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Faculdade de Tecnologia de São Paulo
TRATAMENTO TÉRMICO E
SELEÇÃO DE MATERIAS
TTSM
Prof. Bernardo Loeb
AÇOS PARA MOLAS
Nome número turma Assinatura
Faculdade de Tecnologia de São Paulo
AÇOS PARA MOLAS
Denomina-se por MOLA qualquer elemento de máquina capaz de sofrer deformações elásticas. Os
materiais empregados na sua confecção devem ter certas propriedades elásticas, razão pela quais somente
alguns são utilizados. A grande variedade de tipos de molas usadas atualmente pode ser classificada em dois
grupos:
Molas de flexão; Molas de torção.
Do grupo das molas de flexão destacam-se dois tipos principais: molas de compressão e molas de
tração. Como visto respectivamente nas figuras abaixo.
Os aços para molas devem apresentar alto limite de elasticidade, grande resistência e alto limite de
fadiga. As molas constituem elementos de máquina que exigem cuidados excepcionais tanto no que se refere
ao seu projeto, como em relação aos materiais de que são fabricadas.
De fato, as condições de serviço das molas são, muitas vezes, extremamente severas, quer pelas
cargas e tipos de esforços que irão suportar, quer devido às temperaturas, meios corrosivos, vibração, etc., a
que podem estar sujeitas.
Os aços-carbono, com teor de carbono variando de 0,50% a 1,20%, satisfazem quase que
completamente aos requisitos exigidos das molas, de modo que a maioria desses elementos de máquinas é
feita com aqueles tipos de aços. Há aplicações, contudo, que exigem aços-liga.
De qualquer modo, a escolha do material depende das propriedades desejadas, das aplicações, do
custo e da técnica de fabricação. Como por exemplo:
Composição química;
Propriedades mecânicas;
Qualidade superficial;
Disponibilidade;
Custo.
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Em princípio, há dois métodos básicos para a fabricação de molas: As molas são obtidas a partir de
tiras ou fios de aço-carbono ou aço-liga no estado recozido; estes materiais, depois de conformados na forma
de molas, são temperados em óleo e revenidos.
As molas são fabricadas a partir de tiras ou fios de aços já endurecidos, isto é, no estado temperado
e revenido, ou patenteados e estirados a frio ou encruados, incluindo-se a "corda de piano"; estes materiais,
depois de conformados em molas, sofrem usualmente um tratamento térmico a baixa temperatura para alívio
de tensões originadas no trabalho a frio. As molas obtidas nestas condições são suficientemente endurecidas
de modo a apresentar um limite de proporcionalidade elevado, que resiste satisfatoriamente às cargas de
serviço; não devem, entretanto, ser excessivamente duras, para não romperem ao serem conformadas.
O gráfico ilustra a seqüência de processamento do tratamento térmico de um aço para mola
SAE 5160.
Os aços-liga apresentam melhores propriedades de fadiga e limites elásticos, mais elevados do que
os aços-carbono. São, contudo, mais suscetíveis a certas imperfeições superficiais. Por outro lado, o
emprego de molas a temperaturas acima da ambiente, cria problemas, devido a maior possibilidade de se
produzir deformação permanente, mesmo a cargas inferiores.
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Principais composições de aços empregados na fabricação de molas conformadas a frio.
Verificou-se que as molas de aço-carbono com diâmetros de até 15 mm podem ser utilizadas com
suficiente segurança até temperaturas da ordem de 174º C desde que não sejam carregadas além de 56
Kg/mm^2 ; se for permitida uma pequena deformação permanente em serviço, poderão ser usadas até cerca de
200º C, com carga não superior a 84 Kg/mm^2. De qualquer modo, em molas de compressão, o aço-carbono
não permite temperaturas superiores à 200º C, porque resultam numa fluência cuja intensidade vai depender
das tensões de serviço e do tempo de aplicação das cargas.
Os tipos de aços-carbono mais usados na fabricação de molas helicoidais enroladas a frio são: ASTM
- A 228 - tipo "corda de piano", trefilado com composição química provável: Carbono (0,70% a 1%); Magnésio
(0,20% a 0,60%); Silício (0,12% a 0,30%). Resistência à tração 175 a 280 Kg/mm^2 Alongamento: cerca de
8%. Carga de trabalho recomendada para serviço pesado: 52,5 Kg/mm^2. Dureza Rockweel "C": 42 a 46.
Características principais: Um dos aços de melhor qualidade que se conhece; para pequenas molas
helicoidais e de torção que devem obedecer a rigorosos requisitos físicos, sujeitas a cargas elevadas ou a
cargas repentinamente aplicadas. Principalmente em molas de até 5 mm de diâmetro de arame.
DIN 17223 - Segue as mesmas características do aço acima, porém, é dividido em três classes
principais que são elas: "C" (aço de grande resistência), "B" (aço de média resistência) e "A" (aço de
Propriedades a tração
Material (^) Resistência à tração mín. (^) elasticidade EMódulo Grau e especificação Composição nominal % MPa Kgf/mm^2 GPa Kgf/mm^2 Dureza HRB Temperatura permissível ºC ASMT A228 (^) Mn 0,20C 0,70-1,00-0,60 1590 - 2750 161 - 279 210 21,000 41 - 60 120 ASTM A227 (^) Mn 0,30C 0,45-0,85-1, classe I 1010 - 1950 102,9-198, classe II 1180 - 2230 197,7-226,
ASTM A679 (^) Mn 0,20C 0,65-1,00-1,30 1640 - 2410 166,6- 245 210 21,000 41 - 60 120 ASTM A229 (^) Mn 0,30C 0,55-0,85-1, classe I 1140 - 2020 115,5-205, classe II 1320 - 2330 133,7-226,
Aço alto carbono Carbono VSQ ASTM A
C 0,60-0,
Mn 0,60-0,90 1480 -^1650 150,5-^168 210 21,000^45 -^49 Cr-V ASTM A231, A
C 0,48-0,
Cr 0,80-1, V 0,15 mín.
Aço-liga Cr-Si ASTM 401
C 0,51-0,
Cr 0,6 0 - 0, Si 1,20-1,
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comerciais (SAE 1080, SAE 1095 e SAE 2024). Algumas séries especiais de aços chamados de aços-liga.
São eles: SAE 5150, SAE 5160, SAE 51B60H, SAE 6150, SAE 9260, SAE 9850 e SAE 9962.
Tem composição química provável: Carbono (0,55% a 0,65%), Magnésio (0,65% a 1,10%), Silício
(0,20% a 0,35%), Cromo (0,60% a 1%), alguns tipos contém Vanádio (0,15% min.) e Molibdênio (0,15% a
0,25%), resistência à tração de 140 a 175 Kg/mm^2. Alongamento cerca de 5%. Carga de trabalho
recomendada para serviço pesado 42 Kg/mm^2. Dureza Rockweel "C": 42 a 49. Características principais:
estes aços são usados onde se necessita grande resistência à corrosão e ao calor, e onde se necessita de
grande número de flexões.
Devido à sua alta dureza estes aços não são produzidos comercialmente em bitolas finas, isto é,
abaixo de 7 mm.
A tabela abaixo apresenta as características dos aços SAE 5160 e SAE 9254 , e o gráfico demonstra a
temperatura & revenido do aço SAE 5160.
Características e aplicações de aços para construção mecânica Cr 0, 0,
Dureza após a tempera (HRc)
Temperatura de tempera (ºC)
Dureza após recozimento (HB)
Temperatura de recozimento (ºC) Dureza de normalizado (HB) Máximo 400
Temperatura de Normalização (ºC) C Si Mn P S Composição química média (%)
Aços SAE 5160 e SAE 9254
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