01 · STD
Aços-mola padrão
Norma DIN 2093 / DIN EN 16983
Aço ao carbono e crómio-vanádio
- T°
- −40 °C / +200 °C
Grande maioria das aplicações industriais gerais
Materiais para molas
de prato e anilhas belleville
Desde aços ao carbono e crómio-vanádio padrão até superligas de níquel —Inconel 718 ou Nimonic 90— para cobrir gamas de −260 °C a +700 °C, ambientes corrosivos e aplicações não magnéticas. A escolha do material determina o módulo de elasticidade, as tensões admissíveis e a vida útil da mola.
Gama total
−260 °C / +800 °C
Não magnéticos
Inconel · Nimonic · Ti
Aconselhamento
Sem custo · desde 1974
01
Que materiais se usam nas molas de prato?
As molas de prato —também chamadas anilhas belleville ou molas de disco— são elementos de alta precisão que trabalham sob cargas dinâmicas exigentes. O seu material não é uma escolha secundária. Na terminologia técnica internacional, estes componentes denominam-se disc springs ou Belleville washers, e os critérios de seleção de material (spring steel, stainless, high-temperature alloy, nickel superalloy) são os mesmos em qualquer mercado.
Determina o módulo de elasticidade utilizado no cálculo, as tensões admissíveis máximas, a gama de temperatura de trabalho e a resistência à corrosão ou ao magnetismo.
Existem quatro grandes famílias de materiais, ordenadas de menor a maior especificidade. A grande maioria das aplicações industriais gerais é coberta com os aços-mola padrão definidos pela norma DIN 2093; as superligas de níquel e os não ferrosos reservam-se a condições extremas.
02 · INOX
Aços inoxidáveis
Austenítico e endurecido por precipitação
1.4310 · 1.4401 · 1.4568 · 1.4122
- T°
- −240 °C / +350 °C
Humidade · ácidos suaves · ambientes corrosivos
03 · HOT
Aços para alta temperatura
Aços ligados ao Cr-Mo-V / W-Cr-V
1.2323 · 1.2567 · 1.4923 · X35CrMo17
- T°
- até +500 °C
Trabalho contínuo > 200 °C
04 · SUPER
Ligas especiais
Superligas · não ferrosos
Inconel · Nimonic · TiAl6V4 · CuBe2
- T°
- −260 °C / +800 °C
Criogenia · não magnético · corrosão severa
02
Aços padrão · DIN 2093 / DIN EN 16983
São os materiais base definidos pela norma DIN 2093 / DIN EN 16983 para o fabrico de molas de prato. A escolha entre um ou outro depende da espessura da peça.
Utilizam-se com um grau de pureza muito superior ao exigido pela norma: teor de enxofre ≤ 0,016 % e de fósforo ≤ 0,020 %. Este controlo de impurezas é fundamental para garantir a vida em fadiga e a repetibilidade das propriedades elásticas ao longo do tempo.
| Material | Designação · N.º mat. | Equivalência | Aplicação |
|---|---|---|---|
| Aço ao carbono | CK67 / 1.1231 |
SAE 1070 | Espessuras < 1,25 mm |
| Aço crómio-vanádio | 51CrV4 / 1.8159 |
SAE 6150 | Espessuras ≥ 1,25 mm |
03
Aços inoxidáveis para molas de prato
Norma de referência · DIN 17.224
Utilizam-se quando o ambiente de trabalho implica presença de humidade, agentes corrosivos ou condições de interior/exterior que tornariam inadequado o aço-mola padrão mesmo com revestimento.
O módulo de elasticidade do inoxidável austenítico é aproximadamente 15-20 % inferior ao do aço ao carbono ou crómio-vanádio. Com igual geometria, a mola gerará menos força — é imprescindível incorporar este valor no cálculo.
— Para espessuras até 2 mm
| Material | Designação · N.º mat. | AISI | Nota |
|---|---|---|---|
| Aço inox austenítico | X10CrNi18-8 / 1.4310 |
AISI 301 | Padrão para espessuras ≤ 2 mm |
| Aço inox com molibdénio | X5CrNiMo17-12-2 / 1.4401 |
AISI 316 | Melhor face a cloretos · ligeiramente magnético |
— Para espessuras maiores · endurecidos por precipitação
| Material | Designação · N.º mat. | AISI | Nota |
|---|---|---|---|
| Aço inox endurecido por precipitação | X7CrNiAl17-7 / 1.4568 |
AISI 631 / 17-7 PH | −240 °C a +300 °C · apto para criogenia |
| Aço inox martensítico | X39CrMo17-1 / 1.4122 |
— | Para alta resistência mecânica |
Vamos falar do seu projeto?
Conte-nos o seu caso de utilização e a nossa equipa de engenheiros aconselhá-lo-á na escolha da solução ótima.
04
Aços para alta temperatura
Quando a temperatura de trabalho ultrapassa os 200–250 °C, os aços padrão perdem propriedades mecânicas. O módulo de elasticidade diminui com a temperatura em todos os materiais, o que pode provocar uma relaxação da mola acima dos rácios permitidos. Nestes casos pode ser necessário um redesenho da mola.
No dimensionamento com estes materiais, as tensões de trabalho da mola devem calcular-se em relação à menor resistência que estes aços oferecem às temperaturas mais elevadas. Caso contrário, ocorrerá uma relaxação da mola superior aos rácios permitidos.
| Material | Nº de material | Temperatura máxima |
|---|---|---|
48CrMoV6-7 |
1.2323 | até 300 °C |
X7CrNiAl17-7 (17-7 PH) |
1.4568 | até 350 °C |
X30WCrV5-3 |
1.2567 | até 400 °C |
X39CrMo17-1 (X35CrMo17) |
1.4122 | até 450 °C |
X22CrMoV12-1 |
1.4923 | até 500 °C |
05
Ligas especiais · alta temperatura · criogenia · não magnéticas
Para condições extremas que nenhum aço inoxidável consegue cobrir, recorre-se a superligas base níquel e ligas não ferrosas. São a referência para aplicações com alta temperatura, atmosferas muito corrosivas e requisito estrito de não magnetismo — essenciais em aplicações eletrotécnicas.
— Superligas base níquel (Inconel · Nimonic)
| Material | Designação / Norma | Temp. máx. |
|---|---|---|
| Nimonic 90 (NiCr20Co18Ti) | 2.4632 / AMS 5829 |
até 800 °C |
| Inconel 718 (NiCr19NbMo) | 2.4668 / AMS 5596 / DIN 65021 |
até 700 °C |
| Inconel X750 (NiCr15Fe7TiAl) | 2.4669 / AMS 5598 |
até 600 °C |
| Duratherm 600 | Co 40 · Ni 26 · Cr 12 + Mo, W, Ti, Al, Fe |
até 500 °C |
— Materiais não ferrosos · não magnéticos e criogénicos
CuBe2
Cobre-berílio
CuBe2 / 2.1247
Material não ferroso com módulo de elasticidade consideravelmente inferior ao aço-mola. Destaca-se pela sua excelente condutividade elétrica e pelo seu comportamento a temperaturas muito baixas. Habitual em ligações elétricas e ambientes criogénicos.
+ A favor
- Condutor elétrico
- Apto para criogenia (< −200 °C)
- Não magnético
− Contra
- Módulo E inferior
- Custo elevado
TiAl6V4
Titânio TiAl6V4
TiAl6V4 / 3.7165
Liga de titânio Grau 5 com elevada relação resistência / peso. Biocompatível e altamente resistente à corrosão, incluindo água do mar. Habitual em aplicações aeroespaciais, médicas e marinhas.
+ A favor
- Alta relação resistência/peso
- Biocompatível · grau médico
- Resistente a NaCl marinho
- Não magnético
− Contra
- Módulo E inferior ao aço
- Custo muito elevado
06
Como escolher o material · 4 critérios
A seleção do material depende de quatro critérios principais. Em todos os casos, o módulo de elasticidade do material escolhido deve incorporar-se nos cálculos da mola, dado que varia significativamente entre grupos de materiais e diminui ao aumentar a temperatura.
01
Temperatura de trabalho
Qual é a temperatura máxima (e mínima) em serviço?
Os aços padrão têm um limite prático de ~200 °C; acima necessitam-se aços especiais ou superligas.
02
Resistência à corrosão
O ambiente é corrosivo (humidade, ácidos, salinidade)?
Os aços inoxidáveis cobrem a maioria dos casos; para corrosão severa ou ácidos agressivos, superligas de níquel.
03
Magnetismo
Aplicação eletrotécnica ou ausência de campo magnético?
As superligas base níquel (Inconel, Nimonic) e o titânio são não magnéticos.
04
Espessura da mola
Qual é a espessura da peça?
Inoxidáveis austeníticos limitados a ≤ 2 mm. Maior espessura: 17-7 PH, 1.4122 ou aços especiais.
— Tabela de decisão orientativa
| Situação | Material recomendado | Nota |
|---|---|---|
| Temperatura de trabalho > 200 °C | Aços para alta temperatura (1.2323 → 1.4923) | Recalcular E e σ à T° real |
| Temperatura de trabalho > 500 °C | Superligas base níquel (Inconel · Nimonic) | Até +800 °C com Nimonic 90 |
| Criogenia profunda (< −200 °C) | Inconel 718 · CuBe2 | Mantêm a tenacidade |
| Ambiente corrosivo com humidade | Aço inoxidável austenítico (1.4310 / 1.4401) | Limitado a t ≤ 2 mm |
| Espessura > 2 mm com resistência à corrosão | 17-7 PH (1.4568) · 1.4122 | Endurecidos por precipitação |
| Atmosfera muito corrosiva · gás ácido | Inconel 718 / X750 | Acima do inoxidável |
| Requisito não magnético estrito | Inconel · Nimonic · TiAl6V4 | Aplicações eletrotécnicas · MRI |
| Condução elétrica + mola | Cobre-berílio CuBe2 | Ligações elétricas |
— Módulo de elasticidade por temperatura
Módulo E por temperatura · materiais habituais
Valores orientativos do módulo E (kN/mm²) a diferentes temperaturas de serviço. O módulo diminui com a temperatura — utilizar o valor correspondente à temperatura real de trabalho no dimensionamento da mola.
| Material recomendado | 20 °C | 100 °C | 200 °C | 300 °C | 400 °C | 500 °C | 600 °C | 700 °C |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1.4310 (AISI 301) | 190 | 185 | — | — | — | — | — | — |
| 1.4568 (17-7 PH) | 200 | 195 | 185 | 175 | 165 | — | — | — |
| 2.4668 (Inconel 718) | 200 | 195 | 190 | 184 | 178 | 172 | 167 | 160 |
— Tabelas técnicas completas
Composição química e propriedades físicas
Tabelas completas de composição química e propriedades mecânicas de todos os materiais disponíveis, incluindo módulo de elasticidade, limite elástico e gama térmica de serviço.
— Complemento ao material
Revestimentos anticorrosão
Como complemento ao material, ou por vezes como alternativa, é possível aplicar revestimentos superficiais que ampliam a resistência à corrosão de qualquer mola: fosfatação · galvanização · Geomet · poliamida · Ni-P.
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07
Preguntas frecuentes
01 Que material devo usar para uma mola de prato que trabalhe a mais de 400 °C?
Para temperaturas entre 400 °C e 500 °C, os materiais habituais são o X22CrMoV12-1 (1.4923) ou o X39CrMo17-1 (1.4122). Acima de 500 °C é necessário recorrer a superligas base níquel como o Inconel 718 (até 700 °C) ou o Nimonic 90 (até 800 °C). Em qualquer caso, o dimensionamento deve recalcular as tensões admissíveis e o módulo de elasticidade à temperatura de trabalho real, dado que ambos diminuem com a temperatura.
02 O aço inoxidável é adequado para molas de prato criogénicas?
Sim. Os aços inoxidáveis austeníticos como o AISI 301 (1.4310) e o 17-7 PH (1.4568) mantêm as suas propriedades mecânicas até −240 °C, e o Inconel 718 trabalha desde −240 °C. Para temperaturas abaixo de −200 °C (criogenia profunda), o Inconel 718 ou o CuBe2 (cobre-berílio) são as opções mais indicadas.
03 Quando é necessária uma mola de prato não magnética?
As molas não magnéticas são necessárias em aplicações eletrotécnicas, equipamentos de ressonância magnética (MRI), instrumentação de precisão, sensores e ambientes com campos magnéticos que não possam interferir com o componente. As superligas de níquel (Inconel 718, Inconel X750, Nimonic 90) e o titânio são os materiais não magnéticos habituais para estas aplicações.
04 Porque é que o aço inoxidável tem um módulo de elasticidade diferente do aço-mola padrão?
O módulo de elasticidade (módulo de Young) do aço inoxidável austenítico é aproximadamente 15-20 % inferior ao do aço ao carbono ou crómio-vanádio padrão. Isto significa que, com igual geometria, uma mola de aço inoxidável gerará menos força do que uma de aço padrão. Por isso é imprescindível utilizar o módulo de elasticidade correto do material selecionado em todos os cálculos de projeto da mola.
05 Pode fabricar-se uma mola de prato num material não incluído nestas listas?
Sim. Além dos materiais listados, podem fabricar-se molas de prato em materiais especiais sob consulta: A286, Custom 450, 17-4 PH, Waspaloy, bronze fosforoso (510), aço H-13 e outros, consoante os requisitos do projeto. Estes fabricos não são padrão — implicam produção específica com prazos de entrega mais longos e custo superior, pelo que se justificam apenas quando os materiais padrão não cobrem os requisitos da aplicação. Contacte a nossa equipa técnica para estudar a viabilidade e as condições.
Vamos falar do seu projeto?
Conte-nos o seu caso de utilização e a nossa equipa de engenheiros aconselhá-lo-á na escolha da solução ótima.