O eixo virabrequim é um componente essencial no motor de um veículo, responsável por converter força em torque. Como essa peça entra em contato com altas temperaturas e atrito constante, geralmente, é fabricada em aço, um material resistente e robusto. Continue a leitura e veja tudo o que você precisa saber sobre virabrequins.
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O que é virabrequim?
É uma peça essencial no motor de um veículo. Esse mecanismo, baseado em manivelas, é responsável por transformar força em torque (a força gerada pelo motor).
Num carro, por exemplo, o sobe e desce dos pistões produz força e gira o virabrequim, que é um eixo ligado às rodas motrizes. A partir disso, o carro ganha impulso.
Essa peça também é conhecida como girabrequim, veio de manivelas, cambota, árvore de manivelas, eixo de manivelas, ou ainda, eixo virabrequim.
Para que serve?
Os virabrequins têm aplicações em diversos ramos da engenharia. Eles são usados sempre que há a necessidade de traduzir o movimento linear alternativo em rotação ou vice-versa.
Em suas configurações mais variadas, os virabrequins são normalmente utilizados em motores de combustão interna, mas também em motores a vapor de pistão.
Os motores de combustão interna cobrem vários campos de uso, desde aviões modelo de pequena escala até grandes motores marítimos.
Assim, os virabrequins produzidos pelos vários métodos se aplicam a motores rodoviários, ferroviários e transportes marítimos, máquinas portáteis, geradores elétricos, máquinas agrícolas e industriais. Também são usados em máquinas acionadas, como compressores de ar e bombas alternativas.
Tipos de virabrequins
De modo geral, existem dois tipos: os fundidos e os forjados. O primeiro é fabricado em ferro ou aço fundido. Já o segundo, em aço forjado.
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Fundido X Forjado
Quando um virabrequim é produzido por fundição, uma liga líquida é derramada em um molde e depois esfria para tomar forma. Este é um processo de fabricação barato que resulta no produto final não ter fluxo de grãos uniforme ou forte através do virabrequim. O eixo virabrequim de aço fundido tem uma classificação de tração de 65.000-100.000psi, dependendo da liga usada e fadiga e flexão em níveis suaves.
Para a fabricação de um virabrequim criado por forjamento, um tarugo de liga de aço (como o SAE 4340, por exemplo) é aquecido e então prensado em forma. Isso resulta em um virabrequim com fluxo de grãos muito uniforme e forte com uma classificação de tração de 140.000-150.000psi.
Este processo de fabricação é cerca de três vezes mais caro; no entanto, resulta em um produto de qualidade muito superior para o usuário final. Após o forjamento, o virabrequim pode ser jateado para diminuir as tensões da superfície, tratado termicamente para aumentar ainda mais a resistência à tração e, finalmente, nitretado para evitar o desgaste da superfície.
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Processo de fabricação do virabrequim
Esse tipo de eixo geralmente é fabricado a partir de três métodos: fundição, forjamento e usinagem.
Os dois primeiros, como visto, são comumente empregados na produção em massa, devido ao alto investimento de capital em equipamentos e ferramental (seja ele matrizes ou moldes).
Já a usinagem envolve um alto custo em todo o processo.
Materiais utilizados para eixo virabrequim
Ferro fundido
O ferro fundido é uma liga do elemento ferro (Fe) que contém de 2% a 4% de carbono. É um material facilmente moldado em formas complexas em seu processo de fundição.
Além disso, é de fácil usinagem e possui resistência à compressão e ao desgaste. As ligas mais populares na indústria são o ferro fundido cinzento e o nodular.
Aços carbono
Aço 1045: é uma liga de médio carbono caracterizada por boa usinabilidade e soldabilidade, com propriedades de impacto nas condições laminada a quente ou normalizada. É um aço utilizado na fabricação de peças para a indústria em geral.
SAE 1020: é uma liga com baixo teor de carbono que pode ser endurecida por cementação ou outros tratamentos térmicos. Possui alta ductilidade e usinabilidade, e boa soldabilidade. Também tem uso na fabricação de peças para a indústria em geral.
Aços para construção mecânica
SAE 8620: é um tipo de aço ideal para cementação, muito utilizado na fabricação de virabrequins quando cementado. É uma liga de boa temperabilidade, forjabilidade e soldabilidade.
Aço 8640: é uma liga de alta tenacidade e resistência mecânica, alta temperabilidade e boa usinabilidade. É muito utilizado nas indústrias espacial, de petróleo e automotiva. É ideal para aplicações que precisam de tenacidade, força e resistência ao desgaste.
AISI 4340: é um aço para beneficiamento (têmpera seguida de revenido) caracterizado por elevada temperabilidade e resistência à fadiga, resistência mecânica média e resistência à fratura. É empregado em componentes para sistemas mecânicos, principalmente estruturais.
Liga 4140: também é um aço para beneficiamento. Possui dureza uniforme, alta resistência e temperabilidade média. É utilizado na fabricação de componentes que precisam da combinação de resistência mecânica média e resistência à fratura.
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