Porque é que a raiz da garra de um anel de retenção Zamak quebra?

A rotura da raiz da garra num anel de retenção de luneta em Zamak exige duas falhas ao mesmo tempo: um raio de raiz pequeno demais para distribuir a carga e uma força de prensagem fora da janela de 80–200 N. A liga raramente é a causa. Um anel em Zamak 5 segundo ASTM B86 AC41A, prensado dentro dessa janela, dobra antes de fissurar.

A peça é um anel de 26 mm, com parede de 0,8 mm e três garras interiores a 120°, todos alvos de projeto. Cada garra passa a carga por uma secção de raiz com poucos décimos de milímetro de espessura.

Porque é que as raízes das garras fissuram em vez de dobrar?

Uma raiz de garra fissura porque é a secção mais fina no caminho da carga, e a força de prensagem chega lá primeiro. O zinco dobra sob carga distribuída e rasga sob carga concentrada. Um canto vivo transforma um empurrão comum numa tensão local muito acima do que a faixa suporta.

Três garras a 120° só partilham essa carga quando as três tocam ao mesmo tempo. Uma garra saliente em relação às outras duas recebe quase toda a força sozinha, e essa raiz parte primeiro. A liga é a alavanca errada, porque a seleção da liga não altera o raio que a ferramenta cortou. A montagem não se desfaz duas vezes.

Que força de prensagem deve ver um anel de retenção?

Entre 80 N e 200 N, lida num banco de ensaio de força de prensagem com a caixa de acoplamento. Abaixo dessa faixa o anel fica solto o suficiente para o cristal levantar ou girar. Acima dela, a raiz recebe mais carga do que a sua secção suporta, e o anel pode passar a inspeção visual com uma fenda lá dentro.

Num registo de exemplo, sete raízes de garra quebraram em 1 000 peças e a prensa que as assentou media 320 N, 1,6 vezes o limite de 200 N. A força vem do curso, não do julgamento do operador. A correção é um batente na prensa, orçado como ferramenta e não como preço de peça.

Que característica do fundido define a resistência da raiz?

A resistência da raiz é definida pelo ataque e pelo extravasor, por isso uma liga mais dura não compra nada na raiz. Aqui o alvo de projeto é um ataque central com o extravasor fora das raízes das garras, para que o metal que enche a raiz em último lugar ainda esteja a ser alimentado enquanto solidifica. Mova o extravasor para dentro e a raiz solidifica sem nada de onde tirar.

A intensificação importa menos do que a maioria das oficinas supõe. Uns típicos 20–30 MPa numa peça em Zamak 5 tão fina reproduzem a cavidade mas não conseguem fechar uma raiz que já selou. O molde é um inserto 8407 de oito cavidades com alvo de projeto de 500 000 ciclos, por isso mover esse extravasor é trabalho de ferramenta, não de rebarbagem.

Como se distingue uma raiz quebrada de um vazio de retração?

A face de fratura é o divisor entre um defeito de fundição e um defeito de prensagem. Uma raiz que quebrou sob força excessiva mostra metal esticado e baço em toda a secção, com as bordas estiradas antes da separação. Uma raiz que quebrou porque o fundido era oco mostra uma cavidade lisa e arredondada no centro da fratura, sem esse rasgamento.

Os vazios de retração ficam onde a secção solidifica em último lugar, que aqui é a raiz. Assente o anel na caixa de acoplamento e leia a força. Depois olhe para a face: força dentro da faixa com face limpa aponta para o desenho, força acima da faixa aponta para a prensa, e um vazio na face aponta de volta para o fundido.

O que muda no desenho depois de uma raiz quebrar?

Dois requisitos levam a correção: um raio de raiz e um limite de força de prensagem com a caixa contra a qual foi medido. O registo de exemplo usou R0,2 mm na raiz mais um batente de curso que manteve a prensa dentro da faixa, e a contagem de quebras no mesmo banco voltou a zero.

Só o raio não basta, e só o limite de força também não. Uma raiz generosa ainda rasga quando a prensa passa do curso, e um curso perfeito ainda quebra uma raiz cortada com canto vivo.

A altura da garra é um terceiro requisito, definido depois da fundição pelo acerto das garras interiores. As linhas abaixo são alvos de projeto do desenho.

Envie o desenho com o raio da raiz e a faixa de força de prensagem marcados, mais a caixa de ensaio contra a qual a força é lida. Esses três dados transformam uma pergunta sobre raiz de garra numa linha de orçamento a que um segundo fornecedor tem de responder.