Já alguma vez se interrogou sobre o que mantém unidas as máquinas do mundo? Os parafusos são os campeões desconhecidos da engenharia. Este artigo desvenda o fascinante mundo dos parafusos, desde os seus tipos e especificações até aos princípios das suas ligações. Prepare-se para aprender como estes pequenos componentes desempenham um papel crucial na manutenção de tudo, desde pontes a bicicletas, intactas!
Definição de parafuso: Tipo de elemento de fixação composto por duas partes, uma cabeça e um parafuso (cilindro com rosca externa).
Classificação dos parafusos:
Forma da cabeça: Cabeça sextavada, cabeça redonda, cabeça quadrada, cabeça escareada, etc.
Comprimento da rosca: Linha completa e meia linha;
Forma do dente da rosca: Triângulo, Trapézio, Forma de tubo, etc.
Direção da linha: Direita e esquerda.
Especificações dos parafusos: (GB/T1237)
As especificações da rosca dos parafusos determinam as especificações da chave utilizada (GB/T4388)
| Diâmetro da rosca d/mm | Dimensão oposta s/mm | Tamanho da chave S/mm | Diâmetro da rosca d/mm | Dimensão oposta s/mm | Tamanho da chave S/mm |
| M5 | 8 | 8 | M18 | 27 | 27 |
| M6 | 10 | 10 | M20 | 30 | 30 |
| M8 | 13 | 13/14 | M22 | 32 | 32 |
| M10 | 17 | 16/17 | M24 | 36 | 36 |
| M12 | 19 | 18/19 | M27 | 41 | 41 |
| M14 | 22 | 22 | M30 | 46 | 46 |
| M16 | 24 | 24 | M36 | 55 | 55 |
Classes de desempenho de parafusos (GB/T3098.1-2010)
A designação do grau de desempenho de um parafuso está impressa na sua cabeça e é geralmente representada por X e Y.
X100 representa o valor nominal da resistência à tração do material dos parafusos, em unidades de MPa.
X100 * (Y/10) representa o limite de elasticidade valor do parafuso, em unidades de MPa.
Existem mais de 10 graus de desempenho, incluindo 3,6, 4,6, 4,8, 5,6, 6,8, 8,8, 9,8, 10,9 e 12,9.
Os parafusos de alta resistência referem-se a parafusos com graus de desempenho de 8,8 ou superior, feitos de aço de liga de baixo carbono ou aço de médio carbono e tratados termicamente (temperado e revenido).
Os parafusos comuns, também conhecidos como parafusos ordinários, podem ser divididos em parafusos refinados (graus A e B: 5,6 ou 8,8) e parafusos brutos (grau C), com graus de desempenho geralmente de 4,6 ou 4,8.
Ligação por parafusos refere-se à utilização de parafusos e porcas para fixar a ligação de dois componentes com orifícios passantes, sendo uma ligação amovível.
Os tipos de ligações por parafusos podem ser divididos com base no ajuste entre o parafuso e o furo passante:
Ligação por parafuso comum: Existe um espaço entre o furo e a haste após a montagem, a estrutura é simples, a montagem e a desmontagem são convenientes, pode ser montada e desmontada várias vezes e é amplamente utilizada.
Ligação por parafusos com orifício articulado: Não existe qualquer folga após a montagem, suportando principalmente cargas laterais, e pode também ser utilizada para posicionamento.
Princípio de funcionamento da ligação por parafusos
Lei de Hooke: Quando um material sólido é sujeito a tensão, existe uma relação linear entre a tensão e a deformação (deformação unitária) no material.
Análise de cisalhamento e tração de ligações aparafusadas (I)
Ligação de parafuso de cisalhamento: Transmite energia através da compressão mútua da haste do parafuso e da parede do furo.
Ligação de parafusos de tração: Baseia-se principalmente na pré-tensão do parafuso após o aperto.
Quando o componente ligado tem uma grande rigidez e os parafusos estão dispostos simetricamente, cada parafuso suportará a tensão média na ligação.
Quando o componente ligado tem uma pequena rigidez, a flange de ligação dobra-se e deforma-se, gerando uma força de alavanca.
Análise de cisalhamento e tração de ligações aparafusadas (II)
Para além do cisalhamento e da tensão, as ligações aparafusadas também podem estar sujeitas a: vibração, temperatura, tensão lateral (vento, fluxo, pressão, etc.), alterações nas cargas e outras forças.
Existem três métodos de aperto de parafusos:
Método de aperto por binário: O princípio é que existe uma certa relação entre o tamanho do binário e a força axial de pré-aperto. Este método de aperto é simples e intuitivo de operar, e é amplamente utilizado atualmente.
Método de aperto angular: O ângulo de rotação é proporcional à soma da extensão do parafuso e da folga do componente apertado. Por conseguinte, pode ser adotado o método de rodar o parafuso para o ângulo especificado para obter a força de aperto desejada.
Método de aperto do ponto de escoamento: O objetivo teórico é apertar o parafuso logo após o ponto limite de elasticidade.
Método de aperto do binário
Aplicar uma força de pré-aperto ao fixador, rodando a parte da porca do fixador
O binário aplicado está em conformidade com a regra 5-4-1.
Lubrificação apenas no final da parte de aperto do parafuso.
| Fricção da cabeça do parafuso | Fricção da linha | Pré-carga | |
| Situação geral | 50% | 40% | 10% |
| Lubrificação da cabeça do parafuso | 45% | 40% | 15% |
| Lubrificação de roscas | 50% | 30% | 20% |
| Tópico com defeito | 50% | 45% | 5% |
Princípio da sequência de aperto dos parafusos
Apertar em sequência a partir do meio, depois dos dois lados, depois na diagonal e, por fim, no sentido dos ponteiros do relógio, por etapas.
Geralmente dividido em duas fases de aperto: na primeira fase, apertar com um binário de cerca de 50%, e na segunda fase, apertar com um binário de 100%.
A extremidade do parafuso deve sobressair 1-3 comprimentos de passo para além da porca.
1. Antes de preparar o conjunto dos parafusos, é necessário:
Verificar se o parafuso e a porca estão limpos e isentos de ferrugem, de rebarbas e de saliências.
Verificar o plano de contacto entre a peça ligada e o parafuso e a porca, e verificar se é perpendicular ao orifício do parafuso.
Verificar também o aperto do encaixe dos parafusos e das porcas.
2. Ao montar a porca e a anilha plana, a porca e a anilha devem ser montadas com o lado inverso virado para a peça ligada.
O lado da porca marcado com caracteres é o lado da frente, e o lado liso da anilha é o lado da frente.
3. Directrizes para o funcionamento da força (apenas para referência):
| Especificação do parafuso d/mm | Binário aplicado M/N.m | Fundamentos operacionais | Especificação do parafuso d/mm | Binário aplicado M/N.m | Fundamentos operacionais | |
| M6 | 3.5 | Apenas força no pulso | M16 | 71 | Aumentar a força geral | |
| M8 | 8.3 | Adicionar força do pulso, força do cotovelo | M20 | 137 | peso corporal total | |
| M10 | 16.4 | Aumentar a força geral | M24 | 235 | Adicionar o peso do corpo inteiro | |
| M12 | 28.4 | Adicionar força a meio corpo | / | / | / | |
4. A chave para evitar o afrouxamento dos parafusos em ligações aparafusadas reside na prevenção da rotação relativa das roscas dos parafusos. Existem três métodos comuns de afrouxamento dos parafusos:
Anti-afrouxamento por fricção
Anti-afrouxamento mecânico
Anti-afrouxamento permanente
5. Problemas comuns na remoção de parafusos
Ao desapertar parafusos de flange em tubos e válvulas:
Desaperte primeiro metade dos parafusos afastados do corpo para permitir que qualquer óleo, vapor ou água remanescente seja descarregado do lado oposto para evitar ser pulverizado ou queimado.
No caso de parafusos com cola que não podem ser soltos:
A maior parte da cola é uma solução orgânica e pode ser mergulhada em óleo de banana ou álcool durante meia hora, ou coberta com algodão embebido em álcool sobre o parafuso. Quanto maior for o tempo, mais a cola se dissolverá.
No caso de parafusos oxidados que não possam ser desapertados:
Pulverize WD-40 e espere meia hora. O spray penetrará no parafuso para dissolver a ferrugem.
Outros métodos: vibração, lubrificação, torrefação, perfuração
Em caso de deslizamento dos parafusos que não podem ser desapertados:
Soluções corrosivas, como ácido diluído ou ácido clorídrico, podem corroer lentamente o parafuso.
Utilizar ácido para metais e alcalino para plásticos.
6. Equívocos comuns na utilização de parafusos
Grossa em vez de fina:
Algumas articulações importantes, como os veios de transmissão e os volantes, utilizam parafusos de rosca fina.
Os parafusos de rosca fina têm passo e ângulo mais pequenos e têm vantagens como elevada resistência e bom desempenho de autobloqueio. Têm uma forte capacidade para suportar impactos, vibrações e cargas de troca.
Se se utilizarem parafusos de rosca grossa em vez de parafusos de rosca fina, estes podem soltar-se ou separar-se e causar acidentes.
Ajuste incorreto:
Os parafusos que suportam cargas transversais e forças de corte (como os parafusos do veio de transmissão e os parafusos do volante) têm encaixes de transição com os orifícios dos parafusos. O conjunto deve ser sólido e fiável, e capaz de suportar forças laterais.
Se não for verificado durante a montagem, podem ainda ser instaladas grandes folgas entre o parafuso e o orifício do parafuso, resultando em acidentes de soltura ou corte do parafuso.
Porcas mais grossas:
Ponto de vista incorreto: As porcas mais grossas podem aumentar o número de voltas de trabalho da rosca e melhorar a fiabilidade das juntas.
De facto, quanto mais espessa for a porca, mais desigual será a distribuição da carga entre cada volta da rosca, o que facilita o afrouxamento da junta.
Uma porca com várias anilhas:
Por vezes, os parafusos montados são demasiado compridos, pelo que algumas pessoas colocam muitos anilhas de mola num parafuso.
Durante o processo de aperto, o anilhas de mola são sujeitos a forças desiguais e alguns podem partir-se, reduzindo a força de pré-aperto do parafuso.
Ou gerar cargas excêntricas, reduzindo a fiabilidade da ligação aparafusada.
A máquina de lavar é demasiado grande: (GB/T97.1-2002 Tabela 1, M5 a M36: o diâmetro interior da anilha é superior ao diâmetro da rosca em 0,3 mm a 1 mm)
Prática incorrecta: Devido à falta de anilhas adequadas, é utilizada uma anilha com um diâmetro interior maior como substituto.
Isto resulta numa diminuição do contacto entre a parte inferior da cabeça do parafuso e a anilha, levando a uma diminuição da capacidade de suporte da pressão ou da força de bloqueio da anilha. Sob a influência de vibrações e cargas de impacto, o parafuso tem tendência a soltar-se.
O binário não está em conformidade:
Ponto de vista incorreto: A crença de que os parafusos devem estar "apertados mas não soltos", levando a um aumento intencional do binário de aperto.
Consequências: Isto resulta no deslizamento dos parafusos ou mesmo na sua quebra.
Prática incorrecta: Para parafusos importantes que precisam de ser apertados com binário, há uma tendência para utilizar uma chave manual para poupar tempo.
Consequências: Os parafusos soltam-se devido a um binário insuficiente, conduzindo a uma falha.
Bloqueio inadequado: Os parafusos importantes devem ser fixados com dispositivos anti-afrouxamento após a montagem.
Quando se utiliza o bloqueio por cavilha dividida, um erro comum é utilizar uma cavilha dividida demasiado fina ou uma meia cavilha dividida.
Quando se utiliza uma arruela de pressão de bloqueio, um erro comum é que a abertura da arruela é demasiado pequena e perde a sua elasticidade.
Quando se utiliza uma anilha de bloqueio, um erro comum é bloquear a anilha na extremidade da porca.
Quando se utilizam porcas duplas, um erro comum é utilizar uma porca fina no exterior e não a apertar.
Falsa fortificação:
As roscas dos parafusos, das porcas ou dos orifícios apresentam manchas de ferrugem, incrustações, aparas de ferropartículas de areia, rebarbas, etc.
Antes da montagem, devem ser limpos. Durante o aperto dos parafusos, devido ao efeito de bloqueio das impurezas, o valor do binário de aperto superficial atinge o requisito, mas, na realidade, as peças de ligação não estão realmente fixas.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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