Guia de tolerâncias para folga, transição e ajuste com interferência

O termo “ajuste” é fundamental quando se trata de peças móveis. Uma máquina potente com inúmeras articulações e conjuntos pode avariar simplesmente devido a uma folga muito estreita, fazendo com que as peças deslizem umas sobre as outras em vez de transmitirem forças por todo o sistema. Imagine projetar um eixo de motor para ser acoplado ao furo para transmissão de potência. Percebe que o eixo não desliza através do furo. Isso obriga-o a devolvê-lo ao operador de máquinas, o que é dispendioso. Também pode ter um rolamento que gira de forma solta no eixo quando deveria assentar firmemente. Imagine também ter um pino que racha o alojamento onde deveria ser encaixado. Estes cenários ilustram falhas de engenharia que resultam de descuidos nos ajustes. Os ajustes entre as peças de acoplamento e as tolerâncias não foram bem definidos durante o processo de conceção.  

“Em engenharia mecânica, o ”ajuste» é uma relação dimensional entre duas peças de encaixe. Na maioria dos casos, trata-se de uma relação entre um eixo e um furo. Um ajuste determina a forma como estas peças de encaixe interagem. Existem três tipos comuns de ajustes na conceção de engenharia: com folga, de transição e com interferência. Num ajuste com folga, existe sempre uma folga positiva que permite montar e movimentar as peças. Num ajuste com interferência, há uma tolerância sobreposta. Nesta montagem, é necessária uma força adicional ou o recurso a métodos térmicos. O ajuste de transição situa-se entre os dois extremos. Produz uma folga pequena ou ligeira, dependendo da tolerância disponível.

Este guia aborda estes três tipos de ajustes em pormenor, explicando o seu funcionamento, as suas aplicações e as considerações relativas às tolerâncias. Nesta análise, referir-nos-emos a um furo e a um eixo, mesmo que o material não seja redondo. Um furo é uma característica interna, enquanto um eixo é uma característica externa.

O que é o «ajuste com folga»?

Um ajuste com folga é o tipo de ajuste mais comum, em que o orifício é ligeiramente maior do que o eixo, criando um espaço intencional entre as duas peças. O espaço entre as duas superfícies, ou simplesmente a folga, é concebido de forma intencional para permitir um movimento livre, sem atrito nem interferência. As tolerâncias das características de ambos os componentes controlam a folga, garantindo um ajuste suave sem folga excessiva.

No âmbito da conceção, este tipo de encaixe permite aos engenheiros evitar montagens forçadas ou pressões. O eixo é mais pequeno do que o orifício, o que permite que as duas superfícies se encaixem de forma eficaz.

Medição do ajuste com folga

A folga de encaixe é medida com micrómetros ou paquímetros. Com estas ferramentas, é possível determinar a folga máxima e mínima. A folga máxima é a distância entre o orifício maior e o eixo mais pequeno. Por outro lado, a folga mínima refere-se ao espaço entre o orifício mais pequeno e o eixo maior. A folga é medida em milímetros e é calculada da seguinte forma:;

Folga = Diâmetro do orifício – diâmetro do eixo

Se um orifício tiver um diâmetro de 6,36 mm e o diâmetro do eixo for de 6,12 mm, a folga será de 0,24 mm.

Níveis de tolerância para o ajuste com folga

Ao projetar folga, é necessário especificar tolerâncias para o processo de fabrico, de modo a minimizar erros. Os níveis de tolerância indicam a variação que uma folga deve ter. Por exemplo, se for necessário fabricar um orifício de 20 mm e um eixo de 19 mm com uma tolerância de ±0,020 mm, isso significa que qualquer furo usinado com dimensões entre 20,00 mm e 20,020 mm proporcionará folga com qualquer eixo usinado com dimensões entre 19,00 mm e 19,020 mm. Da mesma forma, pode-se usinar um furo com um diâmetro entre 19,98 mm e 20,00 mm e um eixo com um diâmetro entre 18,98 mm e 19,00 mm.

Os engenheiros seguem normas ISO específicas na seleção das tolerâncias. Estas normas utilizam letras maiúsculas e números (como H7, H8) para os furos e letras minúsculas e números (como g6, h6, f7) para os eixos ^[1]. A tabela seguinte resume a interpretação das letras utilizadas na especificação de tolerância.

Os números correspondem aos graus de tolerância internacional (IT). Quanto menor for o número, mais estreita é a tolerância e mais precisa é a maquinagem. As tolerâncias IT5 e IT6 são utilizadas para alta precisão. A IT7 é utilizada para precisão geral em engenharia. As IT8 e IT9 indicam precisão média, enquanto as IT10 e superiores indicam tolerância grossa.

Por exemplo, num contexto de engenharia, se projetar um orifício de 20 mm e um eixo de 20 mm com uma tolerância H7/h6, isso significa que:

• O orifício tem uma tolerância positiva admissível a partir da dimensão básica de 20,00 mm.
• O eixo é fabricado com uma dimensão próxima ou ligeiramente inferior à dimensão básica, com elevada precisão, garantindo um encaixe deslizante ou de posicionamento fiável.

A tabela seguinte apresenta algumas áreas de aplicação para diferentes tolerâncias de folga.

Quais são os diferentes tipos de ajuste de folga?

Existem vários tipos de ajustes com folga, tal como descrito;

• Encaixe deslizante: O eixo e o orifício são concebidos com uma folga reduzida e controlada entre si. As peças deslizam suavemente umas sobre as outras, sem resistência nem folga excessiva. Entre os exemplos contam-se os carris-guia e os rolamentos lineares.
• Encaixe «Easy Slide»: A folga é ligeiramente maior do que no encaixe «Slide». O deslizamento é aqui ainda mais fácil. O encaixe «Easy Slide» permite uma montagem e desmontagem simples, graças à pequena folga disponível. Um exemplo é uma gaveta.
• Ajuste de deslizamento: Este ajuste é mais folgado do que um ajuste deslizante, mas mais justo do que um ajuste de deslizamento folgado. Concebido para peças sujeitas a movimento contínuo. Um exemplo é uma correia transportadora.
• Ajuste folgado para corrida: Apresenta uma folga maior do que um ajuste de corrida. Aplicável em peças em que se aceita uma folga ou desalinhamento ligeiro. Exemplos incluem dispositivos de fixação e suportes ajustáveis para máquinas.
• Encaixe livre: É o que oferece maior folga. É adequado para aplicações em que não é necessário um alinhamento exato. Exemplos incluem portas de correr e painéis.

O que é o ajuste com interferência?

Um encaixe por interferência é por vezes designado por encaixe por fricção ou encaixe por pressão. Trata-se de uma fixação entre duas peças de encaixe bem ajustadas que resulta numa união mantida pela fricção após as peças de encaixe serem empurradas uma contra a outra ^[2]. Na prática, o diâmetro do eixo neste encaixe é ligeiramente maior do que o diâmetro do orifício. É necessária uma força para unir as duas peças.

Os encaixes com interferência formam uma ligação forte e estável que pode ser permanente ou semipermanente. Este tipo de encaixe é utilizado em engrenagens e polias, conjuntos de rolamentos e cubos de rodas de automóveis, onde os componentes têm de permanecer fixos sob tensão e vibrações.

A medição de um encaixe com interferência é semelhante à de um encaixe com folga. No entanto, a interferência é calculada da seguinte forma:;

Interferência = Diâmetro do eixo – Diâmetro do orifício

Os encaixes com interferência utilizam normalmente tolerâncias de eixo mais apertadas, tais como s6, t6 ou u6, para garantir uma ligação por encaixe a pressão.

O que é o Transition Fit?

Neste tipo de ajuste, o eixo pode ser ligeiramente mais pequeno ou maior do que o orifício (antes da montagem). Este ajuste é utilizado para criar uma ligação firme e segura entre ambos em aplicações que exigem elevada precisão e estabilidade. Proporciona elevada precisão, mas as peças de ligação podem ser desmontadas e remontadas sem danos. Permite que as peças de ligação sejam desmontadas e remontadas, transmitindo eficazmente cargas operacionais moderadas. Este ajuste estabelece um equilíbrio entre os ajustes com folga e os ajustes com interferência. É utilizado principalmente em situações em que o alinhamento preciso é fundamental. As aplicações comuns incluem dispositivos de fixação de ferramentas, conjuntos de precisão, tais como componentes de motores e maquinaria, e rolamentos.

Um ajuste de transição é ideal quando são necessários componentes que possam ser montados manualmente com pouca força, mantendo ao mesmo tempo uma precisão de posicionamento razoável. Este tipo de ajuste proporciona uma ligeira interferência dentro da gama de folga, tornando-o ideal para peças que requerem desmontagem ocasional ou posicionamento temporário.

As principais características do ajuste de transição incluem uma folga mínima ou nula e uma força de montagem reduzida. É adequado para montagem manual, mantém uma precisão razoável e permite a desmontagem ocasional.

Aplicação industrial do ajuste de transição

Diferentes setores recorrem às peças de transição para diversos fins:

Conclusão

O “ajuste” é a relação dimensional entre duas peças de encaixe antes da montagem. O ajuste é fundamental para garantir que as máquinas e os sistemas funcionem de forma eficiente e segura. Compreender os três tipos de ajuste — com folga, com interferência e de transição — é essencial para um projeto e fabrico eficazes dos produtos. Cada tipo tem uma finalidade distinta: os ajustes com folga permitem o movimento entre as peças, os ajustes com interferência criam ligações permanentes e os ajustes de transição garantem um movimento controlado com um alinhamento preciso. A seleção do ajuste correto melhora a durabilidade, simplifica a manutenção, controla os custos e garante um desempenho fiável. Tenha em conta que as propriedades dos materiais e as variações de temperatura desempenham um papel fundamental na obtenção do ajuste desejado.

Referência

[1] Organização Internacional de Normalização (ISO). (2010). ISO 286-1:2010 Especificações geométricas de produtos (GPS) — Sistema de códigos ISO para tolerâncias em dimensões lineares. Catálogo de Normas ISO. https://www.iso.org/standard/45975.html

[2] ScienceDirect. (s.d.). Ajuste com interferência – uma visão geral. Temas do ScienceDirect. https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/interference-fit