A laminação de roscas melhora significativamente a resistência à fadiga dos parafusos de aço inoxidável em comparação com o rosqueamento cortado devido a vários fatores-chave relacionados à forma como as roscas são formadas e às propriedades do material resultantes. Aqui está um resumo de como a laminação de roscas aumenta a resistência à fadiga:
Fortalecimento de materiais por meio de trabalho a frio
A laminação de roscas é um processo de conformação a frio em que as roscas são criadas pela aplicação de pressão na superfície do parafuso, fazendo com que o material se deforme plasticamente no formato de rosca desejado. Este trabalho a frio induz o endurecimento do aço inoxidável, aumentando a dureza e a resistência da camada superficial.
As roscas formadas a frio apresentam tensões residuais de compressão mais elevadas, o que significa que a superfície tem menos probabilidade de rachar sob cargas cíclicas (tensões repetidas), melhorando a resistência à fadiga do parafuso. Em contraste, a rosca cortada remove material, deixando as roscas mais fracas e mais propensas a rachar sob cargas repetidas.
Sem remoção de material = estrutura de grão contínua
Na laminação de roscas, nenhum material é removido do parafuso. Em vez disso, o material é deslocado para formar os fios. Isto preserva a estrutura granular contínua do aço inoxidável, que segue o contorno da rosca.
Ao manter esse fluxo contínuo de grãos, os fios laminados ficam mais fortes e resistentes à fadiga. O rosqueamento cortado, por outro lado, rompe a estrutura do grão, criando pontos de concentração de tensão que são mais vulneráveis à fadiga e falhas ao longo do tempo.
Acabamento de superfície lisa
As roscas laminadas geralmente têm um acabamento superficial mais liso em comparação com as roscas cortadas. A superfície mais lisa significa que há menos imperfeições superficiais, como entalhes microscópicos ou marcas de ferramentas, que poderiam atuar como concentradores de tensão durante o carregamento cíclico.
Nas roscas cortadas, o processo de usinagem geralmente deixa pequenos defeitos superficiais, que podem iniciar trincas sob tensões repetidas, levando à falha por fadiga. As roscas laminadas, com suas superfícies mais lisas, distribuem a tensão de maneira mais uniforme e, portanto, têm menos probabilidade de rachar.
Tensão compressiva residual
O processo de laminação de roscas introduz tensão residual compressiva no material na raiz da rosca (a parte mais baixa da rosca). Isto é benéfico porque a maioria das falhas por fadiga começa na superfície e as tensões de compressão neutralizam as tensões de tração que causam fissuras.
Nas roscas cortadas, o processo de usinagem não induz essas tensões de compressão benéficas e pode até deixar o material com tensões de tração residuais, que promovem o início e a propagação de trincas sob carga de fadiga.
Concentração de estresse reduzida
As transições suaves e os contornos arredondados produzidos pela laminação de roscas reduzem as concentrações de tensão em pontos críticos como a raiz da rosca. Em contraste, as roscas cortadas geralmente têm transições mais nítidas, que atuam como elevadores de tensão e aumentam a probabilidade de formação de trincas por fadiga nessas áreas.
A menor concentração de tensão nas roscas laminadas significa que elas podem suportar mais ciclos de carga sem falhar, tornando-as mais adequadas para aplicações onde os parafusos são submetidos a cargas e descargas repetidas.
Aumento da vida útil da fadiga
A combinação de acabamento superficial mais liso, tensões residuais compressivas, fluxo contínuo de grãos e concentrações reduzidas de tensões em roscas laminadas aumenta muito a vida útil da fadiga dos parafusos de aço inoxidável . Isto é especialmente importante em aplicações que envolvem carregamento dinâmico ou cíclico, como na engenharia aeroespacial, automotiva e estrutural.
Estudos demonstraram que as roscas laminadas podem aumentar a vida útil em até quatro a cinco vezes em comparação com as roscas cortadas, tornando-as a escolha preferida para aplicações de alta tensão e críticas à fadiga.
Concluindo, a laminação de roscas melhora a resistência à fadiga dos parafusos de aço inoxidável ao:
Fortalecimento do material através de trabalho a frio.
Preservando a estrutura contínua dos grãos.
Produzindo uma superfície mais lisa e com menos imperfeições.
Apresentando tensões residuais compressivas benéficas.
Reduzindo as concentrações de tensão na raiz do fio.
Coletivamente, esses fatores tornam as roscas laminadas significativamente mais duráveis sob cargas cíclicas em comparação com as roscas cortadas, melhorando o desempenho à fadiga e a longevidade dos parafusos de aço inoxidável em aplicações exigentes.
