Fusos de Esferas
Os fusos de esferas são responsáveis por converter a energia de rotação gerada por um motor em movimentos retilíneos. É dessa forma que acontece o deslocamento de uma castanha ou porca, locais onde a carga está presa e precisa ser movimentada.
As grandes máquinas utilizadas na indústria são compostas de peças minúsculas. No entanto, a menor delas é de extrema importância para o bom funcionamento de uma automação industrial. Seja na indústria bélica, farmacêutica, siderúrgica, alimentícia ou aeroespacial, os pequenos componentes fazem uma grande diferença.
Manutenção em fuso de esferas
Além disso, a indústria que puder recuperar um fuso de esferas terá uma grande recompensa futura. É possível recuperar um fuso até três vezes. Dessa forma, há economia nos processos industriais.
Para um bom funcionamento de um fuso é preciso estar sempre atento a sua manutenção. A melhor forma de descobrir se os fusos de esferas precisam de reparo é medir suas folgas. Casos de danos físicos ao equipamento, manuseio impróprio e fusos flexionados que não retornam a posição de início precisam obrigatoriamente ser trocados.
Muitos fusos de esferas podem ser reparados ou ter a sua vida útil estendida se empregados certos artifícios. As oficinas geralmente são pequenas, mas com dispositivos precisos de diagnóstico e reparo. Na KALATEC contamos com uma equipe especializada para os reparos em fusos de esferas.
Como saber se o fuso de esferas precisa de manutenção?
Citamos abaixo algumas das características que podem ser observadas nos equipamentos que empregam esses fusos e que, portanto, são fortes candidatos a uma manutenção
- Perda de “repetibilidade”;
- Perda da uniformidade dos movimentos;
- Vibração;
- Ruído anormal;
- Perda da precisão costumeira;
- Falta de sincronismo com fusos paralelos, etc.
Falhas
As causas que levam ao desgaste prematuro de um fuso são várias, mas podemos mostrar as características visuais das quatro falhas mais comuns (figura 10) e citar com mais detalhes as duas principais que provavelmente se enquadram nos problemas do leitor.
falhas-em-fuso-de-esferas
A falha conhecida como brinelling ocorre quando há carga excessiva no fuso de esferas gerada por um erro de dimensionamento ou uma alteração do projeto da máquina, ou seja, a carga manipulada foi aumentada no equipamento, porém não houve a preocupação da substituição do fuso para compensá-la. A característica visual deste problema são pequenos riscos longitudinais a pista do fuso.
O spalling pode ser causado pela entrada de contaminantes externos nas pistas do circuito (e são comprimidas pelas esferas), ou pela falta de lubrificação. Uma dica é a observação das condições da castanha que mostram acentuado desgaste nos flancos da crista. Alguns procedimentos errôneos que podem levar a estas falhas são:
- Pré-load excessivo;
- Fuso empenado;
- Raspadores defeituosos;
- Carga excessiva;
- Falta de lubrificação;
- Contaminação;
- Subdimensionamento;
- Cargas laterais;
- Batidas na castanha;
- Empenamento.
Reparo de fuso de esferas
A maneira mais segura de saber quando um fuso de esferas precisa de reparos, é medindo suas folgas. Esse método foi estabelecido pela empresa Thomson Industries dos EUA, um dos mais renomados fabricantes desse equipamento no mundo. Para isso é necessário um kit especial de aferição, além de ferramentas dedicadas, o que inviabiliza sua prática nas indústrias.
A folga radial (diametral backlash) é a medida que pode ser facilmente obtida na planta com o fuso de esferas ainda montado ou na oficina de reparo, e essa medida passará a ser o nosso termômetro para a definição do nível de reparo necessário no conjunto.
Caso conjunto fuso/castanha tenha sido desmontado, ele é apoiado em blocos V retificados, e a castanha começa a ser levantada por calços calibrados, (que fazem parte do kit mencionado).
Para uma folga radial de 0,0127 mm, o que indica um fator de desgaste de 50%, podemos dizer que um reparo nível I seria suficiente para repará-lo e devolvê-lo à máquina.
Uma folga radial de 0,0889 mm representa 80% de desgaste e indica, ou um nível crítico de recuperação (nível IV) ou a necessidade de troca do equipamento.
Existem outros casos onde a substituição do conjunto é obrigatória e qualquer paliativo pode colocar em risco a funcionalidade do equipamento:
-
- Danos físicos ao equipamento causado por batidas ou manuseio impróprio;
- A camada de dureza superficial restante não é bastante para um novo retrabalho na pista;
- A troca das esferas acarretaria esferas de uma dimensão superior aos recirculadores;
- Fusos flexionados que não retornam à sua posição correta por terem sofrido processos de fabricação que endureceram a raiz do fuso.
Níveis de reparo para o fuso de esferas
Quando um fuso chega à unidade, é inspecionado e avaliado segundo o nível de reparo necessário. Esse processo leva de um a dois dias. Em geral há quatro níveis de reparos de custo compensador, enquanto que cada nível subsequente torna-se mais custoso:
Nível I: Trata do problema mais comum de perda de “repetibilidade” devido ao desgaste. Novas esferas deverão substituir as antigas. O segredo aqui é usar a regra para cada 0,076 mm de desgaste radial, use uma esfera 0,025 mm maior. O desempenamento aqui também é necessário para evitar excesso de momento nesse trecho e futura falha da castanha.
Segundo o engenheiro responsável por este setor na Kalatec Automação, Sergio Lacerda, que fez cursos de recuperação de fusos na empresa Thomson Industries nos EUA e tem mais de 30 anos de experiência neste ramo, “uma atenção especial deve ser dada ao fornecedor das esferas empregadas na recuperação dos fusos, pois elas devem ter rigidamente diâmetros muito próximos. Na prática, uma variação máxima de 0,00064 mm seria a tolerada pelo lote de reposição (tolerância difícil de achar em fabricantes nacionais), o que nos força a importar tal produto”.
Lacerda observa que caso um reparo seja feito com esferas normais encontradas no mercado, apenas as esferas maiores carregariam toda a carga a ser transportada, o que levaria a uma falha muito rápida do conjunto, e acrescenta: “Temos clientes que fizeram o reparo em ‘supostas empresas especializadas’ e se admiram com a pouca durabilidade do serviço e esta é a causa principal. Infelizmente, eles terão que arcar com mais horas de máquina parada, além de todo o trabalho de desmontagem do equipamento”.
Nível II: Deve-se acrescer ao nível I, o retrabalho das pistas da castanha. A castanha é o componente do fuso que desgasta antes por ser sujeita a mais contatos das esferas.
Nível III: Normalmente, neste nível são repetidos os procedimentos do nível I, e acrescentado o retrabalho das pistas do fuso e das pontas de eixo.
Nível IV: Neste nível, são retrabalhados a castanha e o fuso, e as esferas são trocadas. O serviço é quase completo, mas o fuso fica com as características de um novo. O problema é que este processo pode chegar a custar entre 80 e 90% do valor de um fuso novo, o que nos deve fazer refletir a respeito de seu custo-benefício.
Lubrificação em fusos de esferas
Na maioria dos casos para os fusos de esferas (como para as guias lineares), quando a velocidade de trabalho é alta e a carga a ser transportada é baixa, é sugerido um lubrificante de baixa viscosidade (32 a 68 cst). Já quando as características da aplicação são opostas a esta, ou seja, baixa velocidade de trabalho em altas cargas, são recomendados os lubrificantes de alta viscosidade (90 cst). Os selos, citados anteriormente, são comuns aos fusos, mas devem ser considerados nos pedidos (por ser considerado um acessório da castanha).
A graxa só deve ser empregada em aplicações específicas por poder diminuir a vida das guias com o acúmulo de contaminantes e apenas à baixa velocidade de trabalho do equipamento. Caso seja inevitável sua utilização, usar graxas a base de lítio e evitar aquelas à base de bissulfeto de molibdênio por atacar os anéis de vedação.
O curso de deslocamento do fuso é muito importante para garantir a recirculação de todas as esferas de um circuito e sua total lubrificação e uma prova visível de que isto não está ocorrendo é o desgaste visual do trilho.
Conclusão
Apesar de ter um funcionamento aparentemente complexo, os fusos surgiram com os egípcios. Nas velhas histórias escolares, os professores falavam sobre os fusos de esferas, como sendo aqueles equipamentos onde os egípcios empilhavam os blocos que iriam compor as pirâmides, e então os rolavam para tornar o carregamento mais fácil. O princípio é o mesmo.
O fuso de esferas deverá “reinar soberano” ainda por vários anos, emprestando seu som futurista a vários equipamentos na indústria ou fora dela. O motor linear, um dos únicos equipamentos que poderia ameaçar esse reinado, ainda repousa latente num quadro de elevado custo e limitações de cargas.
Como vimos, por ser um produto de precisão tanto na especificação como manutenção, esses atributos devem ser concedidos à firmas idôneas e respeitáveis, para que certos detalhes como o perfil de uma esfera não comprometa o funcionamento e a durabilidade de todo um sistema.
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Além de todas as orientações de reparo e para qual funcionamento o produto é destinado, o conhecimento técnico dos fusos de esferas é imprescindível. Saber os tipos de montagens de um fuso é um passo fundamental para o bom funcionamento de uma máquina. Além disso, o uso de fusos apresenta grande vantagem, pois possui baixa manutenção, baixo torque de partida sem dar trancos, além de possuir índice de 95% de eficiência no exercício de sua função. Para saber mais sobre este vasto mercado e seus produtos, cadastre-se usando seu nome e seu e-mail e receba informações exclusivas sobre o assunto.
