Tipos de Molas Explicados: Aplicações e Guia de Seleção

Molas são componentes mecânicos de imensa importância usados para efetuar movimento, melhorar capacidades de absorção de choque, etc., em muitos produtos. Em outras palavras, serviços de prototipagem rápida como impressão 3D e usinagem CNC podem fabricar diferentes tipos de molas empregadas em efeitos e fabricação de produtos como relógios, celulares, etc.

Alguns dos produtos mais amplamente usados incorporam molas em seu design. Isso necessita a necessidade de conhecimento e seleção, e isso dá origem à necessidade de entender molas e suas aplicações. Este artigo, portanto, fala sobre molas, suas vantagens e desvantagens, e os diferentes tipos de molas e suas aplicações.

Princípio da Mola

Vamos começar com algo sobre mola. Mola é um dispositivo que armazena energia quando há aplicação de força (de uma carga) e libera a energia após a remoção da carga. Sob condições normais, independentemente dos tipos de molas usados em um produto, a mola retornará à sua forma original após remoção da carga.

O uso de molas em qualquer produto baseia-se na Lei de Hooke. A lei de Hooke simplesmente demonstra a relação entre a "força" exercida sobre uma mola e sua elasticidade. Em termos simples, a lei de Hooke afirma que a força necessária para compressão e extensão da mola é diretamente proporcional ao deslocamento.

Matematicamente a Lei de Hooke é expressa como F = -kX,

F = força aplicada à mola

X = deslocamento da mola (o valor negativo indica que a força restauradora é oposta à direção.

k = é a constante da mola. Depende dos tipos de molas e mostra rigidez.

Diferentes Tipos de Molas e Suas Aplicações

Molas são feitas de diferentes materiais, formas, funções, etc., o que necessita várias aplicações. E as molas têm três categorias principais, com cada categoria tendo diferentes subcategorias.

Categoria Um: Molas Helicoidais

Molas helicoidais são os tipos mais comuns de molas na fabricação de produtos. Fio enrolado em forma de hélice (daí o nome) com diferentes seções transversais pode fazer molas helicoidais. Abaixo estão os tipos de molas sob a categoria um.

1. Molas de Compressão

Molas de compressão são molas helicoidais de espiras abertas com diâmetro enrolado constante e forma variável que resiste à compressão axial.

O exemplo mais simples de sua aplicação é na caneta esferográfica, onde é responsável pelo efeito "pop". Também é aplicável em válvulas e suspensão.

2. Molas de Extensão

Diferente das molas de compressão, molas de extensão são molas helicoidais de espiras fechadas. São adequadas para criar tensão, armazenar a energia e usar a energia para retornar a mola à sua forma original.

Um exemplo simples de suas aplicações é em portas de garagem. Outros são em alavancas de puxar, alicates de corte e máquinas de pesar.

3. Molas de Torção

Uma mola de torção é fixada a dois componentes diferentes usando suas duas extremidades. Isso mantém os dois componentes separados em um certo ângulo. Estas molas usam direção radial quando a força atua radialmente devido à rotação. Além disso, capacidades de usinagem CNC podem produzir molas de torção personalizadas de dois corpos em altos volumes.

4. Molas Espirais

Molas espirais são feitas enrolando tiras metálicas retangulares em espirais planas. Na ativação, armazena uma quantidade razoável de energia e pode liberá-la a uma taxa constante. A liberação constante a torna adequada para relógios mecânicos, brinquedos e reclinadores de assento.

Categoria Dois: Molas de Lâminas (Leaf Springs)

Molas de lâminas são tipos de molas feitas de placas metálicas retangulares, também conhecidas como lâminas. As placas metálicas retangulares são normalmente aparafusadas e grampeadas, e têm uso principal em veículos pesados. Abaixo estão os diferentes tipos de molas de lâminas e suas aplicações.

1. Mola de Lâminas Elíptica

Pela conexão de duas molas semi-elípticas em direção oposta, pode-se construir a mola de lâminas elíptica. Isso forma uma forma elíptica. O eixo e a estrutura fixam as molas elípticas. Não há necessidade de grampas de mola pois as duas molas semi-elípticas são alongadas pela mesma quantidade durante a compressão. Molas de lâminas elípticas eram apenas aplicáveis em carros antigos, mas não hoje em dia.

2. Mola de Lâminas Semi-Elíptica

Estas são as molas de lâminas mais populares em automóveis. São feitas de lâminas de aço com diferentes comprimentos mas mesma largura e espessura. A lâmina superior/mais longa nas duas extremidades é a lâmina mestra. O arranjo das lâminas de aço se assemelha a uma forma semi-elíptica.

Molas de lâminas semi-elípticas têm uma extremidade rigidamente fixada à estrutura do veículo e a outra ao grampo. Isso ajuda a variar os comprimentos e absorver choque ao viajar em terrenos acidentados. Molas de lâminas semi-elípticas requerem menos manutenção, são fáceis de reparar e têm longa vida.

3. Mola de Lâminas Quarto-Elíptica

Também conhecida como mola de lâmina tipo cantilever, a mola de lâminas quarto-elíptica também é uma mola de lâmina antiga. Têm uma extremidade fixada no membro lateral da estrutura com auxílio de um grampo em U ou parafuso I. A outra é livremente conectada ao eixo dianteiro. Quando a viga do eixo dianteiro é submetida a carga de choque, as lâminas endireitam para absorver o choque.

4. Mola de Lâminas Três-Quartos Elíptica

Um exemplo simples de sua aplicação é uma dobradiça de porta. Aqui, quando você abre a porta, a mola armazenará sua energia rotacional; quando você solta a porta, a mola usa a energia armazenada para trazer a porta de volta à posição original. A força de rotação depende da rotação da mola.

Esta mola de lâmina é uma combinação da mola quarto-elíptica e semi-elíptica. Uma extremidade da parte semi-elíptica é fixada à estrutura do veículo, enquanto a outra é fixada à mola quarto-elíptica. A outra extremidade da mola quarto-elíptica é fixada às estruturas e cabeça pelo parafuso I.

5. Mola de Lâminas Transversal

Mola de lâminas transversal vem de montar transversalmente uma mola de lâminas semi-elíptica ao longo da largura do veículo. O arranjo é tal que a lâmina mais longa da mola está localizada na parte inferior, a porção média é fixada à estrutura com auxílio de um parafuso em U. Molas de lâminas transversais utilizam dois grampos. No entanto, podem causar rolagem, tornando-as inadequadas para automóveis.

Categoria Três: Molas de Disco (Disk Springs)

Molas de disco são molas singulares ou múltiplas empilhadas juntas em arranjos em série ou paralelos. Este arranjo permite que absorvam alta carga em espaços apertados. Tipos de molas de disco incluem:

1. Mola de Disco Belleville

Também conhecida como mola de disco em forma de cone, a mola de disco Belleville tem construção em forma de copo. Não ficam planas. Em vez disso, assumem uma forma canônica que comprime e permite lidar com cargas pesadas.

2. Mola de Disco Curva

Também conhecidas como arruelas crescentes, aplicam pressão leve em suas partes conjugadas para resistir ao afrouxamento como resultado de vibração. São adequadas para distribuir cargas de parafusos roscados, parafusos e porcas uniformemente em máquinas que produzem vibração constante.

3. Mola de Disco com Fendas (Slotted Disk Spring)

As fendas no diâmetro externo e interno de uma mola de disco podem fazer a mola de disco com fendas. Isso resultará em uma alavanca que reduz a carga da mola e aumenta a deflexão. Molas de disco com fendas têm ampla aplicação em transmissões automáticas, embreagens e acoplamentos de sobrecarga.

4. Molas de Disco Onduladas (Wave Disk Springs)

Molas de disco onduladas têm múltiplas ondas por volta e são adequadas para fornecer cargas precisas e previsíveis. Aqui, elas podem atuar como amortecedor absorvendo tensão devido à compressão axial.

Quer fazer produtos sob demanda com molas? A RapidDirect fornece uma solução completa desde a compra das molas que você precisa, fabricação das peças, montagem dos seus produtos e envio de volta para você em 3 dias no mínimo.

Materiais Usados para Fabricar Molas

Diferente da suposição convencional de que molas vêm de ferro, é importante saber que molas vêm de diferentes materiais. Os tipos de materiais, portanto, determinam as propriedades, tipos de molas e suas aplicações. Abaixo estão os materiais comuns:

· Liga de Cobre-Berílio

Molas feitas desta liga têm alta resistência, baixo fluência e excelente condutividade. Também são adequadas para formar formas e formatos complexos. Consequentemente, é bom usar liga de cobre para fazer molas usadas em instrumentos musicais, certos dispositivos de medição, balas, etc.

· Cerâmica

Material cerâmico é adequado para fazer molas usadas em temperaturas muito altas. É resistente à abrasão, água e é muito duro. Também tem baixo coeficiente de atrito e baixa densidade.

· Materiais Compostos de Fibra de Vidro Unidirecional

Material composto de fibra de vidro unidirecional é uma fibra de vidro reforçada que tem resistência poderosa. Consequentemente, fabricantes agora o consideram como material potencial para fazer todos os tipos de molas.

· Borracha/Uretano

Estes materiais são adequados para fazer molas com design cilíndrico/não-enrolado. São seguros e confiáveis, e devido às suas propriedades não-condutoras, têm aplicações em produtos onde sempre há problema com magnetismo, corrosão e vibração.

· Ligas de Aço

A mola de liga de aço é o tipo mais popular de mola usado. Podem ser aprimoradas com outros materiais, mas independentemente, têm excelente resistência e durabilidade.

Vantagens e Desvantagens das Molas

Molas têm algumas boas vantagens quando são uma das partes essenciais que compõem vários produtos amplamente usados, mas também carregam algumas desvantagens. Vamos ver por sua vez as vantagens e desvantagens das molas.

Vantagens das Molas

· Melhor Capacidade de Absorção de Choque

Molas têm ampla aplicação em muitos produtos pois são capazes de reduzir o efeito de choque absorvendo-os. Quando o produto experimenta um choque, a mola comprime e relaxa para absorvê-lo. Consequentemente, molas são partes importantes de veículos.

· Armazenamento de Energia

A mola espiral é um exemplo de mola que pode servir como alternativa a uma bateria. Na aplicação de força, a mola pode gerar energia e liberar a energia de maneira constante. Isso a torna um componente importante do relógio mecânico.

· Mecanismo de União

Usar mola pode unir duas partes de um produto ou peça juntas. Por exemplo, molas se aplicam em garagem, porta e máquinas de pesar para unir duas partes a fim de funcionar.

· Estabilidade do Produto

Pelo seu uso na capacidade de absorção de choque, molas garantem que produtos que as usam são estáveis. Estabilidade do produto também pode ser uma forma de redução de atrito e vibração de peças.

Desvantagens das Molas

· Caras

Adicionar uma mola pode ser caro em alguns maquinários. Isso é devido aos diferentes tipos de molas, a facilidade de fabricá-las, a disponibilidade do material certo e o design do produto.

· Perdem Seu Efeito Com o Tempo

Molas perdem seu efeito com o tempo devido à compressão e relaxamento simultâneos. Isso depende do material usado em sua fabricação. Eventualmente, falharão em obedecer a lei de Hooke, ou seja, não retornarão à forma original na deformação.

Conclusão

Molas são uma parte importante de qualquer produto que passa por movimento. Quando comprimidas e expandidas, podem armazenar e liberar energia. Escolher a mola certa vem com o conhecimento dos tipos de molas usados hoje em dia. Cada mola tem seus próprios recursos e características dependendo dos tipos de materiais usados, o design e o processo de fabricação. Portanto, ao escolher fazer uma mola para seu produto, é melhor considerar os fatores acima.

Serviços de Manufatura de Protótipos Personalizados RapidDirect

Você tem um produto e se preocupa em torná-lo funcional? Por que não contatar a RapidDirect hoje. A RapidDirect fornece serviços de manufatura de protótipos personalizados online a preço competitivo. Nossa equipe tem amplo conhecimento dos tipos de prototipagem rápida. Obtenha uma cotação instantânea fazendo upload dos arquivos.

Perguntas Frequentes

Existem três tipos principais de molas: molas helicoidais, molas de disco e molas de lâminas. Cada tipo principal tem diferentes tipos de molas sob ele. Por exemplo, as molas helicoidais consistem de mola de torção, mola de extensão, mola espiral e mola de compressão.

As molas helicoidais consistem de 4 diferentes tipos de molas, cada uma com sua aplicação. As quatro são mola de torção, mola de extensão, mola espiral e mola de compressão.

O tipo mais comum de mola é a mola de torção. Elas têm duas extremidades fixadas a dois componentes diferentes para mantê-los separados em um certo ângulo. Um exemplo de aplicação é na dobradiça de porta. Aqui, quando você abre a porta, a mola armazenará sua energia rotacional. Quando você solta a porta, a mola usa a energia armazenada para trazer a porta de volta à posição original.