Questão:
Os parafusos estruturais padrão são aceitáveis ​​para todos os climas frios?
hazzey
2015-02-08 02:05:11 UTC
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As especificações dos parafusos padrão (ASTM A 325) não listam as temperaturas mínimas de serviço. Estou pensando em aplicações externas como o Alasca ou Canadá (baixas de -60F) e me pergunto se as baixas temperaturas afetariam os parafusos.

Existe um tipo de parafuso ( ASTM A 320) que tem uma nota que especifica o teste em baixas temperaturas (-150F). Esses parafusos parecem ser para instalações criogênicas. Parece que isso é exagerado para a maioria dos locais ao ar livre, onde a temperatura mais fria já registrada na Terra é de cerca de -128F na Antártica.

O frio é uma preocupação para parafusos estruturais padrão ? Existem normas europeias que podem ser aplicadas?

O Guia RCSC (http://www.boltcouncil.org/files/2ndEditionGuide.pdf) aborda isso na seção 2.7. Eles não têm uma orientação específica, porém, apenas "a mecânica da fratura é complicada". Ele faz referência a algumas outras fontes para obter mais informações. Não estou ciente de nenhuma orientação mais específica nas especificações RCSC ou AISC.
@Ethan48: São exatamente as seções em códigos como esse que me assustam. Dizer que algo * poderia * ser um problema sem dar nenhuma orientação não ajuda. Quero concluir os projetos, não usar o dinheiro do meu cliente para financiar pesquisas.
Acordado! Não é muito informativo e nem um pouco prescritivo, apenas ameaçador. Desculpe, não tenho mais nenhum conhecimento sobre o assunto.
Como o preço do parafuso 'criogênico' se compara ao 'padrão' (e a todo o valor do projeto)? É um exagero apenas se afetar significativamente o orçamento, caso contrário, é apenas uma "margem de segurança generosa";) (como no nosso caso, pedimos placas de "qualidade industrial" onde "consumidor" seria suficiente, dobrando o custo da placa, mas aumentando o custo do produto final em 0,3% e ficando muito acima das especificações exigidas em vez de 'apenas', e tendo o produto apenas funcionando em condições adversas, em vez de explicar ao cliente que ele não deve usá-lo nessas condições.)
Um responda:
#1
+4
Trevor Archibald
2015-02-09 00:44:58 UTC
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Para responder à sua pergunta sem rodeios, sim, o frio pode ser uma preocupação para parafusos estruturais padrão, porque o frio pode ser uma preocupação para praticamente qualquer metal ou plástico. Posso dar algumas dicas sobre por que o frio é um fator, mas quero deixar claro que não posso fazer uma recomendação sobre faixas de temperatura aceitáveis ​​para os parafusos padrão, portanto, se você não conseguir encontrar alguns dados para garantir a operação adequada deles, pode ser melhor usar os parafusos de baixa temperatura para ser seguro.

Nos metais, esse fenômeno é conhecido como transição dúctil-frágil, que ocorre a uma temperatura específica com base no material e na taxa de deformação. Observe que isso significa que depende da rapidez com que você deforma o material, não de quanta força você aplica.

Existem dois tipos de deformação, elástica (onde o material retorna à sua forma original) e plástica (onde o material se deforma permanentemente.) Em um nível molecular, a deformação elástica ocorre quando as ligações entre as moléculas no o material é esticado. Como nenhuma mudança permanente ocorre na estrutura, o material pode manter sua forma original. Em certo ponto, porém, a estrutura começa a mudar, muitas vezes na forma de movimento de deslocamento. Os defeitos existentes no material começam a se mover, e esse movimento não pode ser revertido espontaneamente, causando a mudança permanente.

A facilidade e a taxa de movimento de deslocamento são em parte baseadas na temperatura. Temperatura é uma medida de energia e, se houver mais energia em um material, parte dessa energia vai para o movimento de deslocamento. Isso é importante porque o movimento de deslocamento pode ajudar a prevenir a fratura. Rachaduras existem em todas as peças, são impossíveis de evitar, e as peças irão se fraturar nessas fissuras porque a tensão está concentrada ali e o material é naturalmente mais fraco.

Nessas rachaduras, parte da energia vai para a formação de novas superfícies (propagando a rachadura mais para dentro da peça). A maior parte da energia restante é usada para mover os deslocamentos, deformando plasticamente o material. Se o material for muito resistente à deformação (muito quebradiço), nenhuma energia será dissipada pela deformação, deixando mais energia disponível para a propagação da trinca. Isso é o que torna os metais mais propensos a fraturar em temperaturas mais baixas. Em uma determinada temperatura crítica, o material se torna mais frágil do que dúctil, e sua tenacidade à fratura é significativamente reduzida.

Determinar essa temperatura não é simples do ponto de vista teórico, e geralmente é feito experimentalmente, acredito.

Este artigo é o que eu usei para refrescar minha memória da minha aula de comportamento de material molecular, é uma boa informação, mas eu não me preocuparia em ficar atolado em matemática porque é incrivelmente complexo para casos não simplificados. As explicações não são tão ruins.

Como eu disse no início, a resposta simples é sim, isso afetará a resistência do parafuso e acho que os padrões relutam em dar respostas específicas se o parafuso não foi projetado para uma faixa de temperatura porque o tamanho do parafuso, o tamanho do defeito e o tipo de carregamento podem afetar isso.

Você fez um bom trabalho ao adicionar informações sobre o motivo de minha preocupação. Esta é a razão pela qual os aços estruturais são submetidos ao teste Charpy.


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