Arruelas isolantes para corrosão galvânica: materiais e guia de instalação

Por que as arruelas isolantes são importantes em montagens de alumínio-inox

Um parafuso de aço inoxidável rosqueado diretamente em um suporte de alumínio fica bem no primeiro dia. Adicione alguns meses de chuva ou umidade costeira e o alumínio ao redor do orifício do parafuso começa a formar giz, formar buracos e perder a aderência à rosca. Isso é corrosão galvânica e começa no momento em que dois metais diferentes se tocam na presença de umidade.

O alumínio fica bem abaixo do aço inoxidável na escala eletroquímica, com uma diferença de potencial de aproximadamente 0,5 a 0,6 volts entre os dois em um ambiente externo típico. O alumínio se torna o ânodo e corrói; o aço inoxidável atua como cátodo e permanece praticamente intocado. Quanto maior for o intervalo entre os dois metais na série galvânica e quanto maior for a área de superfície inoxidável em relação ao alumínio, mais rápida será esta reação.

Uma arruela isolante interrompe esse circuito separando fisicamente a cabeça do fixador da superfície de alumínio. Para uma análise mais completa de como essa reação ocorre em diferentes ambientes e tipos de aço inoxidável, consulte isto guia mais amplo para prevenir a corrosão galvânica entre aço inoxidável e alumínio . O restante deste artigo enfoca especificamente a lavadora em si: do que ela é feita, como encaixá-la e onde acaba sua proteção.

Materiais de arruela isolante comuns comparados

Nem todas as arruelas não condutoras se comportam da mesma maneira sob carga, calor ou anos de exposição externa. Escolher o material errado pode significar uma arruela que isola perfeitamente no dia da instalação e rasteja, racha ou se comprime dentro de um ano.

O náilon cobre a maioria das montagens gerais com o menor custo, mas se arrasta sob pressão de fixação sustentada, razão pela qual o torque pode cair silenciosamente no primeiro ano. Os laminados G10 e G11 custam mais, mas mantêm sua forma sob pré-carga real, tornando-os a escolha mais comum em conexões estruturais ou com deslizamento crítico. Qualquer que seja o material usado, ele ainda precisa de uma rigidez arruelas planas de aço inoxidável para distribuição de carga empilhados entre a cabeça do fixador e o polímero, para que o material isolante macio não seja esmagado diretamente pela cabeça do parafuso.

Como instalar arruelas isolantes corretamente

A lavadora só funciona se cobrir toda a interface de contato. Uma arruela ligeiramente subdimensionada ou que se desloca fora do centro durante o aperto, deixa uma lasca de alumínio puro tocando o aço inoxidável - e essa lasca é suficiente para reiniciar a reação galvânica, apenas concentrada em uma área menor.

Isolamento total significa tratar a haste, não apenas a cabeça. Se o próprio eixo do parafuso tocar o furo de alumínio, será necessária uma luva de plástico ou PTFE ao redor da haste, além da arruela sob a cabeça; caso contrário, a haste se tornará o novo ponto de contato. Em juntas aparafusadas, isso normalmente significa uma luva isolante, uma arruela isolante sob a cabeça e outra sob a porca.

A ordem de empilhamento também é importante. Uma falha comum é colocar a arruela isolante diretamente contra a cabeça do fixador e nada mais, o que permite que a borda afiada da cabeça penetre no polímero macio durante o aperto e, eventualmente, perfure-o. Colocar uma arruela rígida de aço inoxidável entre a cabeça do fixador e a arruela isolante distribui a carga e mantém o polímero intacto durante toda a vida útil da junta.

O que as arruelas isolantes não conseguem consertar

As arruelas isolantes isolam apenas as superfícies que cobrem fisicamente. Se um parafuso inoxidável for rosqueado diretamente em um orifício de alumínio roscado, as roscas permanecerão em contato elétrico ao longo de todo o seu comprimento engatado, independentemente da arruela que estiver sob a cabeça. Uma revisão técnica da Associação Australiana de Desenvolvimento de Aço Inoxidável observa que um parafuso inoxidável em alumínio é freqüentemente usado, embora a corrosão do alumínio imediatamente ao redor do aço inoxidável seja bem possível, precisamente porque o engate roscado em si não pode ser isolado por arruela.

Para engate roscado em alumínio, a arruela precisa ser combinada com uma estratégia separada: anodização rígida do furo de alumínio, aplicação de um composto antigripante não condutor nas roscas ou, em aplicações mais exigentes, um isolamento hastes roscadas de aço inoxidável para montagens de flange isoladas arranjo onde a rosca de suporte nunca entra em contato diretamente com o alumínio.

A resistência mecânica é o outro limite que vale a pena planejar. As arruelas de polímero geralmente não suportam a pré-carga de uma junta de alto torque ou de deslizamento crítico sem eventualmente se deformar, portanto, conexões estruturais críticas geralmente precisam de uma inserção de metal ou arruela laminada em vez de náilon simples. Acertar essa distinção precocemente evita um retrofit no futuro, quando uma junta que parecia segura na instalação começa a se soltar após uma temporada de ciclos térmicos.

Escolhendo a pilha certa de fixadores de aço inoxidável para juntas isoladas

A arruela é apenas uma peça do conjunto. O grau do fixador é igualmente importante, especialmente em ambientes costeiros ou marítimos, onde a exposição ao cloreto acelera qualquer corrosão que possa passar. Para orientação sobre escolhendo entre graus de parafusos inoxidáveis 304 e 316 , o conteúdo de molibdênio do 316 o torna a escolha mais confiável onde quer que a névoa salina ou produtos químicos de lavagem façam parte do meio ambiente.

Uma junta isolada completa normalmente combina parafusos de cabeça sextavada em aço inoxidável no grau apropriado, uma arruela de metal rígida contra a cabeça do parafuso, a própria arruela isolante e — onde a vibração for um fator — um arruela de pressão em aço inoxidável para manter a tensão de fixação sob a noz. Deixar de fora qualquer um desses elementos tende a aparecer como um problema de manutenção dentro de um ou dois anos, geralmente como uma junta solta ou um anel de produto de corrosão branco ao redor do fixador.

Nenhum desses componentes é exótico ou caro por si só. O custo para acertar a pilha na primeira vez é uma fração do que é necessário para perfurar um fixador corroído e preso e reparar o alumínio ao redor dele mais tarde.