Séries de correntes porta-cabos plásticas: material e seleção

Porque a maioria das máquinas usa corrente plástica

As correntes de aço continuam a existir e continuam a fazer sentido em pontes, instalações quentes e percursos muito longos sem apoio. Mas a maioria dos eixos de máquina-ferramenta usa hoje corrente plástica, e as razões são práticas, não de moda.

• Massa. Uma corrente de poliamida pesa cerca de um sétimo de uma de aço com a mesma cavidade. Num eixo de alta aceleração essa diferença entra diretamente no dimensionamento do servo.
• Sem lubrificação. Poliamida contra poliamida funciona a seco com baixo coeficiente de atrito. Uma corrente de aço exige massa lubrificante, e massa com cavacos faz pasta abrasiva.
• Ruído. Plástico sobre calha plástica é vários decibéis mais silencioso, o que conta com um operador ao lado.
• Custo. A injeção produz um elo repetível por uma fração do custo de um elo maquinado ou estampado.
• Modo de falha. Um elo plástico normalmente fende e cai; um elo de aço pode dobrar-se para dentro do feixe e cortar vários cabos de uma vez.

O compromisso é temperatura, carga e resistência química. É aí que se decide realmente a seleção, e onde duas correntes iguais no catálogo se comportam de forma totalmente diferente.

O polímero por trás do elo

Quase todas as correntes plásticas são moldadas em poliamida, mas o grau decide a aplicação mais do que a geometria. Quatro graus cobrem o mercado da máquina-ferramenta.

A fibra de vidro é o que dá rigidez ao elo e a sua extensão sem apoio. Uma cavidade de 25 mm em PA6 sem carga e a mesma em PA66 com 30 % FV não são intermutáveis: o elo reforçado suporta cerca de duas vezes a carga antes de exceder o limite de projeto.

Absorção de água e variação dimensional

A poliamida absorve água. É a propriedade mais mal compreendida de uma corrente plástica e explica a maioria dos relatos estranhos de campo.

O PA6 sem carga pode absorver 2,5 a 3 % do seu peso em humidade a 50 % HR, e mais quando imerso. Um elo medido 40,0 mm à saída do molde pode medir 40,4 a 40,6 mm após uma estação numa oficina húmida. Isso basta para apertar a articulação, subir o esforço de tração e, no pior caso, tornar a corrente rígida na inversão.

• Os graus com fibra absorvem cerca de metade, mais uma razão para dominarem na máquina-ferramenta.
• Refrigerante água-glicol e lavagem expõem a corrente a muito mais humidade do que o ar ambiente. Verifique a folga da articulação após um mês em serviço, não na bancada.
• Uma corrente rígida em poucas semanas muitas vezes não está gasta, está inchada. Não acrescente lubrificante; reveja o grau e a folga.
• O PPS quase não absorve e mantém cotas em processos húmidos, daí ser especificado em eletroerosão e equipamento alimentar.

Resistência química na prática

A máquina expõe o porta-cabos a uma mistura de fluidos que nenhuma ficha técnica cobre. A pergunta útil não é «a poliamida resiste ao refrigerante» mas «qual refrigerante, a que concentração e temperatura».

Se a máquina é lavada com espuma alcalina forte uma vez por semana, esse facto por si só pode eliminar a poliamida padrão da especificação, independentemente da carga. Peça a ficha do detergente antes de escolher o grau.

Autolubrificação e funcionamento a seco

A autolubrificação da poliamida é o que permite milhões de ciclos sem manutenção, mas tem duas condições.

• A articulação tem de estar seca. Óleo e massa atraem cavacos e transformam-se em pasta de lapidação. Uma corrente lubrificada «por segurança» costuma durar menos, não mais.
• A superfície do pino tem de ser lisa e não porosa. Um pino moldado com rebarba ou poros abrasa o alojamento em vez de deslizar nele.

Onde a corrente tem de trabalhar suja, a resposta é uma geometria de articulação auto-limpante, não lubrificação. Abra a articulação, deixe cair os detritos e mantenha o pino seco.

Capacidade de carga e comprimento sem apoio

As correntes plásticas são resistentes à tração e relativamente flexíveis à flexão. Esta frase explica quase todos os limites de aplicação.

• O comprimento sem apoio é limitado pela rigidez de flexão do elo, não pela resistência à tração. Uma corrente FV de 35 mm de cavidade cobre tipicamente 1,4 a 1,8 m sem apoio; a mesma em PA6 sem carga bastante menos.
• A carga adicional resolve-se com apoio, não com um pino maior. Uma guia sob o troço inferior duplica o vão prático por uma fração do custo do tamanho seguinte.
• O comprimento suspenso vertical é limitado pelo elo e pelo suporte. Acima de cerca de 3 m de corrente pendurada, a resposta certa é um retesador ou contrapeso.

Modos de falha: o que rebenta de facto

As correntes plásticas falham de poucas formas reconhecíveis, e o padrão indica qual ponto da especificação estava errado.

• Fenda no boss do pino. Fadiga a temperatura acima da classe do grau, ou corrente carregada além do limite sem apoio.
• Flanco partido no suporte. Normalmente suporte desalinhado, ou feixe fixado numa só ponta e a corrente a suportar o peso dos cabos.
• Alojamento polido e oval. Pó abrasivo na articulação, típico de máquinas sem resguardo sobre a corrente.
• Superfície esbranquiçada e quebradiça. Degradação UV em instalação exterior ou muito iluminada.
• Elo mole e inchado. Absorção de humidade ou refrigerante, geralmente um grau sem carga em processo húmido.
• Elo fundido ou deformado. Calor radiante de motor, lâmpada ou cavaco quente, não a temperatura ambiente.

Plástico ou aço: tabela de decisão

O que enviar com a consulta

1. Curso, orientação e cadência de ciclos do eixo.
2. Lista de cabos e mangueiras com diâmetros exteriores e peso por metro.
3. Raio de curvatura necessário, imposto pelo cabo mais rígido.
4. Temperatura ambiente e radiante na corrente, não na oficina.
5. Tipo e concentração de refrigerante, e o químico de lavagem se houver.
6. Se a corrente corre em calha, sobre guia ou sem apoio.
7. Regime de limpeza, incluindo frequência e química.

Estes sete pontos decidem o grau de polímero, o teor de fibra, o desenho da articulação e o tamanho da cavidade. Responder leva dez minutos; adivinhar custa uma corrente e uma paragem não planeada.