Threadlockers:Um Guia para Adesivos de Threadlocking

Inventados há mais de 2.000 anos, os fixadores roscados ainda são as peças destacáveis ​​mais importantes usadas no projeto e na montagem de máquinas. Eles podem ser encontrados em praticamente qualquer componente mecânico, frequentemente mantendo juntos peças muito críticas.

Com mais de 300 bilhões de fixadores sendo consumidos nos EUA todos os anos em aplicações de montagem de automóveis e aeronaves a eletrodomésticos, é crucial que esses fixadores forneçam um desempenho previsível e uniforme, permanecendo apertados depois de instalados.

Apesar de séculos de aprimoramento, os fixadores roscados ainda falham. A falha do fixador resulta de uma de duas causas. O relaxamento da tensão é frequentemente causado por mudanças de temperatura e envolve a expansão e contração dos parafusos e materiais do substrato, o que reduz a tensão do parafuso e a força de aperto na montagem.

Uma segunda causa de falha do fixador é o afrouxamento automático, que é causado pelo movimento deslizante lateral entre as superfícies de contato do fixador. Embora muitos métodos mecânicos, como arruelas de pressão, retentores de arame e parafusos de travamento, tenham sido desenvolvidos em um esforço para evitar o afrouxamento descontrolado dos fixadores, os métodos de travamento mecânico adicionam um custo substancial ao conjunto do fixador e não podem impedir o movimento deslizante que causa o auto-afrouxamento .

Os adesivos químicos para travamento de rosca podem evitar a falha do fixador rosqueado de forma econômica e permanente. Introduzido há quase 50 anos pela Loctite Corporation, esses adesivos anaeróbios de componente único são resinas líquidas exclusivas que endurecem (ou curam) em um sólido resistente quando expostas a íons metálicos na ausência de ar.

Este mecanismo de cura anaeróbia permite que o adesivo flua e se acomode uniformemente para preencher as ranhuras dos fixadores roscados sem curar prematuramente. Qualquer excesso de bloqueador de fios que transbordar dos fios durante a aplicação permanecerá líquido e, portanto, pode ser facilmente removido.

À medida que um bloqueador de fios líquido cura, ele forma cadeias de polímero que encontram seu caminho em cada pequena imperfeição nos fios. O atrito da rosca aumenta com a aplicação de travadores de rosca como resultado das conexões interfaciais que determinam a rugosidade da superfície do metal.

O adesivo preenche completamente as lacunas microscópicas entre as roscas de interface para bloquear e vedar positivamente os conjuntos roscados, evitando o movimento lateral e protegendo a junta da corrosão que pode resultar de umidade, gases e fluidos.

Apenas algumas gotas de trava-fios líquido manterão um fixador pressionado em uma montagem até que o usuário queira que ele se desfaça. Enquanto os travadores de rosca fornecem 100 por cento de contato entre as peças de metal, um conjunto típico de porca e parafuso pode ter apenas 15 por cento de contato de metal com metal.

Os adesivos de travamento de roscas são materiais de baixo custo e altamente confiáveis ​​que melhoram o controle de torque, reduzem o desgaste e fornecem lubricidade para atingir o torque controlado durante a montagem. Disponíveis em diferentes intensidades para diferentes aplicações, os bloqueadores de roscas manterão pressões críticas de carga da braçadeira, mesmo nos ambientes mais severos. Esses adesivos oferecem alta resistência ao cisalhamento, boa resistência à temperatura, cura rápida, fácil aplicação e boa resistência à vibração.

Fatores a serem considerados ao selecionar threadlockers

Vários fatores devem ser considerados para garantir a seleção do adesivo de travamento de rosca correto para uma aplicação. Em certas aplicações, os parafusos devem ser removíveis e reutilizáveis ​​para manutenção e reparo contínuo do equipamento. Ao contrário da crença comum, qualquer parafuso que tenha sido travado com adesivo de travamento de rosca pode ser reutilizado removendo o adesivo antigo antes de aplicar o novo e remontar.

Os travadores de linha estão disponíveis em formulações de baixa resistência para fácil remoção, graus de resistência média que podem ser removidos usando ferramentas manuais comuns e formulações de alta resistência que oferecem as mais altas habilidades de fixação. No entanto, nenhum threadlockers é permanente; mesmo os travadores de rosca de maior resistência podem ser removidos usando ferramentas manuais padrão após exposição direta a temperaturas de 450 graus Fahrenheit.

A resistência e a viscosidade do adesivo necessárias para uma aplicação estão diretamente relacionadas ao tamanho do fixador utilizado. Os travadores de rosca de baixa resistência são usados ​​em parafusos de até um quarto de polegada de diâmetro, como parafusos de ajuste e calibração, medidores, medidores e outros fixadores que precisarão de ajustes contínuos.

Os materiais de resistência média são para fixadores de até três quartos de polegada de diâmetro usados ​​em máquinas-ferramentas e prensas, bombas, compressores e como parafusos de montagem. Os travadores de rosca de alta resistência são mais usados ​​em fixadores de até uma polegada de diâmetro encontrados em aplicações de montagem permanente, como equipamentos pesados ​​e uma variedade de montagens.

Também estão disponíveis formulações de travamento de rosca penetrantes de baixa viscosidade que facilmente se encaixam em fixadores pré-montados de até meia polegada de diâmetro.

As condições operacionais do ambiente de uso final também ditam a formulação de travamento de rosca que deve ser selecionada. As mais novas tecnologias de travamento de rosca oferecem muitas vantagens antes indisponíveis, incluindo variedades insensíveis à superfície, formulações de alta temperatura, materiais quimicamente resistentes e formulações projetadas para suportar vibrações extremas.

O tipo de metal usado no fixador também é crítico para o desempenho do adesivo. Se o fixador for feito de dois metais inativos, como aço inoxidável, zinco, magnésio, óxido preto, cádmio, alumínio anodizado ou titânio passivado, um primer pode ser necessário para facilitar a cura. Se apenas um metal inativo estiver presente, no entanto, nenhum primer será necessário.

Aplicando bloqueadores de thread

Ao aplicar adesivos de travamento de rosca, o adesivo deve umedecer todo o comprimento da área de engajamento da rosca. O umedecimento adequado depende do tamanho da rosca, da viscosidade do adesivo e da geometria das peças. Se as peças forem grandes, umedecer ambas as faces fornece a confiabilidade necessária para a aplicação adequada do adesivo.

Para montagens de porca e parafuso através do orifício, o travador de rosca deve ser aplicado apenas onde a porca e o parafuso se encontrarão quando o conjunto estiver totalmente apertado, pois apenas o adesivo entre as roscas irá curar. Para conjuntos de orifício cego, como parafusos de cabeça, travadores de rosca devem ser aplicados tanto ao parafuso quanto às roscas correspondentes. Se o adesivo for aplicado apenas ao parafuso, a pressão do ar forçará o travador de rosca líquido a escapar quando o parafuso for apertado, o que resultará em cura incompleta e possível falha de montagem.

Os adesivos de bloqueio de rosca líquidos podem ser aplicados com sistemas de dispensação manuais, semiautomáticos ou automáticos. No entanto, os revestimentos de fixadores pré-aplicados estão se tornando cada vez mais populares como uma alternativa aos métodos de aplicação manual ou automática de adesivo. Os revestimentos pré-aplicados apresentam microcápsulas contendo adesivo que é pré-aplicado aos fios de um conjunto como um filme seco.

Quando o fixador é montado, as cápsulas são amassadas, liberando o trava-fios adesivo. Além dos benefícios de custo e logística, a utilização de parafusos pré-revestidos também traz vantagens para a garantia da qualidade, pois a quantidade de adesivo dispensado para o revestimento é bastante consistente.

Fixação de bloqueadores de roscas anaeróbicos em minutos à temperatura ambiente e cura totalmente em 24 horas. A cura total de adesivos anaeróbicos pode ser alcançada mais rapidamente usando exposição de curto prazo ao calor (por exemplo, 30 minutos a 120 graus Celsius). Em montagens onde um primer ou ativador líquido é necessário para acelerar a cura, o primer é aplicado a uma ou ambas as superfícies do fixador antes que o adesivo seja aplicado. Nenhuma mistura de componentes é necessária.

Como regra geral, os adesivos anaeróbicos de travamento de roscas não devem ser usados ​​em montagens roscadas de plástico, pois podem ocorrer amolecimento do substrato ou rachaduras por tensão.

Novos desenvolvimentos

Os maiores desafios enfrentados com adesivos anaeróbicos tradicionais têm sido:1) promover a cura em uma ampla gama de substratos metálicos e não metálicos que podem estar contaminados com graxa ou óleo, 2) exposição de longo prazo a temperaturas elevadas acima de 300 graus F, e 3) exposição de longo prazo a altos níveis de estresse mecânico.

Certos materiais, como óleos, podem impedir ou até impedir completamente a cura de adesivos de travamento por reação anaeróbia, exigindo que os conjuntos sejam bem limpos antes da aplicação do adesivo. Além disso, substratos passivos, como aço revestido com dicromato de zinco / fosfato, magnésio, cádmio, aço inoxidável, alumínio e plásticos termofixos, podem ser unidos apenas uma vez, tratando os materiais com primários à base de solvente antes de aplicar adesivos anaeróbios.

Novas formulações de travamento de rosca insensíveis à superfície foram desenvolvidas para perdoar superfícies oleosas e contaminadas, curando apesar dos resíduos que inibem a cura de adesivos de travamento de rosca tradicionais. Além disso, esses bloqueadores de rosca também são projetados para curar mais facilmente em superfícies inativas, reduzindo as aplicações onde os primers são necessários.

Os adesivos de travamento de rosca tradicionais resistem a temperaturas limitadas (-65 a mais-300 graus F) sem falha. Novos adesivos anaeróbicos que incorporam tecnologia química patenteada e inovadora foram formulados para manter sua integridade em temperaturas de até 400 graus F. Esses produtos são ideais para aplicações que suportam ciclos térmicos extremos, como montagens automotivas e aeroespaciais.

Enquanto os adesivos anaeróbios tradicionais de alta resistência podem suportar algum nível de vibração, a combinação de temperaturas operacionais elevadas e vibração contínua forte normalmente provam ser demais para os anaeróbios convencionais. Novas formulações endurecidas foram projetadas para fornecer melhor desempenho geral sob estresse térmico e mecânico extremos. Como esses materiais são mais resistentes do que os anaeróbios tradicionais, eles são menos sensíveis ao impacto e podem resistir à exposição prolongada a vibrações intensas, forças rotacionais, de cisalhamento e tração.

Um aplicativo de alto desempenho

Ryobi Outdoor Products, um fabricante líder de cortadores de corda movidos a gás para manutenção de gramado do consumidor, estava desenvolvendo um soprador de alta potência projetado para atingir velocidades de até 210 mph e funcionar a mais de 8.000 rpm. Sob essas condições operacionais extremas, os componentes do motor foram submetidos a temperaturas de 500 a 600 graus F e a altas forças vibracionais.

Sabendo que as soluções mecânicas convencionais não resolveriam seu desafio de montagem, os engenheiros de projeto da Ryobi investigaram os mais novos travadores de rosca anaeróbicos disponíveis. Novo no mercado era o Loctite 266, um bloqueador de roscas insensível à superfície, de alta resistência e alta temperatura, projetado para fixação em 40 minutos e cura total em três horas. Como o adesivo era tolerante a óleo e outros contaminantes suaves da superfície, a aplicação foi rápida e fácil, não exigindo preparação da superfície.

Na linha de montagem Ryobi, o adesivo foi aplicado a parafusos de aço dicromado com zinco que unem o silenciador à cabeça do cilindro e o cárter ao cilindro. Três horas depois, cada conjunto foi testado com o acelerador totalmente aberto por seis minutos a 6.000 rpm antes de ser aprovado para uso pelo cliente.

“A cura rápida desse produto nos permitiu realizar nossos testes de motor no final da linha de montagem”, diz Bill Gest, vice-presidente de novos produtos da Ryobi. “Isso nos permitiu apresentar nosso novo soprador ao mercado dentro do prazo, despachar nossos produtos com mais rapidez e diminuir nossos estoques em processo projetados. Esta nova unidade de soprador nos ajudou a manter nossa vantagem competitiva em um mercado muito competitivo. ”

Sobre o autor:
Mike Shannahan é o gerente de marketing de OEM da Loctite Corporation, uma empresa Henkel. A Henkel opera em todo o mundo com marcas e tecnologias líderes em três áreas de negócios:Lavanderia e Home Care, Cosméticos / Produtos de Higiene Pessoal e Tecnologias de Adesivos. Fundada em 1876, a Henkel detém posições de liderança no mercado global, tanto nos negócios de consumo quanto na indústria, com marcas conhecidas como Persil, Schwarzkopf e Loctite. A Henkel emprega aproximadamente 50.000 pessoas e relatou vendas de US $ 18,86 bilhões e lucro operacional ajustado de US $ 1,84 bilhão no ano fiscal de 2009. Para obter mais informações, visite www.loctite.com.