Todo mecânico já usou arruelas, mas a maioria não sabe quantos tipos diferentes existem, de que materiais são feitas e como usá-las corretamente. Ao longo dos anos, recebemos inúmeras perguntas sobre arruelas, então um artigo técnico com informações sobre esses dispositivos já estava mais do que na hora de ser publicado.

Recentemente, abordamos a arte de fabricar fixadores de alto desempenho com a Automotive Racing Products, Inc. (ARP), detalhando minuciosamente os aspectos essenciais do assunto. Agora é hora de darmos a devida importância a um componente de fixação que muitas vezes é subestimado: a humilde arruela.

Nos parágrafos seguintes, abordaremos o que são arruelas, os diferentes tipos de arruelas, sua função, como são fabricadas, onde e quando usá-las – e sim, discutiremos até mesmo se as arruelas são direcionais ou não.

De forma geral, uma arruela é simplesmente uma placa em forma de disco, semelhante a uma pastilha, com um furo no centro. Embora o design possa parecer primitivo, as arruelas desempenham uma função complexa. Elas são comumente usadas para distribuir a carga de um fixador roscado, como um parafuso ou um parafuso de cabeça sextavada.

Elas também podem ser usadas como espaçadores ou, em alguns casos, como calços de desgaste, dispositivos de travamento ou até mesmo para reduzir vibrações, como uma arruela de borracha. O design básico da arruela apresenta um diâmetro externo duas vezes maior que o diâmetro interno.

Geralmente feitas de metal, as arruelas também podem ser de plástico ou borracha, dependendo da aplicação. Em máquinas, juntas aparafusadas de alta qualidade exigem arruelas de aço temperado para evitar a formação de marcas nas superfícies da junta. Esse fenômeno é chamado de Brinell. Essas pequenas marcas podem levar, eventualmente, à perda da pré-carga no fixador, ruídos ou vibração excessiva. Com a persistência dessa condição, esses movimentos podem se intensificar e causar outros tipos de desgaste, frequentemente definidos como lascamento ou engripamento.

As arruelas também ajudam a prevenir a corrosão galvânica, uma condição que ocorre quando certos metais entram em contato. Um metal atua como ânodo e o outro como cátodo. Para retardar ou impedir esse processo desde o início, utiliza-se uma arruela entre o parafuso ou a porca e o metal que está sendo unido.

Além de distribuir uniformemente a pressão sobre a peça a ser fixada e reduzir as chances de danificá-la, as arruelas também proporcionam uma superfície lisa para a porca ou o parafuso. Isso torna a junta fixada menos propensa a se soltar em comparação com uma superfície de fixação irregular.

Existem arruelas especiais projetadas para fornecer vedação, ponto de aterramento elétrico, alinhar o fixador, manter o fixador preso, isolar ou fornecer pressão axial à junta. Discutiremos brevemente essas arruelas especiais no texto a seguir.

Também vimos algumas maneiras de usar arruelas incorretamente em juntas fixadas. Houve muitos casos em que mecânicos amadores usaram parafusos ou porcas com diâmetro muito pequeno para a peça que estavam unindo. Nesses casos, a arruela tem um diâmetro interno que se encaixa no parafuso, mas não permite que a cabeça do parafuso ou a porca deslize pelo furo do componente que está sendo unido. Isso é pedir para ter problemas e nunca deve ser tentado em um carro de corrida.

É comum que mecânicos usem parafusos muito compridos, mas com rosca insuficiente, o que impede o aperto correto da junta. Também é preciso evitar empilhar várias arruelas na haste do parafuso como espaçador até que a porca possa ser apertada. Escolha o comprimento correto do parafuso. O uso inadequado de arruelas pode causar danos ou ferimentos.

De modo geral, existem vários tipos de arruelas fabricadas no mundo atualmente. Algumas são feitas especificamente para uso em juntas de madeira, enquanto outras são para fins hidráulicos. Quando se trata de necessidades automotivas, o especialista em P&D da ARP, Jay Coombes, nos diz que existem apenas cinco tipos usados ​​na manutenção automotiva. São elas: arruela plana, arruela de pressão, arruela de trava, arruela estrela e arruela de inserção.

Curiosamente, você não encontrará arruelas de pressão na vasta gama de fixadores da ARP. "Elas são úteis principalmente com fixadores de pequeno diâmetro em condições de baixa carga", explicou Coombes. A ARP tende a se concentrar em fixadores de alto desempenho para competição, que operam sob condições de carga mais elevadas. Existem variantes desses tipos de arruelas que servem a propósitos específicos, como a arruela lisa com serrilhas na parte inferior.

Uma arruela plana é o intermediário preferido entre a cabeça de um parafuso (ou porca) e o objeto a ser fixado. Seu principal objetivo é distribuir a carga de um fixador apertado para evitar danos à superfície de junção. "Isso é especialmente importante com componentes de alumínio", diz Coombes.

O Instituto Nacional de Padrões Americano (ANSI) estabeleceu um conjunto de normas para arruelas planas de uso geral, que prevê dois tipos. O Tipo A é definido como uma arruela com tolerâncias amplas, onde a precisão não é crítica. O Tipo B é uma arruela plana com tolerâncias mais restritas, onde os diâmetros externos são classificados como estreitos, regulares ou largos, de acordo com os respectivos tamanhos de parafuso (diâmetro interno).

Como já mencionamos, as arruelas são mais complexas do que uma simples explicação de uma única organização. Na verdade, existem várias. A Sociedade de Engenheiros Automotivos (SAE) classifica as arruelas planas de acordo com a espessura do material, com diâmetros internos e externos menores em comparação com a definição de arruelas planas da organização United States Standards (USS).

As normas USS são as normas para arruelas em polegadas. Essa organização caracteriza o diâmetro interno e externo de uma arruela para acomodar roscas de parafusos grossas ou maiores. As arruelas USS são frequentemente usadas em aplicações automotivas. Com três organizações especificando três normas diferentes para arruelas planas, fica claro que as arruelas são mais complexas do que sua aparência simples pode levar alguém a crer.

Segundo Coombes, da ARP, “O tamanho e a qualidade da arruela em si merecem atenção especial. Ela deve ter espessura e tamanho suficientes para distribuir a carga adequadamente.” Coombes acrescenta: “Também é muito importante que a arruela seja retificada paralelamente e perfeitamente plana para aplicações críticas com cargas de torque mais elevadas. Qualquer outra coisa pode causar pré-carga desigual.”

Essas arruelas possuem um diâmetro externo extra grande em proporção ao furo central. Elas também são projetadas para distribuir a força de aperto, mas, devido ao tamanho maior, a carga é distribuída por uma área maior. Por muitos anos, essas arruelas foram usadas para fixar para-lamas em veículos, daí o nome. As arruelas de para-lama podem ter um diâmetro externo maior, mas geralmente são feitas de material de calibre fino.

As arruelas de pressão possuem flexibilidade axial e são usadas para evitar que se soltem devido à vibração. Foto de www.amazon.com.

As arruelas de pressão, também chamadas de arruelas de mola ou arruelas de travamento, possuem flexibilidade axial. Elas são usadas para evitar o afrouxamento devido à vibração. O conceito por trás das arruelas de pressão é simples: elas atuam como uma mola, exercendo pressão sobre o objeto a ser fixado e a cabeça do parafuso ou da porca.

A ARP não fabrica essas arruelas porque a maioria dos fixadores que desempenham papéis fundamentais no motor, transmissão, chassi e suspensão são apertados com um torque específico, aplicando a força de aperto adequada. Há pouca ou nenhuma chance de o fixador se soltar sem o uso de uma ferramenta.

A maioria dos engenheiros concorda que uma arruela de pressão — quando apertada com um torque superior ao especificado — se alongará até certo ponto. Quando isso acontece, a arruela bipartida perde a tensão e pode até mesmo comprometer a pré-carga precisa da junta fixada.

As arruelas de pressão possuem serrilhas que se estendem radialmente para dentro ou para fora, agarrando-se à superfície do substrato e impedindo que o fixador se solte. Foto de www.amazon.com.

As arruelas de pressão têm uma função quase idêntica à das arruelas de pressão comuns. Elas servem para impedir que um fixador se solte. Essas arruelas possuem serrilhas que se estendem radialmente (para dentro ou para fora) para se fixarem na superfície do componente. Por sua concepção, elas devem "penetrar" na cabeça do parafuso/porca e na base para impedir que o fixador se solte. As arruelas de pressão são normalmente usadas com parafusos e porcas menores associados a componentes elétricos.

Para evitar a rotação e, consequentemente, afetar a precisão da pré-carga, a ARP desenvolveu arruelas especiais com serrilhas na parte inferior. A ideia é que elas prendam o item a ser fixado e proporcionem uma plataforma estável.

Outro tipo especial de arruela fabricada pela ARP é a arruela de inserção. Elas são projetadas para proteger a parte superior dos furos, evitando o desgaste por atrito ou o colapso da parte superior do furo. São comumente utilizadas em cabeçotes de cilindro, componentes do chassi e outras áreas de alto desgaste que requerem o uso de arruelas.

É importante ressaltar que a lubrificação desempenha um papel fundamental na pré-carga precisa. Além de aplicar lubrificante nas roscas do parafuso, recomenda-se colocar uma pequena quantidade na parte inferior da cabeça do parafuso (ou porca) ou na parte superior da arruela. Nunca lubrifique a parte inferior da arruela (a menos que as instruções de instalação indiquem o contrário), pois você não quer que ela gire.

Prestar atenção ao uso correto das arruelas e à lubrificação é algo que merece a consideração de todas as equipes de corrida.

Crie sua própria newsletter personalizada com o conteúdo que você adora do Chevy Hardcore, diretamente na sua caixa de entrada, totalmente GRÁTIS!

Enviaremos para você, semanalmente, os artigos, notícias, análises de carros e vídeos mais interessantes da Chevy Hardcore.

Prometemos não usar seu endereço de e-mail para nada além de atualizações exclusivas da Power Automedia Network.