5. As tecnologias de fixação

Se queremos fixar ou juntar uma peça à outra, a mecânica vem acumulando um bom número de soluções. Como já sugerido na classificação das ferramentas, essa fixação pode ser temporária ou permanente.

Comecemos descrevendo as fixações permanentes. Em geral, falamos das diversas modalidades de solda e, recentemente, da cola.

Nas soluções temporárias, temos aquelas momentâneas para trabalhar uma peça, como grampos e morsas, e as que podem ser desmontadas, como os parafusos.

O caldeamento

A primeira solução para unir duas peças de metal é na forja, em uma operação chamada de caldeamento. Nele, as duas peças são aquecidas a uma temperatura próxima da fusão e marteladas juntas. Progressivamente, os dois metais se fundem em um, criando uma fixação definitiva. Do ponto de vista dos resultados, é uma solução impecável, pois não é uma solda, mas uma fusão das duas peças. Essa tecnologia amadurece na Idade do Ferro e, por volta do ano 1000 a.C, dissemina-se pelo mundo.

Tradicionalmente, ferramentas encabadas, como machados, eram formadas de uma lâmina que dava uma volta e se encontrava novamente no meio do seu corpo, produzindo a alça onde entrava o cabo. A junção

era então martelada até caldear. Contudo, é uma operação trabalhosa e inviável em muitos casos. Hoje, o caldeamento é pouco usado, por ser demorado, caro e pouco versátil. Foi substituído por um sem-número de outras técnicas.

Solda a ponto

Há uma nova variante do processo de caldear que é a solda a ponto, muito utilizada nas montagem de aparatos feitos de chapa de ferro, como as carrocerias de automóveis e os eletrodomésticos. Ao passar uma corrente de alta amperagem num ponto em que as duas peças se encontram, gerase uma alta temperatura que funde ou caldeia as duas chapas.

Solda branca

A primeira solda de sucesso é a chamada solda branca. Há 5 mil anos a.C., artesãos da Mesopotâmia já usavam esse método de unir dois metais. Nos dias de hoje, os mais avançados circuitos eletrônicos continuam usando o mesmo tipo de solda. Parece inacreditável que, nas grandes proezas da tecnologia informática e das telecomunicações, a melhor maneira de estabelecer contato entre dois componentes tenha sido inventada há tanto tempo.

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Maçarico oxiacetileno.

página 113: Maçarico oxiacetileno.

Nos primórdios do uso dos metais, a vantagem decisiva da solda branca era sua baixa temperatura de fusão. Com os meios que existiam na época, altas temperaturas eram mais do que problemáticas.

Os artesãos da Mesopotâmia descobriram que, misturando chumbo com zinco, criavam uma liga que derrete a menos de 200ºC. Curiosamente, com pequenas variações, é a mesma fórmula usada até hoje. Descobriu-se também que, adicionando-se prata a essa liga, a solda fica muito mais resistente, aumentando a temperatura necessária para derreter a nova liga.

Na solda branca, as peças a serem soldadas são esquentadas com o que hoje chamamos de ferro de solda. Até um século atrás, era um bloco de cobre pontudo preso a uma haste e com um cabo na outra extremidade. A cabeça de cobre era levada a uma fogueira para que atingisse uma temperatura suficiente. Com a eletricidade, em vez de fogueira, uma resistência aquecia a ponta de cobre.

Uma vez aquecidas as peças, encosta-se no ponto certo uma barrinha ou um fio de solda. A temperatura das peças deve ser suficiente para derreter a solda, que se espalha pelas peças, unindo-as. É quase uma mágica, a solda derretida cobre rapidamente a peça quente.

Para que a solda se espalhe, no entanto, é necessário que as superfícies estejam limpas e sem qualquer oxidação. Ora, o mero fato de esquentar a peça provoca a oxidação quase instantânea. Por isso, é necessário usar alguma substância que impeça a oxidação e, se possível, ajude na limpeza das superfícies que receberão a solda.

Tradicionalmente, ao lado de cada ferro de solda havia uma latinha de uma pasta amarelada que servia justamente para limpar quimicamente e impedir a oxidação. Mais recentemente, esse fluido já vem dentro do fio de solda. Há uma grande variedade de substâncias que fazem esse serviço, cada uma com suas vantagens e problemas.

Vale enfatizar uma vantagem dessa solda, que é a perfeita condutividade elétrica dos componentes assim fixados. Se fossem colados, poderiam até ficar mecanicamente firmes, mas o fluxo elétrico não seria garantido.

Para fazer um funil de lata, a velha solda de chumbo e estanho é mais do que adequada. Na joalheria e em certas construções mecânicas, a solda com prata é mais apropriada.

Solda oxiacetileno

De um século para cá, uma das soldas mais importantes é a oxiacetileno. O gás acetileno, resultado da mescla de água com carbonato de cálcio, é misturado com o oxigênio num maçarico. A chama resultante é muito quente, permitindo soldar inúmeros metais.

Embora a produção de acetileno tenha sido dominada em meados do século XIX, é somente ao início do XX que passa a ser uma tecnologia vencedora.

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Em geral, um eletrodo que parece um arame é derretido pela chama do maçarico, depositando-se nas partes a serem soldadas, previamente aquecidas. Assim como na solda branca, é necessário usar alguma substância que impeça o calor de oxidar a peça.

Solda elétrica com eletrodo revestido

O passo seguinte, muito radical para reduzir custos, é a solda elétrica. Ao estabelecer um contato entre dois condutores ligados a uma fonte de alta amperagem, se essa junção não for firme, geram-se centelhas e um calor intenso. Podemos examinar as pontas que tocaram e verificar que chegam a derreter. A alta temperatura produzida por esse curto-circuito permite derreter um eletrodo revestido que vai unir as peças a serem soldadas.

Seu uso é relativamente recente. Somente depois da Primeira Grande Guerra torna-se uma tecnologia confiável e passa a ser a forma predominante de unir peças pesadas, como chapeamento de navios e estruturas na construção civil.

Nas últimas décadas, aparecem alternativas à solda com eletrodo revestido. Mais conhecidos são as do tipo MIG e Mag. Gases raros são utilizados para proteger a superfície das peças soldadas. Da mesma forma, um rolo de arame pode substituir a barrinha do eletrodo revestido tradicional.

Grampos e morsas

Há casos em que precisamos segurar uma peça para ser limada, cortada, furada ou soldada. Uma vez terminada a operação, deve ser liberada. Para isso temos morsas, grampos e sargentos.

Todas essas ferramentas são aplicações do princípio do parafuso. Os grampos são estruturas metálicas em forma de C com uma espera em uma extremidade e um parafuso na outra. As peças a serem firmadas são apertadas entre os dois.

Numa bancada de mecânica, sempre haverá uma morsa, popularmente chamada de torno e que passa de um grande parafuso que aperta dois mordentes. Um deles é fixo numa estrutura de ferro e o outro desliza numa espécie de túnel. A peça a ser fixada é colocada entre os dois.

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Sargento antigo brasileiro, em madeira.

Sargento pequeno em metal.

Morsa de mão usada por armeiros e ferramenteiros.

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Parafusos e porcas, simples mas indispensáveis na mecânica.

Pinos, rebites e parafusos

Ao deixarmos as variedades de solda, soluções que não permitem desmontagem, passamos para a longa evolução de pinos, rebites e parafusos.

Para unirmos duas peças de metal, a primeira ideia é atravessá-las por um pino, também metálico. Para isso, é necessário um bom ajuste, para que haja suficiente fricção, impedindo que escape.

O próximo avanço é adicionar ao pino uma cabeça – como se fosse um prego. Martelando-se o lado oposto ao da cabeça, o pino se desponta nas bordas, impedindo que saia do lugar. Esta solução é conhecida como rebite, é barata e firme. A desvantagem é ser bem mais penosa a sua remoção. É ótima para estruturas metálicas de edifícios ou navios, mas péssima para máquinas que exigem desmontagem para a sua manutenção.

Para uma desmontagem rápida, surgem chavetas e contrapinos, ferramentas, porém, muito limitadas.

O parafuso e sua porca correspondem a uma pequena revolução na mecânica. São fáceis de pôr e tirar e oferecem muita resistência à tração. É difícil imaginar a Revolução Industrial sem roscas.

Segundo a história, a geometria do parafuso foi bem mapeada na Grécia, 400 anos a.C. Seu uso prático mais relevante era nas prensas de uva e azeite. Naturalmente, era um parafuso com rosca de madeira. Como Gutenberg se inspirou nas prensas de vinho, a primeira máquina de imprimir também usava parafusos de madeira.

Como elemento de fixação, os parafusos e as porcas começam a aparecer no Renascimento. Algumas vezes, eram usados em armaduras. Leonardo da Vinci chegou a desenhar máquinas para abrir roscas e produzir parafusos.

Seu uso mais intenso, porém, só começa com a consolidação da Revolução Industrial, em meados do século XVIII. Para isso, aparecem os primeiros tornos capazes de uma produção substancial e a preços razoáveis.

O perfil da rosca resultou de muita experimentação. As cabeças variam de acordo com o uso. O passe da rosca também, gerando muita perplexidade para a sua padronização. De que material será feito? Há inúmeras alternativas. Isso tudo para não falar dos tamanhos, desde o parafusinho que arma a carcaça de um relógio até aqueles usados nas grandes turbinas hidroelétricas. Combinando as opções existentes em cada um de seus aspectos – cabeça, rosca etc. –, são muitos milhares de variedades. Mas a lógica do seu funcionamento é sempre a mesma: a resistência ao cisalhamento dos filetes permite uma fixação previsível, sólida e desmontável.

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Coleção de alicates especializados para funções muito específicas numa oficina ou fábrica.

no alto: Alicates tradicionais.

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Alicates e chaves

A difusão de parafusos e porcas gera a necessidade de ter ferramentas apropriadas para sua instalação e desinstalação. Daí a multiplicação de chaves de todos os tipos.

Para instalar e retirar essas fixações, nascem as chaves de boca, de estria e de cachimbo. E mais

um curinga para todas as horas, as chaves inglesas. Para girar a cabeça dos parafusos há as chaves de fenda, adaptadas para a cabeça de cada tamanho de parafusos. Com o tempo, vão aparecendo outras fórmulas. A fenda cruzada das chaves Philips aumenta o torque e facilita o uso de furadeiras para apertá-los. Quando os fabricantes não querem que os compradores se metam a desmontar seus

aparelhos, aparecem soluções mais misteriosas, como as cabeças Torx.

Em geral, montar, desmontar, por e tirar, entortar e desentortar, tudo isso tem que ser feito em uma oficina. Daí a necessidade de ferramentas apropriadas para tais missões.

Uma oficina, entretanto, tem tarefas genéricas e meio imprevisíveis. É aí que entra em cena um descendente das tenazes usadas nas forjas: o alicate. São dezenas de modalidades: de bico, entortados, para cortar ou para apertar.

Quem diria, colar metais!

Até meio século atrás, seria impensável unir dois metais com cola. Hoje em dia, porém, Araldite e SuperBonder são apenas a ponta do iceberg de um desenvolvimento vigoroso da química.

Hoje, há casos de chapas de alumínio coladas em aviões, em vez de rebitadas. Muitos usos têm sido encontrados para essas colas.

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