Trabalho de Parafuso, Porcas e arruelas

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2ª APS - PARAFUSO
2ª APS - PARAFUSOS
ALUNO (S): Petherson Katika.
	
Trabalho apresentado para avaliação na disciplina de Elementos de Maquina 2, do curso de mecânica, turno vespertino, da Universidade Tecnológica Federal do Paraná ministrado pelo professor Paulo Setti.
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Técnico em Mecânica – M52
ii
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Técnico em Mecânica – T51
ii
Curitiba – 2017
PARAFUSO
1. DEFINIÇÃO 
Parafusos são elementos de fixação, empregados na união não permanente de peças, isto é, as peças podem ser montadas e desmontadas facilmente, bastando apertar e desapertar os parafusos que as mantêm unidas. Os parafusos se diferenciam pela forma da rosca, da cabeça, da haste e do tipo de acionamento.
Mecanicamente o parafuso é um órgão que tem por fim transformar um movimento de rotação em torno do seu eixo num movimento de translação segundo esse eixo. O sistema parafuso é formado por duas peças que se moldam perfeitamente uma na outra: o parafuso propriamente dito, e a porca que irá ser melhor explicada no próximo tópico.
2. Estrutura
Ao unir peças com parafusos, o profissional precisa levar em consideração quatro fatores de extrema importância:
Profundidade do furo broqueado;
Profundidade do furo rosqueado;
Comprimento útil de penetração do parafuso;
Diâmetro do furo passante.
Esses quatro fatores se relacionam conforme mostram as figuras e a tabela a seguir:
Chama-se coroa da rosca a parte mais saliente do filete e fundo da rosca a parte mais reentrante; a distância entre estes dois pontos medidos num plano perpendicular ao eixo é a profundidade da rosca. No respeitante à forma do filete, ela pode ser triangular (a mais vulgar), trapezoidal, retangular, (também chamada de fita) ou em meia-cana. O número de filetes do parafuso pode ser diferente de um se há necessidade de lhe dar um passo muito grande (muito avançado) e então ter-se-á parafusos de dois, três ou mais filetes, que se designam por parafusos de duas, três ou mais entradas, que correspondem ao número de posições que a porca pode tomar para começar a roscar-se no parafuso.
2.1 Tipos de Roscas
Rosca é uma saliência de perfil constante, helicoidal, que se desenvolve de forma uniforme, externa ou internamente, ao redor de uma superfície cilíndrica ou cônica. Essa saliência é denominada filete.
O filete ou filetes do parafuso e a respectiva porca podem ser enroladas no sentido dextrorso ou no sentido sinextrorso, os parafusos, dizem-se então, respectivamente, de rosca direita ou de rosca esquerda. O parafuso é formado por uma espiga que é a parte cilíndrica, na qual se abriu a rosca, e pela cabeça, situada normalmente numa das extremidades e geralmente também de maior secção que a espiga. Se a rosca não é aberta em todo o comprimento da espiga, diz então que o parafuso é de arreigada lisa; a arreigada pode ter uma secção diferente da circular, por exemplo quadrada, diz então o parafuso de arreigada quadrada (ou de forma da secção que tiver).
Quando há um cilindro que gira uniformemente e um ponto que se move também uniformemente no sentido longitudinal, em cada volta completa do cilindro, o avanço (distância percorrida pelo ponto) chama-se passo e o percurso descrito no cilindro por esse ponto denomina-se hélice. O desenvolvimento da hélice forma um triângulo, onde se têm: 
α = ângulo da hélice;
P (passo) = cateto oposto; 
hélice = hipotenusa;
D2 (diâmetro médio) = cateto adjacente.
Podem-se aplicar, então, as relações trigonométricas em qualquer rosca, quando se deseja conhecer o passo, diâmetro médio ou ângulo da hélice: 
ângulo da hélice = 
P (passo) = 
Quanto maior for o ângulo da hélice, menor será a força de atrito atuando entre a porca e o parafuso, e isto é comprovado através do paralelogramo de forças. Portanto, deve-se ter critério na aplicação do passo da rosca. Para um aperto adequado em parafusos de fixação, deve-se manter α < 15º. 
FA = força de atrito; 
FN = força normal;
FR = força resultante.
2.2 Perfil da Rosca
Triangular:
É o mais comum. Utilizado em parafusos e porcas de fixação, uniões e tubos.
Trapezoidal:
Empregado em órgãos de comando das máquinas operatrizes (para transmissão de movimento suave e uniforme), fusos e prensas de estampar (balancins mecânicos).
Redondo:
Emprego em parafusos de grandes diâmetros e que devem suportar grandes esforços, geralmente em componentes ferroviários. É empregado também em lâmpadas e fusíveis pela facilidade na estampagem.
Dente de Serra:
Usado quando a força de solicitação é muito grande em um só sentido (morsas, macacos, pinças para tornos e fresadoras).
Quadrado:
Quase em desuso, mas ainda utilizado em parafusos e peças sujeitas a choques e grandes esforços (morsas).
3. Tipos de Parafusos e Aplicações:
Há uma enorme variedade de parafusos que podem ser diferenciados pelo formato da cabeça, do corpo e da ponta. Essas diferenças, determinadas pela função dos parafusos, permite classificá-los em quatro grandes grupos: parafusos passantes, parafusos não-passantes, parafusos de pressão, parafusos prisioneiros, como mostra a seguir:
Parafuso Passante:
Esses parafusos atravessam, de lado a lado, as peças a serem unidas, passando livremente nos furos. Dependendo do serviço, esses parafusos, além das porcas, utilizam arruelas e contra porcas como acessórios. Os parafusos passantes apresentam-se com cabeça ou sem cabeça.
Parafuso Não-Passante:
São parafusos que não utilizam porcas. O papel de porca é desempenhado pelo furo roscado, feito numa das peças a ser unida.
Parafuso de Pressão:
Esses parafusos são fixados por meio de pressão. A pressão é exercida pelas pontas dos parafusos contra a peça a ser fixada. Os parafusos de pressão podem apresentar cabeça ou não.
Parafuso Prisioneiro:
São parafusos sem cabeça com rosca em ambas as extremidades, sendo recomendados nas situações que exigem montagens e desmontagens frequentes. Em tais situações, o uso de outros tipos de parafusos acaba danificando a rosca dos furos. As roscas dos parafusos prisioneiros podem ter passos diferentes ou sentidos opostos, isto é, um horário e o outro anti-horário.
3.1 Outros tipos de parafusos:
Parafuso sem porca - Utilizado onde não há espaço para acomodar uma porca, sendo o parafuso acomodado em um furo.
Parafuso com porca - Também chamado de parafuso passante. Utiliza-se da porca e arruelas para a fixação correta.
Parafuso para pequenas montagens - Apresentam vários tipos de roscas e cabeças e são utilizados para metal, madeira e plásticos.
Parafuso de chamada (também chamado de parafuso de reclamo) - O parafuso que serve para ajustar o retículo do óculo no objecto de mira, no óculo astronómico.
Parafuso diferencial - Parafuso tendo aberto no seu corpo duas roscas de passo diferente; o que faz quando o parafuso se move numa das porcas, que esteja fixa, deslocar a outra com uma amplitude de movimento diferente devido a desigualdade dos passos das roscas.
Parafuso Allen - É fabricado com aço de alta resistência à tração e submetido a um tratamento térmico após a conformação. Possui um furo hexagonal de aperto na cabeça, que é geralmente cilíndrica e recartilhada, para a utilização da chave Allen.
Parafuso de fundação farpado ou dentado - São feitos de aço ou ferro e são utilizados para prender máquinas ou equipamentos ao concreto ou à alvenaria. Têm a cabeça trapezoidal delgada e áspera que, envolvida pelo concreto, assegurando uma excelente fixação. Seu corpo é arredondado e com dentes, os quais têm a função de melhorar a aderência do parafuso ao concreto.
Parafuso auto-atarraxante - Possui rosca de passo largo em um corpo cônico e é fabricado em aço temperado. Pode ter ponta ou não e, às vezes, possui entalhes longitudinais com a função de cortar a rosca à maneira de uma tarraxa. As cabeças têm formato redondo, em latão ou chanfradas e apresentamfendas simples ou em cruz (tipo Phillips). Esse tipo de parafuso elimina a necessidade de um furo roscado ou de uma porca, pois corta a rosca no material a que é preso.
4. Materiais
Os parafusos são feitos em uma larga gama de materiais, com muitas variedades de aço que são talvez os mais comuns. Onde é necessário resistência ao tempo e a corrosão , o aço inoxidável, o titânio , o bronze são os materiais mais utilizados. O mesmo tipo de parafuso pode ser feito em muitas classes diferentes do material. Para aplicações críticas de elevada tensão/força, onde os parafusos de baixa qualidade podem falhar, tendo por resultado danos ou ferimento. Nos parafusos SAE, um teste padrão distintivo do funcionamento é imprimido nas cabeças para permitir a inspeção e o validação da força do parafuso. Tais parafusos inferiores são um perigo à vida e à propriedade quando usados em aviões, automóveis, caminhões pesados, e aplicações críticas similares.
5. História e Padronização
A origem do parafuso possui algumas versões e uma destas aponta como o inventor, o grego Arquitas de Tarento (ou Archytas de Tarentum) por volta de 400 a.C., quando desenvolveu o parafuso para ser utilizado em prensas para a extração de azeite da olivas, bem como, para a produção de vinho.
Ao longo da história, o parafuso foi sempre a soluções de infindáveis problemas, mas também gerava outros, pois cada inventor, indústria e ferramenteiros, desenvolviam seus parafusos e estes, quando utilizados em outras localidades ou situações, apresentavam questões de problemas técnicos para falta de padrão. Como resultado destes contratempos, foi a criação de padrões, os quais garantiriam o intercâmbio dos parafusos, tornando universal sua aplicação. Estes padrões garantiram a produção e o consumo em escala industrial dos parafusos. Após a elaboração destas normas e da especificação dos padrões dimensionais de roscas, foi necessária a criação de métodos para medição e garantia de qualidade, de acordo com tais determinações.
PORCAS
1. Definição
Porcas são peças de forma prismática ou cilíndrica, providas de um furo roscado onde são atarraxadas ao parafuso. São hexagonais, sextavadas, quadradas ou redondas e servem para dar aperto nas uniões de peças ou, em alguns casos, para auxiliar na regulagem.
2. Suas Aplicações e Tipos de Porca:
As porcas são elementos de fixação em conjunto com um parafuso.
Para aperto manual são usados os tipos de porca borboleta, recartilhada alta e recartilhada baixa, por exemplo, em arcos de serra.
Porcas cegas, além de proporcionar boa fixação, deixam as peças unidas com melhor aspecto.
Para ajuste axial (eixo de máquinas), são usadas as seguintes porcas: porca redonda com fenda, porca redonda com entalhes, porca redonda com furos radiais e porca redonda com dois furos paralelos.
Certos tipos de porcas apresentam ranhuras próprias para uso de cupilhas. Utiliza-se cupilhas para evitar que a porca se solta com vibrações.
São os seguintes os tipos de porcas:
Porca castelo:
A porca castelo é uma porca hexagonal com seis entalhes radiais, coincidentes dois a dois, que se alinham com um furo no parafuso, de modo que uma cupilha possa ser passada para travar a porca.
Porca Cega:
Nesse tipo de porca, uma das extremidades do furo rosqueado é encoberta, ocultando a ponta do parafuso.
A porca cega pode ser feita de aço ou latão, é geralmente cromada e possibilita um acabamento de boa aparência.
Porca Borboleta:
A porca borboleta tem saliências parecidas com asas para proporcionar o aperto manual. Geralmente fabricada em aço ou latão, esse tipo de porca é empregado quando a montagem e a desmontagem das peças são necessárias e frequentes.
 
Contra Porca:
As porcas sujeitas a cargas de impacto e vibração apresentam tendência a afrouxar, o que pode causar danos às máquinas. Um dos meios de travar uma porca é através do aperto de outra porca contra a primeira. Por medida de economia utiliza-se uma porca mais fina, e para sua travação são necessárias duas chaves de boca. Veja figura a seguir.
ARRUELA
1. Definição:
São peças cilíndricas, de pouca espessura, com um furo no centro, pelo qual passa o corpo do parafuso. As arruelas servem basicamente para: 
Proteger a superfície das peças; 
Evitar deformações nas superfícies de contato; 
Evitar que a porca afrouxe; 
Suprimir folgas axiais (isto é, no sentido do eixo) na montagem das peças; 
Evitar desgaste da cabeça do parafuso ou da porca.
A maioria das arruelas é fabricada em aço, mas o latão também é empregado; neste caso, são utilizadas com porcas e parafusos de latão. As arruelas de cobre, alumínio, fibra e couro são extensivamente usadas na vedação de fluidos.
2. Tipos e Aplicações:
Os três tipos de arruelas mais utilizados são:
Arruela lisa:
A arruela lisa (ou plana) geralmente é feita de aço e é usada sob uma porca para evitar danos à superfície e distribuir a força do aperto. As arruelas de qualidade inferior, mais baratas, são furadas a partir de chapas brutas, mas as de melhor qualidade são usinadas e têm a borda chanfrada como acabamento.
Arruela de pressão:
A arruela de pressão consiste em uma ou mais espiras de mola helicoidal, feita de aço de mola de seção retangular. Quando a porca é apertada, a arruela se comprime, gerando uma grande força de atrito entre a porca e a superfície. Essa força é auxiliada por pontas aguçadas na arruela que penetram nas superfícies, proporcionando uma travação positiva.
Arruela estrelada:
A arruela estrelada (ou arruela de pressão serrilhada) é de dentes de aço de molas e consiste em um disco anular provido de dentes ao longo do diâmetro interno ou diâmetro externo. Os dentes são torcidos e formam pontas aguçadas. Quando a porca é apertada, os dentes se aplainam penetrando nas superfícies da porca e da peça em contato. A arruela estrelada com dentes externos é empregada em conjunto com parafusos de cabeça chanfrada.
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REFERÊNCIAS
1 Met@lica:
http://wwwo.metalica.com.br/artigos-tecnicos/parafusos.
2 WordPress:
https://fabioferrazdr.files.wordpress.com/2008/09/parafusos-1.pdf.
https://fabioferrazdr.files.wordpress.com/2008/09/parafusos-2.pdf
https://fabioferrazdr.files.wordpress.com/2008/09/parafusos-3.pdf
3 Wikipedia:
https://pt.wikipedia.org/wiki/Parafuso.
4 Elementos:
http://cephas.br.tripod.com/Elementos.pdf.