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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.
De modo geral, há dois tipos de molas: molas helicoidais ou em espiral e molas semi-elípticas. As helicoidais compreendem as seguintes subdivisões (fig. 129):
a) molas de extensão caracterizadas por serem de bobina fechada, destinadas a suportar esforços de tração;
b) molas de compressão, de bobina aberta, destinadas a suportar esforços de compressão e choque;
c) molas de torção, caracterizadas por serem de bobina fechada, destinadas a suportar esforços laterais de torção.
Na realidade, nas molas de extensão e compressão o material trabalha sob torção e nas de torção o material trabalha sob dobramento.
As molas “helicoidais” são fabricadas a partir de barras e fio, ao passo que as “semi-elípticas”, a partir de tiras de aço.
Os materiais das molas, sobretudo as barras e fios de certas molas helicoidais (como as utilizadas em válvula), devem apresentar-se isentos de imperfeições as quais, se em outras aplicações ou em tipos mais simples de molas não têm maior efeito; no caso de certas molas, como as acima citadas, devido a altas tensões e à fadiga interna a que esses materiais estão sujeitos, podem ser grandemente prejudiciais.
As imperfeições ou defeitos que devem ser evitados são os seguintes: marcas das ferramentas, riscos das matrizes de trefilação, inclusões, rugosidade superficial, descarbonetação superficial, etc. Essas imperfeições são críticas, principalmente quando as molas estão sujeitas a condições severas de fadiga. De fato, pesquisas feitas pela indústria automobilística revelaram que praticamente todas as rupturas por fadiga em molas de válvulas começaram numa imperfeição ou defeito interno ou superficial.
Fig. 129 – Alguns tipos de molas helicoidais; a)- de extensão; b)- de compressão; c)- de torção.
Para as molas de extensão e compressão, os cálculos das tensões são baseados nas propriedades de torção, ao passo que nas molas de torção os cálculos são baseados nas propriedades de tensão e no módulo de elasticidade sob tensão. Nas molas “semi-elípticas”, sujeitas a esforços de tensão e dobramento, os cálculos são baseados também nas propriedades de tensão e no módulo de elasticidade sob tensão.
Em vista do exposto, conclui-se que sob o ponto de vista físico, exige-se que uma mola apresente os seguintes característicos mecânicos:
- altos valores para os limites de elasticidade ou proporcionalidade sob tensão ou para limite de proporcionalidade sob torção, para que possa suportar apreciáveis cargas sem apresentar deformação permanente.
- alto limite de fadiga, pois como já se mencionou no caso da indústria automobilística, praticamente todas as molas falham por fadiga, originando-se a ruptura em algum ponto de concentração de tensões, devido a imperfeições ou irregularidades já citadas.
- elevada resistência ao choque, principalmente em molas para automóvel, aviões e aplicações similares.
