Vamos supor que você trabalhe em uma empresa como essa e que sua tarefa seja montar conjuntos com esse tipo de ajuste. Como é possível conseguir um encaixe forçado sem que as peças componentes do conjunto sejam danificadas?
Este é o problema que teremos de resolver nesta aula.
Dilatação térmica
O encaixe forçado não é nenhum milagre. Ele é apenas o resultado da aplicação de conhecimentos de dilatação térmica.
Dilatação térmica é a mudança de dimensão, isto é, de tamanho, que todos os materiais apresentam quando submetidos ao aumento da temperatura.
Por causa dela, as grandes estruturas de concreto, como prédios, pontes e viadutos, são construídas com pequenos vãos, ou folgas, entre as lages, para que elas possam se acomodar nos dias de muito calor.
Por que isso acontece? Porque, com o aumento da temperatura, os átomos que formam a estrutura dos materiais começam a se agitar mais e, por isso, ocupam mais espaço físico.
A dilatação térmica ocorre sempre em três dimensões: na direção do comprimento, a largura e da altura.
Quando a dilatação se refere a essas três dimensões, ao mesmo tempo, ela é chamada de dilatação volumétrica. Se apenas duas dimensões são consideradas, a dilatação é superficial. Quando apenas uma das dimensões é considerada, ela é chamada de linear.
Esta variação de tamanho que os materiais apresentam quando aquecidos depende de uma constante característica de cada material. Essa constante é conhecida por coeficiente de dilatação térmica, representada pela letra grega a. E é um dado que se obtém na tabela a seguir.
TABELA D E COEFICIENTES D E DILATAÇÃO TÉRMICA P O R ºC
Aço 0,000 012
Alumínio 0,000 024
Antimônio 0,000 011
Chumbo 0,000 029
Cobre 0,000 017
Ferro fundido 0,000 010 5
Grafite 0,000 007 8
Ouro 0,000 014
Porcelana 0,000 004 5
Vidro 0,000 000 5
Mas você deve estar se perguntando: “Onde o encaixe forçado entra nisso?”
É muito simples: vamos usar o fato de que os materiais em geral, e o aço em particular, mudam de dimensões quando aquecidos, para realizar o ajuste forçado. Para isso, você aquece a peça fêmea, ou seja, a que possui o furo (por exemplo, uma coroa), que se dilatará. Enquanto a peça ainda está quente, você monta a coroa no eixo. Quando a coroa esfriar, o ajuste forçado estará pronto.
O que você vai ter de saber, para fazer isso corretamente, é qual a temperatura adequada para obter a dilatação necessária para a montagem do conjunto.
Cálculo de dilatação térmica
Para fins de cálculo, você deverá considerar apenas a dilatação linear, pois o que nos interessa é apenas uma medida, que, nesse caso, é o diâmetro do furo.
Para o cálculo, você precisa aplicar a fórmula: DL = a · Li · Dt, em que DL é o aumento do comprimento; a é o coeficiente de dilatação linear; Li é a medida inicial e Dt é a variação da temperatura.
continua...
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