Parafusos

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CURSO DE
ENGENHARIA MECÂNICA
Campus Buritis
MECÂNICA APLICADA
Prof. Thiago Querino, Msc
Elementos constitutivos de um parafuso
Tipos de Rosca
Rosca métrica: fórmulas e dimensões básicas
O parafuso de rosca helicoidal é uma invenção mecânica extremamente importante.
É a base para os parafusos de potência (fusos por exemplo) e para fixadores rosqueados, essenciais em uniões não permanentes.
Em um parafuso, a rosca é o plano inclinado espiralmente montado.
A força tensora é o peso, que causa pressão nos sólidos em contato.
Forças adicionais de fricção são geradas pela força tensora na superfície de apoio da cabeça ou da porca. Não existindo movimento no sistema representado abaixo, este permanecerá conectado através da força desenvolvida pelo parafuso infinitamente.
Classificação quanto :
Ao tipo de cabeça
Ao tipo de rosca
A classe de resistência
Ao comprimento roscado
A posição da rosca
Ao sentido da rosca
O passo é a distância entre formas adjacentes de rosca medidas paralelamente ao eixo da rosca.
O diâmetro maior é o maior diâmetro de uma rosca de parafuso.
O diâmetro menor é o menor diâmetro de uma rosca de parafuso.
 Rosca Perfil Triangular
As roscas de perfil triangular são fabricadas segundo três sistemas normalizados:
o sistema métrico ou internacional (ISO);
 o sistema inglês ou whitworth;
 o sistema americano. 
No sistema métrico, as medidas das roscas são determinadas em milímetros.Os filetes têm forma triangular, ângulo de 60º, crista plana e raiz arredondada.
 Rosca Métrica Triangular
Tipos de Rosca
Designaçãoda Rosca
Passo
M1
0,25mm
M5
0,8mm
M8
1,25mm
M10
1,5mm
M12
1,75mm
M16
2mm
M20
2,5mm
Tipos de Rosca
No sistema whitworth, as medidas
 são dadas em polegadas. Nesse sistema, o filete tem a forma triangular, ângulo de 55º, crista e raiz arredondadas.
Tipos de Rosca
Designaçãoda Rosca BSW
Nº de fios por polegadas
1/16
60
1/8
40
1/4
20
3/8
16
1/2
12
1
8
1 1/4
7
Tipos de Rosca
Sistema americano, as medidas são expressas em polegadas. O filete tem a forma triangular, ângulo de 60º, crista plana e raiz arredondada.
Tipos de Rosca
Designaçãoda Rosca NC
Nº de fios por polegadas
1/16
60
1/8
40
1/4
20
3/8
16
1/2
12
1
8
1 1/4
7
Observações
Nos três sistemas, as roscas são fabricadas em dois padrões: normal e fina.
No sistema whitworth, a rosca normal é caracterizada pela sigla BSW e a rosca fina é caracterizada pela sigla BSF .
No sistema americano, a rosca normal é caracterizada pela sigla NC e a rosca fina pela sigla NF.
Parafusos Passantes
Parafusos Não Passantes
Ao unir peças com parafusos, deve-se levar em consideração quatro fatores:
- Profundidade do furo broqueado;
- Profundidade do furo roscado;
- Comprimento útil de penetração do parafuso;
d. - diâmetro da rosca
d1. - Diâmetro do furo passante.
Material
Profundidade do furo broqueado
A
Profundidade da parteroscada
B
Comprimento de penetração do parafuso
C
Diâmetro do furo passante
d1
Aço
2 d
1,5 d
1 d
1,06 d
Ferro fundido
2,5 d
2 d
1,5 d
Bronze, latão
2,5 d
2 d
1,5 d
Alumínio
3 d
2,5 d
2 d
Tabela de Fatores
Exemplo
Duas peças de alumínio devem ser unidas com um parafuso de 6 mm de diâmetro. 
Qual deve ser a profundidade do furo broqueado? 
Qual deve ser a profundidade do furo roscado?
Quanto o parafuso deverá penetrar? 
Qual é o diâmetro do furo passante?
PARAFUSO DE CABEÇA SEXTAVADA
b
Aplicação
Em geral, esse tipo de parafuso é utilizado em uniões em que se necessita de um forte aperto da chave de boca ou estria.
Esse parafuso pode ser usado com ou sem porca.
Quando usado sem porca, o rosqueamento é feito na peça.
PARAFUSO CABEÇA CILÍNDRICA
COM SEXTAVADO INTERNO (ALLEN)
Aplicação
Este tipo de parafuso é utilizado em uniões que exigem um bom aperto, em locais onde o manuseio de ferramentas é difícil devido à falta de espaço.
Esses parafusos são fabricados em aço e tratados termicamente para aumentar sua resistência à torção.
Geralmente, este tipo de parafuso é alojado em um furo cujas proporções estão indicadas na tabela à seguir.
PARAFUSO SEM CABEÇA COM SEXTAVADO INTERNO
Aplicação
Em geral, esse tipo de parafuso é utilizado para travar elementos de máquinas.
Por ser um elemento utilizado para travar elementos de máquinas, esses parafusos são fabricados com diversos tipos de pontas, de acordo com sua utilização.
PARAFUSO DE CABEÇA ESCAREADA CHATA COM FENDA 
Aplicação
Esse tipo de parafuso é muito empregado em montagens que não sofrem grandes esforços e onde a cabeça do parafuso não pode exceder a superfície da peça.
PARAFUSO DE CABEÇA REDONDA COM FENDA 
Aplicação
Esse tipo de parafuso é também muito empregado em montagens que não sofrem grandes esforços.
Possibilita melhor acabamento na superfície. 
PARAFUSO DE CABEÇA CILÍNDRICA BOLEADA COM FENDA 
Aplicação
São utilizados na fixação de elementos nos quais existe a possibilidade de se fazer um encaixe profundo para a cabeça do parafuso, e a necessidade de um bom acabamento na superfície dos componentes.
É um parafuso cuja cabeça é mais resistente do que as outras de sua classe.
PARAFUSO DE CABEÇA ESCAREADA BOLEADA COM FENDA 
Aplicação
São geralmente utilizados na união de elementos cujas espessuras sejam finas e quando é necessário que a cabeça do parafuso fique embutida no elemento.
Permitem um bom acabamento na superfície. 
PARAFUSOS COM ROSCA SOBERBA (PARA MADEIRA)
PORCAS E ARRUELAS/
ESFORÇOS ENVOLVIDOS EM LIGAÇÕES PARAFUSADAS
Porca é uma peça de forma prismática ou cilíndrica geralmente metálica, com um furo roscado no qual se encaixa um parafuso, ou uma barra roscada. 
Em conjunto com um parafuso, a porca é um acessório amplamente utilizado na união de peças.
A parte externa tem vários formatos para atender a diversos tipos de aplicação. 
TIPOS DE PORCA – Mais comuns
TIPOS DE PORCA – Aperto manual
TIPOS DE PORCA – Acabamento
TIPOS DE PORCA – Ajuste Axial
TIPOS DE PORCA – Com travamento
As arruelas têm a função de distribuir igualmente a força de aperto entre a porca, o parafuso e as partes montadas.
Em algumas situações, também funcionam como elementos de trava.
Além de distribuir igualmente o aperto, a arruela lisa tem, também, a função de melhorar os aspectos do conjunto.
A arruela lisa por não ter elemento de trava, é utilizada em órgãos de máquinas que sofrem pequenas vibrações
A arruela de pressão é utilizada na montagem de conjuntos mecânicos, submetidos a grandes esforços e grandes vibrações. 
Funciona também como elemento de trava. Também é muito empregada em equipamentos que sofrem variação de temperatura
A arruela dentada é muito empregada em equipamentos sujeitos a grandes vibrações, mas com pequenos esforços, como, eletrodomésticos, painéis automotivos, equipamentos de refrigeração etc.
A arruela serrilhada tem, basicamente, as mesmas funções da arruela dentada. Apenas suporta esforços um pouco maiores.
A arruela de travamento com orelha é usada dobrando-se a orelha sobre um canto vivo da peça. Em seguida, dobra-se uma aba da orelha envolvendo um dos lados chanfrado do conjunto porca/parafuso.
O dimensionamento de parafusos pode ser dividido nos seguintes casos:
Parafuso solicitados á tração:
	– sem carga inicial de aperto;
	– com carga inicial de aperto.
Parafusos solicitados ao cisalhamento
Cuidados ao dimensionar parafusos:
Desconhecimento das cargas externas atuantes
Aperto incorreto do parafuso
Cisalhamento em parafusos pequenos
Falta de aperto em parafusos grandes
Aperto não uniforme em uniões com vários parafusos
Parafusos solicitados à tração sem carga inicial
Parafusos solicitados à tração com carga inicial
Fe – Carga externa
Fi – Carga inicial devido á torque na junta
σi – Tensão Inicial
An – Área Nominal
A tens˜ao inicial calculada para um parafuso de pequeno diˆametro pode chegar acima
tens˜ao de ruptura do
material sendo este um a¸co de baixo teor de carbono. Isto explica porque ´e f´acil romper um parafuso pequeno
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Parafusos solicitados à tração com carga inicial
Prática de Engenharia 
Mi – Torque Inicial
d – diâmetro nominal da rosca
Fi – Carga inicial devido á torque na junta
k – constante que varia de 0,18 (rosca lubrificada) a 0,3 (rosca com acabamento em bruto)
Verifica-se que para um mesmo torque de aperto os valores da força de aperto dependerão diretamente dos valores relevados para o fator k.
A tens˜ao inicial calculada para um parafuso de pequeno diˆametro pode chegar acima tens˜ao de ruptura do
material sendo este um a¸co de baixo teor de carbono. Isto explica porque ´e f´acil romper um parafuso pequeno
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Para rosca Whitworth conforme DIN 946
Dimensionamento para carregamento estático
σt – Tensão tração atuante
σt – Tensão tração admissível
An – Área Nominal
A tens˜ao inicial calculada para um parafuso de pequeno diˆametro pode chegar acima tens˜ao de ruptura do
material sendo este um a¸co de baixo teor de carbono. Isto explica porque ´e f´acil romper um parafuso pequeno
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Dimensionamento de Parafusos
 (desprezando atrito)
Falhas em parafusos por fadiga
A tens˜ao inicial calculada para um parafuso de pequeno diˆametro pode chegar acima tens˜ao de ruptura do
material sendo este um a¸co de baixo teor de carbono. Isto explica porque ´e f´acil romper um parafuso pequeno
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Falhas em parafusos por fadiga
A tens˜ao inicial calculada para um parafuso de pequeno diˆametro pode chegar acima tens˜ao de ruptura do
material sendo este um a¸co de baixo teor de carbono. Isto explica porque ´e f´acil romper um parafuso pequeno
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Falhas em parafusos por fadiga
Quanto mais dúctil for o parafuso, maior será sua capacidade de absorção de energia e de resistência a impactos. Parafusos com boa ductilidade podem ser apertados até a zona plástica, momento este em que se obtém a maior resistência do fixador , ou seja, apertados até alongarem sem perder suas propriedades.
A tens˜ao inicial calculada para um parafuso de pequeno diˆametro pode chegar acima tens˜ao de ruptura do
material sendo este um a¸co de baixo teor de carbono. Isto explica porque ´e f´acil romper um parafuso pequeno
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http://www.boltscience.com/pages/Failure%20Modes.swf
Os parafusos são divididos em classes que determinam qual a sua resistência.
Essa especificação vem estampada na cabeçado parafuso.
O primeiro número multiplicado por 10, diz o limite de resistência à tração do parafuso, e o segundo multiplicado pelo primeiro número o limite de escoamento.
MÉTODOS DE APERTO/CONTROLE DE TORQUE
TORQUE IMPOSTO
É a soma do torque necessário a vencer o atrito entre os filetes e aquele necessário para vencer o atrito entre a porca ou a cabeça do parafuso e a superfície de apoio.
TORQUE IMPOSTO
A partir de experimentos, para uma certa fixação, o coeficiente de atrito pode variar em um intervalo bastante amplo em função de:
Dispersão da rugosidade superficial das partes;
Qualidade do revestimento;
Presença de substâncias oleosas;
Dispersão de ortogonalidade entre o eixo da porca e as superfícies de apoio;
Dispersão de paralelismo das superfícies de contato;
Dispersão das folgas entre filetes.
TORQUE IMPOSTO
O método de aperto por Torque Imposto prevê uma certa tolerância sobre o valor nominal do torque de aperto a aplicar, definido a partir da classe de aperto, que por sua vez, deve ser avaliada caso a caso em função da criticidade encontrada. As tolerâncias sobre o torque de aperto são definidas em normas específicas a seguir se mostra um resumo na tabela a seguir.
TORQUE IMPOSTO
O método de aperto por Torque Imposto comporta então uma dispersão da força de fechamento que se deve ser levada em conta no projeto da fixação.
 O valor mínimo da Força de Fechamento Fornecida pelo processo deverá ser superior a Força de Fechamento Mínima Calculada.
Os elementos que constituem a fixação ou junta aparafusada deverão ser dimensionados em função da Força de Fechamento Máxima obtida do processo.
 Para as classes de aperto A e B e torques tendencialmente baixos (ordem de grandeza: inferior a 20 Nm) faz-se necessário verificar a existência de meios de aperto idôneos através de contato com o pessoal de Tecnologia.
TORQUE IMPOSTO C/CONTROLE DE ÂNGULO
Com este método de aparafusamento existe a possibilidade de evitar as condições de variabilidade extrema do coeficiente de atrito
Coeficientes de atrito muito elevado, causado por engripamento, filetes ausentes, incompletos ou outros motivos que levarão a uma força de aperto muito baixa, inferior a mínima exigida.
Coeficientes de atrito muito baixo (por exemplo, presença de lubrificante) que levarão a forças de aperto muito altas de modo a comprometer a funcionalidade dos elementos constituintes da junta aparafusada.
TORQUE IMPOSTO C/CONTROLE DE ÂNGULO
Conhecido o Torque Nominal de Fechamento com as relativas tolerância e as forças de fechamento mínimas e máximas permitidas, devemos realizar as provas experimentais sobre peças definitivas e com a ferramenta de aperto utilizada em produção para individualizar o Valor de Pré-Torque e os Ângulos de Aperto Mínimo e Máximo
Este método prevê uma primeira fase com torque imposto na qual aproxima as partes e promove seu contato íntimo (assentamento), e uma segunda fase com ângulo imposto, no qual se encerra o aparafusamento ao atingir um ângulo pré-determinado medido a partir da superação do valor de pré-torque.
MÉTODOS DE CONTROLE DE TORQUE
São mostrados os métodos permitidos para a medição do torque efetivamente presente em um acoplamento filetado, novo ou já solicitado.
É bom ressaltar que as medições permitem obter, obviamente, informações somente sobre os torques presentes nas juntas no momento da medição
MÉTODOS DE CONTROLE DE TORQUE
Os métodos permitidos são classificados como segue:
No instante do Aperto
Método I
Em acoplamentos já aparafusados
Método A
Método B (não mais utilizado)
Método C
MÉTODOS DE CONTROLE DE TORQUE
Método I - No instante do Aperto
É necessário o acesso e a possibilidade de instrumentar o equipamento de aperto durante a operação de aparafusamento.
A medição se efetua aplicando um transdutor de torque e, se previsto para o tipo de equipamento de aperto, um transdutor de ângulo, registrando o torque e se previsto o ângulo.
MÉTODOS DE CONTROLE DE TORQUE
A medição é efetuada com chave dinamométrica a leitura direta, analógica ou digital, dotada de memorização de pico e tendo precisão maior ou igual a 3%, ou com transdutor de torque com precisão maior ou igual a ± 1%.
MÉTODOS DE CONTROLE DE TORQUE
Método A:
Se adota para realização de medidas em juntas aparafusadas novas e limpas.
O torque é medido no instante no qual se inicia o movimento de rotação no sentido de aperto da junta aparafusada.
MÉTODOS DE CONTROLE DE TORQUE
Método C:
Se adota em alternativa ao método A, seja para controlar as juntas aparafusadas já incrustadas pela oxidação, pintura, sujeira, etc.
A junta aparafusada é desapertada e então novamente apertada na posição inicial que deve portanto ser previamente marcada com um traço de referência.
O torque deve ser medido no instante no qual a junta aparafusada retorna a sua posição inicial (traço de referência inicial)
MÉTODOS DE CONTROLE DE TORQUE
http://www.clubedaeletronica.com.br/Anima/A_mecanica/08%20Torquimetro.swf 
MÉTODOS DE CONTROLE DE TORQUE
http://www.clubedaeletronica.com.br/Anima/A_mecanica/08%20Torquimetro.swf 
Referências Bibliográficas
COLLINS, J. A. Projeto mecânico de elementos de máquinas: uma perspectiva de prevenção de falha. Rio de Janeiro: LTC, 2006. xx, 740 p. ISBN 8521614756.
CRUZ, J..R.S – Notas de Aula Elementos de Máquinas 2008 IFSC
JÚNIOR H.N – Notas de Aula Elementos de Fixação 2009 Puc Minas
PROVENZA, F. Projetista de máquinas. São Paulo: Ed. F. Provenza, [1960]. várias paginações
ULRICH et al. Manual da Tecnologia MetalMecânica
Ed.Blucher 3°ed. 2012