Perguntas frequentes sobre molas de prato
e anilhas Belleville

As molas de prato são peças fabricadas para trabalhos dinâmicos. Por este motivo, o tipo de aço utilizado e os tratamentos a que são submetidas durante o fabrico destinam-se a conferir-lhes propriedades elásticas que se mantenham ao longo do tempo. As anilhas de pressão, por outro lado, são peças orientadas para aplicações estáticas, às quais se exige uma elevada resistência à compressão, que conseguem manter, mas cuja capacidade de recuperação para novas compressões é muito baixa.

A vida útil destas peças depende de muitos fatores e não é possível determiná-la com exatidão. É possível, no entanto, fazer uma estimativa, cuja maior utilidade é ajudar-nos a decidir entre duas ou mais soluções possíveis para uma mesma aplicação. Em função do trabalho (força e deslocamento) a que vamos submeter a peça, podemos calcular o número de ciclos que pode suportar. Neste aspeto, é de importância vital entre que pontos do curso da peça se vai realizar o trabalho, sendo o ideal que esteja pré-comprimida pelo menos a 15 % e que o seu curso não ultrapasse 75 % do total. Aspetos como o atrito, a temperatura e os ambientes corrosivos alteram drasticamente esta estimativa, pelo que devem ser sempre considerados. Por último, estes aspetos são válidos para molas fabricadas em cumprimento fiel da norma (DIN 2093 / DIN EN 16983), uma vez que o uso de aços de menor qualidade, bem como tratamentos térmicos incompletos, reduzem muito a vida útil da peça. A «austenitização» ou a combinação de «temperado e revenido» juntamente com «shot peening» são os tratamentos que garantem a maior duração em molas de prato.

Ambas as soluções apresentam vantagens e inconvenientes. A resposta depende do tipo de agente corrosivo a que devem resistir e da aplicação a que se destinam. Em geral, os aços inoxidáveis apresentam uma melhor proteção face à maioria dos agentes corrosivos; no entanto, em alguns casos como o cloreto de magnésio, os revestimentos mostram-se mais eficazes. Por outro lado, em aplicações dinâmicas, as diferentes características do material podem fazer com que um material padrão com melhores propriedades elásticas, juntamente com um bom revestimento, seja mais duradouro do que um aço inoxidável. Cada situação deve ser analisada individualmente, e fatores como o prazo de entrega ou o custo da solução podem ser determinantes.

Não há limitação quanto ao comprimento dos empilhamentos, embora devam ter-se em conta alguns aspetos. Quanto maior o comprimento, maior a possibilidade de encurvadura do empilhamento, com o consequente atrito que isso provoca no guiamento. Para o evitar, recomenda-se inserir anilhas planas separadoras no empilhamento. Estas anilhas devem ser inseridas de tal forma que os troços entre elas não ultrapassem 3 vezes o diâmetro exterior das molas de prato que compõem o conjunto. De qualquer forma, deve ter-se em conta que, mesmo com anilhas separadoras, quanto mais longo for o empilhamento, mais aumentará o atrito.

A mola de prato, ao ser submetida a uma carga constante, sofre ao longo do tempo uma relaxação que motiva uma diminuição da sua força. A perda ocorre no início e tende depois a estabilizar. Esta perda não é possível determiná-la com precisão, uma vez que depende de vários fatores. Ainda assim, é possível estimar que um empilhamento perderá 5 % da sua força nas duas primeiras semanas, sendo já desprezável a perda que possa sofrer posteriormente. Dependendo da qualidade da mola (material e fabrico), esta perda pode variar. Para assegurar um bom comportamento da peça na relaxação, o tratamento de pré-setting no seu fabrico é de importância vital. Este tratamento consiste em achatar completamente a mola e descartar as peças que não sejam capazes de recuperar a altura inicial.

As propriedades elásticas de uma mola de prato são afetadas pela temperatura. No nosso programa de cálculo é um dos valores que se têm em conta para calcular o comportamento de um empilhamento, uma vez que o módulo de elasticidade varia com a temperatura. Para o material padrão (50CrV4), considera-se que o intervalo de temperatura em que pode operar normalmente vai desde −50 °C até 100 °C, tendo em conta que dentro deste intervalo a sua elasticidade variará. Para temperaturas superiores ou inferiores, deveriam usar-se peças fabricadas em materiais com resistência a essas temperaturas. Materiais como o 17-7PH (1.4568), que trabalha desde −200 °C até 300 °C, ou o Inconel 718, cujo intervalo térmico se situa entre −260 °C e 700 °C, são os mais habituais nestes casos.

Sim. Cada material tem um módulo de elasticidade diferente, pelo que, ao realizar um cálculo com um empilhamento, devemos ter em conta de que material se trata, uma vez que o resultado será diferente. Além disso, para um mesmo material, o seu módulo de elasticidade também varia em função da temperatura de trabalho, tal como se explica na pergunta anterior.

As anilhas de flange são um tipo de molas de prato. A principal diferença reside na relação De/Di. Para as anilhas de flange, esta relação situa-se em torno de 1,75. Este facto permite que as anilhas de flange sejam utilizadas em locais onde os pernos de união se encontram muito próximos entre si.

Por outro lado, e como regra geral, a força na posição 100 % comprimida de uma anilha do tipo de flange é maior em comparação com outra de DIN 2093 / DIN EN 16983 de igual diâmetro exterior e espessura. Isto acontece para cobrir a procura de força exigida na maioria das aplicações onde são utilizadas.

A resposta a esta pergunta depende da aplicação. Na maioria dos casos, é suficiente a utilização de uma só mola. Noutras aplicações com muita dilatação, podem colocar-se duas molas, uma de cada lado. Consulte o nosso departamento técnico para o cálculo da quantidade de molas.

A resposta a esta pergunta depende da aplicação. Há muitas situações onde isto é apropriado e muitas outras onde não o é. As nossas molas de prato estão concebidas para não se danificarem mesmo que sejam comprimidas até 100 % das suas possibilidades. Isto não significa que devam ser carregadas até 100 % em todos os casos. Há aplicações onde a mola deve ser utilizada a uma carga consideravelmente inferior à sua carga máxima. Por exemplo, quando a temperatura elevada pode danificar a mola, é necessário usar uma mola forte para manter as tensões em níveis baixos e diminuir a possibilidade de rotura.

Esta é uma pergunta muito frequente. A determinação da carga adequada para anilhas-mola de flange pode aproximar-se tendo em conta os seguintes passos:

1. Decidir que carga ou binário deve utilizar-se para uma correta vedação da união. Se for uma união entre flanges, o fabricante da junta deve indicar o valor. No caso de uma ligação elétrica, o projetista dessa ligação deve fornecê-lo.
2. Decidir que material deve utilizar-se na produção da anilha-mola. Geralmente sugere-se um material semelhante ao dos pernos a utilizar na união.
3. Se se determinar que a mola pode ser utilizada a 100 % da carga, basta selecionar uma mola da lista cuja carga máxima seja semelhante à carga de projeto da junta. Pode ser necessária a utilização de anilhas-mola em paralelo para alcançar o valor de carga pretendido. Teoricamente, a carga de projeto deve estar entre 90 % e 100 % da carga máxima da mola.
4. Verificar que a mola ou as molas selecionadas cabem no espaço disponível da aplicação.

O presetting faz parte do processo de fabrico das molas de prato de alta qualidade. Este processo leva momentaneamente a mola de prato à posição flat (máxima compressão possível). A peça é primeiro fabricada a uma altura um pouco superior à altura definitiva. Durante o presetting, as molas cedem à sua altura de projeto. O objetivo deste procedimento é melhorar a vida à fadiga, bem como o desempenho geral da mola, tais como a relaxação ou a precisão nos valores de força face ao deslocamento.

Algumas molas de prato não são submetidas ao presetting por se tratar de um procedimento pouco prático e dispendioso para molas pequenas e finas. As anilhas-mola de flange raramente são presetadas, uma vez que normalmente não trabalham à fadiga e devem cumprir tolerâncias de fabrico muito apertadas.

Muitos utilizadores queixam-se de que é difícil determinar quando se atingiu 100 % da carga que a mola resiste, receando uma sobrecarga que provocaria o efeito contrário ao desejado (rigidizar a união).

A forma mais adequada de controlar a carga sobre a união é controlando o binário que se aplica ao parafuso no momento da montagem. Por esta razão, um dos dados que aparecem na listagem destas anilhas é o binário de aperto. Aplicando esse binário à união e tendo um coeficiente de atrito padrão para o aço de 0,2, consegue-se que a mola entregue a sua carga máxima sem a exceder. Esta operação deve ser realizada com uma chave que possua torquímetro.

Equação a utilizar: T = K · Fi · d

• T — Momento torsor ou de aperto (N·m)
• K — Coeficiente de atrito (≈ 0,2)
• Fi — Força que se gera no perno e que, por isso, se transmite à mola (N)
• d — Diâmetro do perno utilizado, em metros (M10 = 0,01 m; M12 = 0,012 m; M20 = 0,02 m)

Sim. Utilizando materiais padrão como o Inconel 718 e o Bronze Fosforoso 510.

Os mais habituais são o AISI 301 e o 17-7PH. O AISI 301 é o menos dispendioso e oferece uma boa resistência à corrosão, mas, por se fabricar por estampagem em condição «work hardened», a gama de tamanhos disponível é mais limitada e não se recomenda para molas com uma espessura superior a 2,5 mm. O 17-7PH apresenta melhores propriedades mecânicas e resiste a temperaturas mais elevadas (até 300 °C), o que o torna a melhor solução quando se requer uma boa resistência à corrosão em condições especiais de temperatura.

É o método que utilizamos para aplicar zinco às nossas molas com o fim de as proteger contra a corrosão. O processo consiste em fazer rodar as molas numa mistura de partículas de zinco e esferas de vidro. A função das esferas é que o zinco fique perfeitamente aderido às molas. Isto proporciona uma proteção anticorrosiva para todas as nossas peças de aço e elimina o risco de fragilização por hidrogénio, muito comum quando se aplica zinco através de métodos de deposição elétrica (electroplating).

Isto deve-se ao facto de a maioria dos fabricantes de anilhas-mola DIN 2093 / DIN EN 16983 utilizarem as fórmulas de Almen e Laszlo para o cálculo da força em função do deslocamento. Esta equação funciona muito bem enquanto se mantiver o pressuposto de que os bordos das anilhas são retos e de que as cargas se aplicam nos bordos dos diâmetros exterior e interior. No entanto, nas anilhas de flange, à medida que nos aproximamos da posição flat, as forças aplicam-se um pouco para dentro dos pontos que Almen e Laszlo consideram, o que aumenta o valor de força real. Por isso, os valores indicados na nossa listagem têm em conta este fenómeno.

Além da zincagem mecânica, oferecemos outros métodos de proteção como niquelagem, cromatização amarela, fosfatação (preto) e revestimento de óleo, entre outros.

Todos os aços inoxidáveis são magnéticos, à exceção do grupo dos austeníticos (série 300). Mesmo os do grupo austenítico podem tornar-se magnéticos se forem trabalhados a frio. As nossas molas fabricam-se usando material trabalhado a frio, pelo que são sensivelmente magnéticas.

Indefinidamente, desde que durante o seu uso não se excedam os seus limites nem surjam danos, tanto por bom como por mau uso. Podem danificar-se por excessivos ciclos à fadiga, por exposição prolongada a temperaturas elevadas ou por estarem expostas a condições ambientais corrosivas.