Fole de metal - Metal bellows
Foles de metal são vasos elásticos que podem ser comprimidos quando a pressão é aplicada do lado de fora do vaso ou estendidos sob vácuo. Quando a pressão ou o vácuo são liberados, o fole retorna à sua forma original, desde que o material não tenha sido tensionado além de sua resistência ao escoamento. Eles são usados por sua capacidade de deformar sob pressão e para fornecer uma vedação hermética que permite o movimento.
A tecnologia de foles de precisão do século 20 e 21 é centrada em foles de metal. Aplicações menos exigentes utilizam foles de borracha e plástico. Esses produtos têm pouca semelhança com os foles de couro originais usados tradicionalmente em lareiras e forjas .
Tipos
Existem três tipos principais de foles de metal: formados, soldados e eletroformados.
Os foles formados são produzidos por retrabalho de tubos, normalmente produzidos por repuxo profundo , com uma variedade de processos, incluindo conformação a frio (laminação) e hidroformação . Eles também são chamados de foles ou sílfones convolutos .
Os foles soldados (também chamados de foles com soldagem de borda ou fole de diafragma) são fabricados soldando -se vários diafragmas formados individualmente. A comparação entre os dois tipos de fole geralmente se concentra no custo e no desempenho. Os foles hidroformados geralmente têm um alto custo de usinagem , mas, quando produzidos em massa, podem ter um preço mais baixo por peça. No entanto, os foles hidroformados têm características de desempenho inferior devido às paredes relativamente espessas e alta rigidez. Os foles de metal soldados são produzidos com um custo inicial de ferramentas mais baixo e mantêm características de alto desempenho. A desvantagem dos foles soldados é a redução da resistência do metal nas juntas de solda, causada pela alta temperatura de soldagem.
Os foles eletroformados são produzidos pelo revestimento ( eletroformação ) de uma camada de metal em um modelo (mandril) e, subsequentemente, pela remoção do mandril. Eles podem ser produzidos com custos de ferramentas modestos e com paredes finas (25 micrômetros ou menos), proporcionando tais foles com alta sensibilidade e precisão em muitas aplicações exigentes, e também podem ser produzidos em formas que seriam excepcionalmente difíceis de produzir por outros meios com pouca dificuldade adicional.
Outra área de comparação é em metais de construção. Os foles hidroformados e laminados são limitados a metais com características de alto alongamento plástico, enquanto os foles soldados podem ser fabricados a partir de uma variedade mais ampla de ligas padrão e exóticas, como aço inoxidável e titânio , bem como outros materiais de alta resistência e resistentes à corrosão. Os foles eletroformados podem ser produzidos de níquel , suas ligas de alta resistência e cobre .
Formulários
Foles de metal são usados em um grande número de aplicações industriais. Abaixo você encontrará alguns;
- Células de carga ; Uma célula de carga deforma-se se uma certa carga na forma de pressão ou deformação for imposta a ela. Essa deformação é então detectada por um medidor de tensão através do qual uma corrente contínua de baixa tensão está fluindo. A mudança na tensão é detectada e tornada visível em um painel de controle . Um fole é montado sobre o medidor para protegê-lo de influências externas.
- Interruptores a vácuo; Para a comutação de tensões muito altas em estações de transformador, um alto vácuo ou gás dielétrico de alta pressão deve ser mantido ao redor dos contatos durante o serviço para mitigar a formação de arco que danificaria os contatos e pode impedir a quebra segura do circuito. Aqui, o fole permite que os contatos entrem e saiam enquanto mantêm uma vedação confiável à prova de gás.
- Selos mecânicos ; Eles são usados principalmente para fechar o interior de uma bomba do mundo externo para evitar vazamentos . Para isso, um selo mecânico é montado no eixo da bomba. Conforme o eixo da bomba gira, deve haver um elemento de vedação composto por um anel estacionário e um giratório. Para aplicar pressão suficiente nos dois anéis, um deles é equipado com uma mola, o fole permite o movimento livre da mola sem vazamento. O fole pode ser construído de forma a funcionar também como mola.
- Manômetros: Se a pressão de fluidos ou gases agressivos tiver que ser medida, o manômetro deve ser isolado do fluxo. Para aplicações críticas, uma vedação de diafragma é usada em vez de um tubo de Bourdon no medidor. Isso oferece mais segurança do que a mídia agressiva não vazará. O diafragma é um sensor autônomo, transmitindo o deslocamento para o dispositivo de medição.
- Sensores: Nesta aplicação, o diafragma ou o fole convoluto são completamente vedados e preenchidos com um determinado gás. Dois pólos elétricos estão penetrando no interior do fole. Variando a corrente desses dois pólos, a temperatura dentro do fole pode ser regulada. A expansão ou contração do fole é usada como um atuador para controlar um determinado movimento.
- Vedação da válvula: Um fole é usado entre o alojamento e a haste da válvula para vedar completamente o interior do mundo exterior. Na Europa, isso é de particular importância, uma vez que regulamentos como o TA Luft proíbem qualquer vazamento.
- Acoplamentos para motores de passo e servomotores : A parte flexível, capaz de compensar o desalinhamento, é feita por um fole. Isso garante que não haja diferença de posicionamento angular entre as duas metades do acoplamento. Isso é essencial se a precisão do posicionamento for extremamente precisa.
- Foles de escape: Os motores em funcionamento causam vibração própria. Para compensar esses movimentos e diferenças de temperatura que resultam na expansão térmica, foles são usados para conectar os tubos de gás de exaustão ao funil.
- Junta de expansão de tubulação : nesta aplicação, uma curta seção de fole é conectada entre tubos para absorver o movimento térmico e vibração, típico em sistemas de alto vácuo, alta temperatura, criogênicos ou de alta pureza e sistemas selados de fábrica que não devem permitir qualquer vazamento de gás para ou do interior para uma longa vida útil.
- Foles de metal também são usados em outros produtos e segmentos de mercado, incluindo aplicações médicas como bombas de drogas implantáveis, atuadores industriais e aplicações aeroespaciais , como sensores de altitude e dispositivos de gerenciamento de fluidos (acumuladores, pára-raios, compensadores de volume e armazenamento de fluidos). Foles de metal também são encontrados em aplicações espaciais, fornecendo reservatórios de água potável, bem como acumuladores para coletar águas residuais.
Fabricar
Os foles soldados podem ser fabricados a partir de uma variedade de metais e ligas exóticas, enquanto os foles formados são limitados a ligas com bom alongamento - o latão é o principal exemplo. Os foles soldados não são fabricados em latão devido à sua soldabilidade fundamentalmente pobre. Outras vantagens dos foles soldados incluem compacidade (maior desempenho em um pacote menor), capacidade de ser comprimido até uma altura sólida sem danos, resistência a cortes e amassados e flexibilidade drasticamente maior.
A soldagem de foles de metal é um processo de soldagem microscópico, normalmente realizado em condições de laboratório em alta ampliação.
Os foles hidroformados são produzidos ao forçar um tubo de metal a se expandir sob pressão hidráulica dentro de um molde em forma de fole e assumir a forma convoluta do molde.
Os foles eletroformados são produzidos pelo revestimento de metal em um modelo em forma de fole (mandril) e a subseqüente remoção do mandril por meios químicos ou físicos. Devido ao baixo custo das ferramentas e ao curto ciclo de fabricação, a eletroformação de foles não é apenas um método de fabricação barato, mas também uma ferramenta de prototipagem perfeita.
Deflexões
Existem várias juntas de dilatação e nem todas podem aceitar os mesmos tipos de deflexão. Os vários tipos de deflexões são axiais, laterais, angulares, torcionais, cíclicas ou qualquer combinação que possa ocorrer ao mesmo tempo.