Norma DIN 2093

Âmbito e aplicação

Considera-se uma mola de prato ou “disc spring” a um elemento anular (anilha) de forma cónica com propriedades elásticas que oferecem uma resistência a uma força de compressão aplicada axialmente. As Molas de pratos podem estar sujeitas a cargas estáticas e dinâmicas.

A norma DIN 2093 especifica os requerimentos necessários que uma mola de prato deve cumprir em diferentes aspetos como: o seu design, o seu processo de produção, tolerâncias de produção e de funcionamento (Força e Deslocamento), assim como o relaxamento permitido a diferentes temperaturas e os ciclos de vida de fadiga que devem suportar segundo a variação de tensões a que estiver exposta.

Para isso, esta norma define diferentes métodos de fabrico conforme a espessura da mola, e as proporções da mola (entre diâmetros, e entre altura e espessura) formando três diferentes grupos, com a finalidade de cobrir um amplo espectro em força e deslocamento. Os principais aspetos que a norma cobre são:

• Materiais permitidos para o fabrico da mola
• Processos de fabrico para garantir as suas propriedades elásticas, durabilidade e eficiência de fabrico.
• Dimensões e proporções que a peça deve cumprir
• Força esperada em função do deslocamento
• Níveis de tensões que o material da mola deve resistir, assim como expetativa de relaxamento e de fadiga em função da variação de tensões.
• Tolerâncias de orientação para os empilhamentos, tanto para orientação interna como externa.

Pontos principais da norma

Devido à extensão da norma, só detalharemos os aspetos mais relevantes. 

Grupos de molas de prato

A norma estabelece uma classificação das molas em 3 grupos, em função da espessura das mesmas. Esta distinção por grupo tem influência logo nos métodos de fabrico. Também define se a mola deve ter superfícies de apoio (espessura reduzida), assim como noutros aspetos da mola. Os grupos são:

Materiais

Para o fabrico de molas de prato como norma standard, estabelece-se o uso de aços com um módulo de elasticidade de 206.000 N/mm² tais como DIN 17221 (51CrMoV4) e DIN 17222 (51CrV4). Deve-se ter em conta que o uso de aços de carbono DIN 1.1231 (CK 67) e DIN 1.1248 (CK 75), só será para o fabrico de molas do Grupo 1. Não obstante, é possível o uso de outros materiais, como aços inoxidáveis ou ligas de cobre, que têm um módulo de elasticidade diferente. De todas as formas, é possível consultar os fabricantes diferentes dimensões e materiais não incluídos na norma.

Processos de fabrico

Em função do grupo a que pertence a mola a fabricar, a norma estabelece os procedimentos de fabrico, assim como o acabamento das superfícies:

Deve-se ter em conta que o acabamento das superfícies, assim como o das bordas, não se aplica no caso de as peças serem submetidas a um processo de “shot-penned”.

Dimensões e classificação por força

A norma DIN 2093 estabelece também uma série de medidas de molas de prato com base em diâmetros exteriores concretos e numa proporcionalidade no resto das suas medidas que permita cumprir os padrões de força. Para cada diâmetro exterior, define-se três séries (A, B e C) que respondem a um diferente nível de força (alto, médio e baixo).

Para cada série, define-se uma proporcionalidade concreta entre as suas medidas, que se traduz nos três níveis de força diferentes.

No catálogo dos diferentes fabricantes, é comum vê-los identificados pela série e pelo diâmetro exterior (por exemplo: A50, C71 ou B100). Além destas peças que a norma define, é possível fabricar outras seguindo as mesmas diretrizes, embora já não respondam estritamente a nenhuma das 3 séries.

Tolerâncias

As tolerâncias, tanto dimensionais, como de forças e inclusive dureza do material estão definidas na norma. Estas tolerâncias diferem em função do grupo a que pertencem as molas, e inclusive dentro de cada grupo há variações segundo a espessura da peça. A seguinte tabela mostra as tolerâncias em cada grupo e em função das espessuras das peças:

Diametro exterior De diametro interior Di