Investigação da força de união de juntas aparafusadas com o auxílio da técnica de ultrassom

• Main Author: Rafael Carlucci Tavares
• Other Authors: Julio Cezar Adamowski
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2017
• Subjects: Força; Parafuso; Porca; Pulso-eco; Ultrassom; Bolt; Echo-pulse; Force; Nut; Ultrasound
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46137/tde-12042018-083705/

O presente estudo propõe investigar o método para estimar a força exercida pelo parafuso na junta aparafusada, propondo uma possível substituição a célula de carga convencional. Com base na técnica pulso-eco ultrassônico, verificando o tempo de propagação da onda em um parafuso retificado antes e após ser submetida a uma carga normal. A diferença de tempo correlacionada à força medida pela célula de carga foi realizada após a aplicação de um torque de aperto na região elástica da fixação. As amostras de parafuso foram retificados nas suas extremidades paralelas, o aparelho ultrassônico com transdutor de 5MHz de 6mm de diâmetro foi acoplado magneticamente sob o parafuso utilizando gel a base dágua como acoplante, para assim verificar o deslocamento, no tempo, do sinal do eco que é detectado por um limiar de amplitude desse sinal, o tempo de voo do pulso-eco longitudinal no meio isotrópico foi o objeto do estudo para correlacionar com a força medida em uma célula que mede força (kN). A diferença do tempo do pulso ultrassônico foi causado por um esforço longitudinal após um torque aplicado na região elástica de resistência mecânica do parafuso na junta simulada, utilizando um equipamento que basicamente é formado por célula de carga longitudinal e torcional com torquímetro eletrônico transdutorizado para efetuar o aperto gradativo. Este equipamento é atualmente usado para verificar o atrito de elementos roscados e as interações de inúmeras possibilidades de superfícies de contato, tais quais porcas e parafusos, conforme fórmulas da norma ISO16047. === The present study proposes to investigate the method to estimate the force exerted by the screw in the bolted joint, proposing a possible replacement to the conventional load cell. Based on the pulse-echo technique ultrasonic, checking the wave propagation time in a rectified screw before and after being subjected to a normal load. The time difference correlated to the force measured by the load cell was performed after the application of a tightening torque in the elastic region of the fixation. The screw samples were rectified at their parallel ends, the ultrasonic apparatus with a 5MHz of 6mm diameter was magnetically coupled under the screw using water-based gel as a coupling, to thereby verify the time shift of the echo signal that is detected by a threshold amplitude of that signal, the flight time of the pulse-echo in the isotropic medium was the object of the study to correlate with the force measured in a cell that measures force (kN). The difference of the time of the ultrasonic pulse was caused by a longitudinal effort after a tightening torque applied in the elastic region of mechanical resistance of the screw in the simulated joint, using equipment that basically is formed by cell of longitudinal and torsional load with electronic transduced torque wrench to define the gradual tightening. This equipment is currently used to check the friction of threaded elements and the numerous possibilities of contact surfaces, such as nuts and bolts, according to ISO16047 formulas.