O Guia Completo para Arruelas: Tipos, Materiais e Aplicações

As arruelas, embora pequenas e simples à primeira vista, desempenham um papel essencial na engenharia mecânica. Elas fornecem suporte, distribuem a carga, evitam a corrosão, isolam diferentes materiais e aumentam a superfície de contato, aprimorando a eficiência de um conjunto. Este artigo oferece um olhar abrangente sobre os diferentes tipos de arruelas, os materiais de que são feitas e como usá-las corretamente.

O que é uma Arruela?

Uma arruela é um componente de fixação em forma de disco com um orifício no centro. Elas são normalmente usadas para distribuir a carga de um parafuso ou porca. Adicionalmente, as arruelas podem ser usadas como espaçadores, dispositivos de mola, dispositivos de pré-carga e bloqueios para reduzir a vibração.

Tipos de Arruelas

Arruela Plana: Esta é a arruela mais comum e versátil, usada para distribuir a carga e prevenir danos na superfície de montagem.
Arruela de Pressão: Esta arruela tem formato cônico e age como uma mola, mantendo uma carga constante para prevenir o afrouxamento devido à vibração.
Arruela de Bloqueio: Existem vários tipos, incluindo a arruela de bloqueio de dentes internos e externos, arruela de bloqueio de divisão (ou de pressão), e arruela de bloqueio Nord-Lock. Essas arruelas ajudam a prevenir a rotação e o consequente afrouxamento de parafusos e porcas.
Arruela de Vedação: Geralmente feitas de borracha ou silicone, são usadas para evitar vazamentos de líquidos e gases em aplicações de vedação.

Materiais das Arruelas

Arruelas podem ser feitas de uma variedade de materiais, dependendo da aplicação:

Aço: As arruelas de aço são comuns e oferecem boa resistência e durabilidade. O aço galvanizado ou o aço inoxidável pode ser usado para resistência à corrosão.
Cobre: As arruelas de cobre são boas condutoras de eletricidade e calor. Elas são usadas frequentemente em aplicações elétricas.
Alumínio: Este material é leve e resistente à corrosão, tornando-o adequado para aplicações aeroespaciais e marítimas.
Borracha ou Silicone: Estes materiais são usados em arruelas de vedação para prevenir vazamentos.

Como Usar Arruelas

A aplicação correta de uma arruela depende do tipo de arruela e da aplicação em que ela será usada.

Arruelas Planas: São usadas entre a cabeça de um parafuso (ou porca) e a superfície de montagem para aumentar a área de superfície de contato, distribuindo assim a carga e protegendo a superfície de danos.

Arruelas de Pressão: São usadas onde é necessário manter uma carga constante para combater a compressão do conjunto ou onde é provável que haja movimentos relativos e vibrações que poderiam levar ao afrouxamento de um parafuso ou porca.
Arruelas de Bloqueio: São empregadas em situações em que a rotação de parafusos e porcas precisa ser evitada. São comumente usadas em aplicações de alta vibração onde o movimento pode levar ao afrouxamento da fixação.
Arruelas de Vedação: São utilizadas quando é necessário um selo para prevenir vazamentos de líquidos ou gases. A arruela é colocada sob a cabeça do parafuso ou porca e, quando apertada, se expande ligeiramente, preenchendo qualquer espaço onde um vazamento possa ocorrer.

A arruela deve ser usada na porca ou no parafuso?

O uso de arruelas depende do design da montagem e da distribuição da carga. No entanto, a arruela é comumente usada sob a cabeça do parafuso e/ou sob a porca. Aqui estão alguns cenários comuns:

Arruela sob a cabeça do parafuso: Esta é provavelmente a aplicação mais comum. A arruela ajuda a distribuir a carga do parafuso sobre uma área maior e pode proteger a superfície do material que está sendo apertado.
Arruela sob a porca: Este é outro uso comum, especialmente quando a porca está sendo apertada contra uma superfície que é mais suave ou menos durável que a porca. A arruela ajuda a distribuir a carga e proteger a superfície do material.
Arruela sob a cabeça do parafuso e a porca: Às vezes, uma arruela pode ser usada tanto sob a cabeça do parafuso quanto sob a porca. Isso pode ser feito para distribuir a carga de forma mais uniforme, para proteger as superfícies de ambos os lados da montagem, ou para reduzir a chance de afrouxamento.

No entanto, é importante notar que o uso de arruelas nem sempre é necessário. Em algumas situações, o design da montagem, a força da conexão ou os materiais envolvidos podem significar que a arruela não é necessária ou mesmo aconselhável. Sempre consulte as especificações técnicas ou um engenheiro se estiver incerto.

Considerações ao Escolher Arruelas

Ao escolher uma arruela, deve-se considerar o tipo de carga que será aplicada, as condições ambientais, o material da arruela e o tamanho do parafuso ou porca a ser usado.

Tipo de Carga: Cargas estáticas requerem apenas uma arruela plana para distribuir a carga, enquanto cargas dinâmicas ou vibratórias podem exigir uma arruela de bloqueio ou de pressão para manter a fixação apertada.
Condições Ambientais: A resistência à corrosão, ao calor e a condições climáticas extremas deve ser considerada. Para ambientes corrosivos, arruelas de aço inoxidável, cobre ou alumínio podem ser usadas. Para altas temperaturas, arruelas de cobre ou aço inoxidável são adequadas.
Material da Arruela: O material da arruela deve ser compatível com os materiais das peças que estão sendo unidas para prevenir reações galvânicas, que podem levar à corrosão.
Tamanho: O tamanho da arruela deve ser compatível com o tamanho do parafuso ou da porca. O orifício no centro da arruela deve ser ligeiramente maior que o diâmetro do parafuso.

Em resumo, as arruelas são componentes essenciais em muitas aplicações de engenharia mecânica. Compreender os diferentes tipos de arruelas, os materiais utilizados e como usá-las corretamente é crucial para a criação de montagens seguras e eficazes.

Existe alguma numeração nas arruelas como existe nos parafusos?

As arruelas geralmente não têm um sistema de classificação de força como os parafusos. Em vez disso, elas são geralmente classificadas por suas dimensões físicas (diâmetro interno, diâmetro externo e espessura) e o material do qual são feitas.

No entanto, existem algumas normas que especificam as dimensões e as tolerâncias das arruelas. Por exemplo, a norma DIN 125 especifica as dimensões para arruelas planas, e a norma DIN 127 especifica as dimensões para arruelas de pressão.

O diâmetro interno da arruela geralmente deve ser ligeiramente maior que o diâmetro do parafuso ou haste que está sendo usado. O diâmetro externo deve ser grande o suficiente para distribuir adequadamente a carga, mas não tão grande a ponto de interferir com outros componentes ou características da peça em que a arruela está sendo usada.

As arruelas também são feitas de vários materiais e revestimentos, dependendo das exigências do aplicativo. O material e o revestimento podem afetar a capacidade da arruela de resistir a corrosão, a capacidade de suportar altas temperaturas, a dureza e a resistência ao desgaste.

Para escolher a arruela correta, é importante levar em consideração o tamanho do parafuso, o material do qual a arruela é feita, as condições do ambiente em que a arruela será usada e a quantidade de carga que a arruela precisará suportar. 🙂

Por Engº Tiago Rotger