
| t′ | Espessura reduzida — apenas em molas com superfícies de apoio |
| ho | Deflexão máxima · curso livre |
| lo | Altura total livre · lo = t + ho (sem sup. apoio) · lo = t′ + ho (com sup. apoio) |
| F(0,75 ho) | Força em N a 75 % da deflexão máxima — carga dinâmica de trabalho recomendada |
Fórmula da altura total: lo = t + ho (sem sup. apoio) — lo = t′ + ho (com sup. apoio)
FIG · cotas técnicas
— Especificações de catálogo
- Norma de referência DIN 2093 · DIN EN 16983 (substitui a DIN 2093 desde 2017).
- Séries padrão A (De/t ≈ 18) · B (De/t ≈ 28) · C (De/t ≈ 40). Força alta, média e baixa.
- Gama de Ø exterior (De) 8 – 250 mm em catálogo padrão. Fabrico à medida até 1.000 mm.
- Espessura do material (t) 0,2 – 14 mm. Superfícies de apoio recomendadas a partir de t > 6 mm.
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Empilhamentos em série e em paralelo
As molas de prato podem combinar-se em empilhamentos para obter características de força e deslocamento à medida. A escolha entre série, paralelo ou configuração mista é uma das decisões de conceção mais importantes num sistema de molas de disco.
Mesma orientação
As molas empilham-se diretamente. O deslocamento total é igual ao de uma única peça; a força aumenta proporcionalmente ao número de unidades. Deve ter-se em conta a perda de força por atrito entre peças.
Contrapostas
As molas colocam-se alternando a orientação. A força resultante é igual à de uma única peça; o deslocamento total multiplica-se de forma diretamente proporcional ao número de unidades.
Combinação
É possível combinar série e paralelo, e até misturar molas de diferente espessura. Gera uma curva F/s com troços de rigidez progressiva: as mais finas aplanam-se primeiro, aumentando progressivamente a força necessária para o deslocamento.
FIG · configurações de empilhamento
FIG · aplicações reais
— Regras práticas para o dimensionamento
- Pré-tensão mínima recomendada
- ≥ 15 % do curso total
- Carga dinâmica máxima recomendada
- ≤ 75 % do curso total — F(0,75 ho)
- Perda por relaxação inicial
- ~ 5 % durante as duas primeiras semanas de montagem
- Mistura de espessuras
- Permitida em série — gera curva F/s com troços de rigidez progressiva
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Guiamento e lubrificação do empilhamento
O correto funcionamento de um empilhamento de molas de prato depende em grande medida da sua montagem. A histerese produzida pelo atrito entre peças e entre estas e os elementos de guiamento pode alterar a curva força-deslocamento real face à teórica.
— Guiamento
O método mais habitual é por diâmetro interior através de um eixo. Também é possível o guiamento exterior através de casquilho. Em ambos os casos devem respeitar-se as tolerâncias da norma DIN 2093 / DIN EN 16983.
As superfícies de guiamento em contacto com as peças devem estar polidas e endurecidas a um mínimo de 55 HRC numa profundidade de 0,80 mm. Em empilhamentos longos podem ser necessários discos separadores para evitar a encurvadura.
— Lubrificação
É imprescindível tanto entre as peças como entre estas e o guiamento. Conforme o ambiente de trabalho, podem usar-se óleos, massas, pastas com bissulfureto de molibdénio (MoS₂) ou outros lubrificantes específicos. Para aplicações onde o atrito é crítico, existem soluções de guiamento especial com anéis ou esferas entre as peças que substituem o contacto deslizante por contacto de rolamento.
— Tolerâncias de guiamento · DIN 2093
| Diâmetro · Di ou De (mm) | Tolerância (mm) |
|---|---|
| Até 16 | 0,2 |
| > 16 a 20 | 0,3 |
| > 20 a 26 | 0,4 |
| > 26 a 31,5 | 0,5 |
| > 31,5 a 50 | 0,6 |
| > 50 a 80 | 0,8 |
| > 80 a 140 | 1,0 |
| > 140 a 250 | 1,6 |
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Fadiga e relaxação das molas de prato
Ao fletirem, as molas de prato suportam tensões que são mais elevadas em certos pontos da sua geometria. O nível dessas tensões e o número de ciclos de trabalho determinam a vida útil do empilhamento.
— Fadiga
Previsão de ciclos por deslocamento
Não é possível prevê-la com exatidão, mas, conhecendo o deslocamento inicial e final do curso dinâmico, é possível estimar o número de ciclos esperado. Este cálculo é especialmente útil para comparar configurações de empilhamento alternativas.
Tratamento térmico
- Austenitização Melhores qualidades elásticas
- Têmpera + shot peening Excelente resistência à fadiga
— Relaxação
Pre-setting obrigatório por norma
Qualquer mola de prato sujeita a carga de compressão constante durante um período prolongado sofrerá uma diminuição gradual de força. Para minimizá-la, todas as molas fabricadas segundo DIN 2093 / DIN EN 16983 são submetidas a um processo de pre-setting: aplanam-se completamente e descartam-se as que não recuperam a sua altura inicial.
~5%Perda estimada de força durante as duas primeiras semanas de montagem. A partir daí o empilhamento estabiliza.
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Materiais, tratamentos e acabamentos
As molas de prato Surisa fabricam-se numa ampla gama de materiais, desde o aço ao carbono padrão de catálogo até ligas especiais para serviço a alta temperatura ou ambientes corrosivos. O tratamento térmico e o acabamento superficial são determinantes para a vida útil do empilhamento.
— Materiais disponíveis
Aço ao carbono · mola
Uso geral industrial · padrão de catálogo
Aço inoxidável
Corrosão · alimentar · químico · farmacêutico
Ligas especiais
Alta temperatura · ambientes extremos · aeroespacial
— Tratamentos e acabamentos
- Pre-setting Obrigatório segundo DIN 2093 · garante estabilidade dimensional sob carga
- Austenitização Melhores qualidades elásticas · vida útil máxima em aplicações dinâmicas
- Têmpera + revenido + shot peening Alternativa à austenitização · excelente resistência à fadiga
- Fosfatação · oxidação a negro Proteção anticorrosão base · acabamento padrão de catálogo
- Revestimento Delta·Tone / zinco-lamelar Resistência avançada à corrosão salina · automóvel exterior
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Aplicações industriais das molas de prato
As molas de prato DIN 2093 / DIN EN 16983 utilizam-se numa ampla variedade de aplicações industriais onde se requer uma força axial elevada em espaço reduzido.
Automóvel e maquinaria pesada
Pré-carga · embraiagens · válvulas
Pré-carga de rolamentos, sistemas de embraiagem, válvulas de segurança e atuadores pneumáticos / hidráulicos. A elevada força por volume permite integrar a mola dentro de corpos de válvula e carcaças de transmissão.
Petróleo e gás
Juntas de flange · fecho de válvulas AP
Empilhamentos em série longos em flanges de tubagens com pressão variável e dilatação térmica. Mantêm a força de fecho constante ao longo do ciclo de serviço.
Energia · turbinas e geradores
De 150 — 400 mm · aços HT
Compensação de dilatações térmicas em estruturas de caldeiras, suportes de tubagens de vapor e sistemas de suspensão flexível. Aços ligados para serviço a alta temperatura.
Engenharia de precisão
Ferramentas · prensas · fixações
Sistemas de fixação de ferramenta em fusos (broca, furadora, fresa), pré-carga de matrizes, pinças hidráulicas e prensas. A mola proporciona o fecho fail-safe perante a perda de pressão hidráulica.
Construção e infraestruturas
Ancoragens pré-tensionadas · amortecimento
Apoios elastoméricos, amortecedores de vibração, ancoragens pré-tensionadas para estruturas metálicas e molas compensadoras em juntas de dilatação.
Indústria química e farmacêutica
Flanges · juntas a pressão constante
Flanges e juntas em tubagens com requisitos de pressão constante. Versões em aço inoxidável AISI 301 / 316 para ambientes corrosivos e de limpeza CIP.
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Preguntas frecuentes
01 Qual é a diferença entre uma mola de prato Série A, B e C segundo DIN 2093?
A diferença está na relação entre o diâmetro exterior e a espessura do material (De/t). A Série A (De/t ≈ 18) gera a força mais alta para um mesmo diâmetro; a Série B (De/t ≈ 28) força média; e a Série C (De/t ≈ 40) a força mais baixa. Quanto maior a relação De/t, mais plana e flexível é a mola. A escolha entre séries depende da força exigida e do espaço axial disponível no alojamento.
02 Quando é necessário usar uma mola de prato com superfícies de apoio?
A norma DIN 2093 / DIN EN 16983 recomenda superfícies de apoio quando a espessura do material ultrapassa os 6 mm. As superfícies de apoio aumentam a zona de contacto entre peças empilhadas, melhorando a distribuição de tensões e reduzindo o desgaste em aplicações dinâmicas. Em empilhamentos em paralelo é imprescindível considerar a espessura reduzida t′ (em vez de t) para calcular corretamente a altura total do conjunto.
03 Como se calcula um empilhamento em série e em paralelo de molas de prato?
Num empilhamento em série (molas contrapostas, alternando orientação) a força é igual à de uma única mola e o deslocamento total multiplica-se pelo número de peças. Em paralelo (mesma orientação) o deslocamento é o de uma única mola e a força multiplica-se pelo número de peças, com uma correção por atrito entre peças. Para empilhamentos combinados, o programa de cálculo da Surisa obtém a curva força-deslocamento completa com correção de histerese.
04 Que lubrificante se recomenda para molas de prato DIN 2093?
Dependendo do ambiente de trabalho podem usar-se óleos, massas ou pastas com bissulfureto de molibdénio (MoS₂). O essencial é garantir lubrificação tanto entre as peças do empilhamento como entre estas e o elemento de guiamento. Para aplicações onde o controlo do atrito é crítico, existem soluções de guiamento especial com anéis ou esferas entre peças que substituem o contacto deslizante por contacto de rolamento.
05 É possível fabricar molas de prato em materiais especiais ou fora das medidas DIN 2093?
Sim. Além do catálogo padrão em aço ao carbono para molas (51CrV4, Ck67, C75S), a Surisa fabrica molas de prato em aço inoxidável AISI 301, 302 e 316, bem como em ligas especiais tipo Inconel, Hastelloy ou Nimonic para serviço a alta temperatura. Também se fabricam diâmetros e espessuras fora das séries normalizadas, respeitando sempre a geometria definida pela norma.
06 Porque é que um empilhamento de molas perde força com o tempo?
Qualquer mola de prato sujeita a carga de compressão constante durante um período prolongado sofre uma diminuição gradual de força por relaxação do material. Para minimizá-la, todas as molas fabricadas segundo DIN 2093 / DIN EN 16983 são submetidas a um processo de pre-setting: aplanam-se completamente e descartam-se as que não recuperam a sua altura inicial. Como referência, um empilhamento tende a perder aproximadamente 5 % de força nas duas primeiras semanas de montagem, estabilizando a partir daí.
Vamos falar do seu projeto?
Conte-nos o seu caso de uso e a nossa equipa de engenheiros aconselhá-lo-á na escolha da solução ótima.