Porque é que os parafusos se apertam no sentido dos ponteiros do relógio: Desvendando o mistério

O termo inglês "screw" (parafuso) é uma palavra que sofreu alterações significativas de significado ao longo dos últimos séculos.

Para além do seu nome, o humilde parafuso, desde a sua invenção até à padronização de ser apertado no sentido dos ponteiros do relógio e desapertado no sentido contrário, tem atravessado milhares de anos.

Já alguma vez pensou porque é que os parafusos são apertados especificamente no sentido dos ponteiros do relógio?

Foi um amigo de Platão que inventou o parafuso.

As seis ferramentas mecânicas mais simples são: parafuso, plano inclinado, alavanca, polia, cunha, roda e eixo.

Entre estas seis máquinas simples, o parafuso é essencialmente um eixo com uma superfície helicoidal enrolada à sua volta. Até hoje, os parafusos desenvolveram tamanhos padronizados. O método típico de utilização de um parafuso consiste em apertá-lo rodando-o no sentido dos ponteiros do relógio (o contrário para o desapertar).

A predominância do aperto no sentido dos ponteiros do relógio é determinada principalmente pela destreza.

Inicialmente, os parafusos eram fabricados à mão, o que resultava em pormenores inconsistentes, muitas vezes dependendo da preferência do artesão.

Em meados do século XVI, o engenheiro da corte francesa Jaques Besson inventou o torno capaz de cortar roscas de parafusos, uma tecnologia que demorou 100 anos a difundir-se. Em 1797, o inglês Henry Maudsley inventou o torno moderno, melhorando significativamente a precisão das roscas.

No entanto, os tamanhos e a finura dos parafusos não estavam normalizados até 1841. O aprendiz de Maudsley, Joseph Whitworth, apresentou um documento à Sociedade Municipal de Engenheiros, defendendo a normalização dos modelos de parafusos.

Propôs dois pontos:

1. O ângulo do passo de rosca deve ser normalizado em 55°.
2. Independentemente do diâmetro do parafuso, deve ser adotado um número padrão de roscas por polegada.

O fabrico dos primeiros parafusos era um desafio, "exigindo três ferramentas de corte e duas máquinas".

Para resolver os problemas de fabrico da norma britânica, o americano William Sellers inventou uma rosca de topo plano em 1864. Esta pequena inovação simplificou o fabrico de parafusos, exigindo apenas uma ferramenta de corte e uma máquina, tornando o processo mais rápido, mais fácil e mais económico.

As roscas de Sellers tornaram-se populares nos Estados Unidos e rapidamente se tornaram o padrão para as empresas ferroviárias americanas.

Características das uniões aparafusadas

Principais variáveis no processo de aperto

1. Torque (T): O binário de aperto aplicado, medido em Newton metros (N-m);
2. Força de aperto (F): A força de aperto (compressão) axial efectiva entre os corpos unidos, medida em Newtons (N);
3. Coeficiente de Atrito (U): O coeficiente de binário consumido pela cabeça do parafuso e pelo par de roscas, entre outros;
4. Ângulo de rotação (A): O ângulo da rosca que o parafuso precisa de rodar com base num determinado binário aplicado, para atingir um determinado alongamento axial ou compressão das peças unidas.

Métodos de controlo do aperto dos parafusos

1. Método de controlo do binário

Definição: Um método de controlo que interrompe imediatamente o aperto quando é atingido um binário definido.

Vantagens: O sistema de controlo é simples, direto, e a qualidade do aperto pode ser facilmente verificada com um sensor de binário ou uma chave dinamométrica de alta precisão.

Desvantagens: A precisão do controlo não é elevada (erro de força de pré-tensão de ±25% ou mais) e não utiliza plenamente o potencial do material.

2. Método de controlo do ângulo de torção

Definição: Um método que primeiro aperta o parafuso com um pequeno binário e depois, a partir deste ponto, aperta-o num ângulo especificado.

Vantagens: Elevada exatidão da força de pré-tensão axial (±15%), obtendo-se forças de pré-tensão axial mais elevadas, com valores estreitamente distribuídos em torno da média.

Desvantagens: O sistema de controlo é mais complexo, exigindo a medição do binário e do ângulo; e o departamento de inspeção da qualidade pode ter dificuldade em identificar um método adequado para verificar os resultados do aperto.

3. Método de controlo do ponto de rendimento

Definição: Um método que pára de apertar quando o parafuso é apertado até ao seu ponto de cedência.

Vantagens: Precisão de aperto muito elevada, com erro de força de pré-tensão controlável dentro de ±8%; no entanto, a sua precisão depende principalmente do limite de elasticidade do próprio parafuso.

Desvantagens: O processo de aperto requer um cálculo e uma avaliação dinâmicos e contínuos da inclinação da curva do binário e do ângulo de rotação, o que exige um elevado desempenho em tempo real e uma elevada velocidade de cálculo do sistema de controlo.