Tolerância de Torque de Mola de Torção: Por que o Diâmetro do Fio Define o Limite

A maioria das disputas de molas de torção personalizadas não é sobre o grau do material. É sobre o torque medido no dispositivo do cliente caindo fora da tolerância do desenho. A razão é quase sempre o fio, não a máquina de enrolar: o torque depende do diâmetro do fio à quarta potência, então cada mícron de variação de diâmetro é amplificado antes mesmo que a mola seja formada.

Este artigo explica a cadeia de tolerância por trás do torque de molas de torção e como especificar o fio para que a mola acabada passe na calibração na primeira vez.

A Regra da Quarta Potência

Para uma mola de torção de fio redondo, o torque é proporcional ao módulo de elasticidade, ao diâmetro do fio à quarta potência, ao ângulo de deflexão e inversamente proporcional ao diâmetro médio da bobina e ao número de bobinas ativas. A consequência prática: uma mudança de 1% no diâmetro do fio muda o torque em cerca de 4%, enquanto uma mudança de 1% no diâmetro da bobina o muda em 1%.

Em fio de 1,0 mm, uma tolerância h9 padrão de 0,025 mm já é 2,5% do diâmetro. Isso se converte em aproximadamente 10% de variação de torque, antes de qualquer contribuição da dispersão do módulo ou da geometria da perna. É por isso que uma tolerância de torque mais apertada que mais ou menos 10% não pode ser entregue em fio comercial padrão.

A Cadeia de Tolerância Completa

Diâmetro do fio

h9 é o ponto de partida normal para fio de mola. Onde a tolerância de torque abaixo de 8% é escrita no desenho, recomendamos h8 ou uma faixa de diâmetro fixa acordada com a usina de fios, por exemplo, 1,00 mm mais ou menos 0,008 mm. A faixa mais apertada deve ser encomendada como um lote de usina, pois lotes misturados reintroduzem a dispersão.

Módulo de elasticidade

Aço 302 e 304 trefilado a frio fica em torno de 193 GPa com dispersão típica de lote de mais ou menos 2%. Essa dispersão move o torque em 2% igual, portanto, deve ser incluída na pilha em vez de ser medida uma vez e assumida como constante.

Geometria da perna

O comprimento da perna, o ângulo da perna e o raio de curvatura na raiz da perna afetam onde a mola entra em contato com a peça correspondente. Mantemos o ângulo da perna em mais ou menos 2 graus e o comprimento da perna em mais ou menos 0,3 mm em molas com fio acima de 2 mm, apertando ambas as figuras mediante solicitação. O raio de curvatura na raiz da perna não deve ser menor que metade do diâmetro do fio, caso contrário, a perna se torna o primeiro local de fadiga.

Alívio de tensão após a bobinagem

A bobinagem deixa tensões residuais que relaxam nos primeiros centenas de ciclos, então o torque medido a frio não é o torque que o cliente vê em serviço. Um alívio de baixa temperatura a 200-300 graus C por 30-60 minutos estabiliza a geometria e reduz a perda de torque inicial, particularmente em molas com alto índice.

Janela de Especificação Típica

Aplicações

• Clipes, travas e mecanismos amortecedores
• Dobradiças de portas e tampas em eletrodomésticos
• Clipes de retenção para interiores automotivos
• Fechos médicos e de instrumentos
• Molas de interruptores e contatos elétricos

Como Escrever o Desenho

Forneça o diâmetro e a tolerância do fio, o diâmetro externo, o número de bobinas, os comprimentos das pernas e o ângulo da perna, o ângulo de deflexão de trabalho no qual o torque é verificado e a folga do dispositivo usada para medição. Declare a tolerância de torque em relação a um ângulo de deflexão definido em vez de uma posição livre, pois o ângulo livre se move após o alívio de tensão, enquanto o torque em um ângulo fixo não.

A TOPONE produz fio de aço inoxidável desde 1993 e fornece tanto o fio quanto as molas de torção enroladas, o que significa que a tolerância do fio e a tolerância da mola são acordadas em um só lugar, em vez de serem negociadas entre dois fornecedores.