RELATORIO DE PARAFUSOS SEXTAVADOS E ARRUELAS final

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UNIVERSIDADE PAULISTA
 
RELATÓRIO DE FABRICAÇÃO MECÂNICA
PARAFUSOS SEXTAVADOS E ARRUELAS
Anderson Dias Silva – C31399-8
Edgar Carneiro Rodrigues Vargas – T52547-0
José Anderson da Silva Lins – C33241-0
Luan Henrique Vieira Camargo – T15524-0
São Paulo
2016
Anderson Dias Silva – C31399-8
Edgar Carneiro Rodrigues Vargas – T52547-0
José Anderson da Silva Lins – C33241-0
Luan Henrique Vieira Camargo – T15524-0
RELATÓRIO DE FABRICAÇÃO MECÂNICA
PARAFUSOS SEXTAVADOS E ARRUELAS
Relatório técnico apresentado como requisito parcial para obtenção de aprovação na disciplina de Fabricação Mecânica no Curso de Engenharia de Produção Mecânica, na Universidade Paulista.
Prof. Angelo Augusto da Silva
UNIVERSIDADE PAULISTA
São Paulo
2016
Índice
Introdução
Um motorista estava inconformado. Já era a terceira vez que, em menos de uma semana, caía o escapamento de seu carro. Por isso, foi consultar um amigo, mecânico de automóveis. Depois de um exame descobriu-se a causa do problema. O mecânico que colocou o escapamento, cometeu um erro: o de fixar o escapamento com os parafusos e conjunto de arruelas. Ora, sem o aperto dos parafusos e arruelas o escapamento ficava praticamente frouxo e com o tempo o escapamento caía.
Em qualquer construção, por exemplo, por mais simples que esta seja, é necessário fazer a união de peças entre si. Para isso, em mecânica, há a exigência de elementos de fixação. Portanto, os elementos de fixação têm  como objetivo principal unir duas ou mais peças de forma fixa ou móvel em projetos mecânicos. Esses fixadores possuem aplicações e funções diferenciadas, onde alguns visam à fixação permanente e outros e permitem até a rotação de peças com segurança. De forma bem geral, os elementos de fixação mais comuns em mecânica são: rebites, pinos, cavilhas, parafusos, porcas, arruelas, chavetas, entre outros.
Agora, imagine você tentando montar uma cadeira de madeira constituída com 10 partes onde algumas são diferentes no designer, tamanho e encaixe. Quais materiais seriam utilizados para fixar as partes de madeira desse objeto? Usaríamos pregos, cola e até grampos de ferro para unir essas partes com tamanhos diferenciados buscando deixa-las firmes e unidas. Os itens como cola, grampos e pregos usados na fixação da cadeira de madeira não devem ser usado em objetos mecânicos tanto pelo material quanto pela diferente funcionalidade, porem se caracterizam também como elementos de fixação.
Em suma, os elementos de fixação tem como objetivo principal unir duas ou mais peças de forma fixa ou móvel em projetos mecânicos ou não. 
A seguir será explicado um pouco da importância, tipos mais usuais, características físicas e mecânicas, normas para seleção, métodos de fabricação e materiais de base de parafusos sextavados e arruelas, que, além de serem extremamente importantes nos elementos de fixação, são os fixadores mais usuais nos dias de hoje. São tão usuais que não se limitam somente a área da mecânica, sendo aproveitados em diversas áreas e fabricados de diversos materiais como de plásticos, borracha ou madeira.
 Veremos a seguir uma explanação destes fixadores, principalmente para a área da mecânica.
Parafusos
O parafuso é uma peça (metálica ou não) em formato de eixo, podendo ser cilíndrica ou cônica, sulcada ao longo de seu corpo em forma de espiral definido como rosca e com uma base superior que serve para a sua manipulação, padronizada em diversos formatos, chamada de “cabeça” do parafuso.
Sua aplicação tem como finalidade a união de elementos fixos ou móveis, superfícies e peças intercambiáveis, chapas e montagens mecânicas em geral. Pode ser combinadas (quase sempre) com o uso de arruelas (lisas, de pressão) e porcas. Sua principal vantagem é que os parafusos permitem a livre intercambiabilidade de uniões conjuntas. Com a rosca (elemento imprescindível de um parafuso), o conjunto já unido pode ser desmontado e remontado de volta sem nenhuma propriedade mecânica alterada. 
Exemplo: um outro meio de união mecânica é a solda. Ela é muito usada nos dias de hoje, porém quando é preciso ‘desmontar’ um conjunto soldado, é preciso quebrar a solda e lixar a peça que estava unida. Feito apenas isso, a solda estaria perdida e necessitaria outra, e poderia até danificar as peças que foram desunidas. Nisso os parafusos levam muita vantagem. Além de não danificar o conjunto, em alguns casos é permitido o uso do mesmo parafuso (de torque baixo) que foi retirado, evitando perdas.
Em mecânica, eles são empregados para unir e manter juntas peças de máquinas, geralmente formando conjuntos com porcas e arruelas. Ou seja, é formado por um corpo cilíndrico roscado e por uma cabeça que pode ser sextavada, quadrada, redonda, entre outros.
 
Apesar do foco em parafusos sextavados, mostraremos as particularidades dos parafusos, seja ele de qualquer tipo. Os parafusos se diferenciam pelo tipo de rosca, da cabeça, da haste e do tipo de acionamento. 
Parafusos
Para a modelagem ou seleção para o uso de um parafuso, é necessário se orientar a alguns padrões de formatos como o tipo de cabeça e da ponta do parafuso como é mostrado a seguir:
Roscas de Parafusos
A rosca de um parafuso é o elemento obrigatório quando o objetivo é a união de partes de um conjunto. É ela que promove a união rígida e quase que fixa de tal conjunto. A inserção de um parafuso por meio de rosca (com ou sem porcas) é feito com o movimento circular do parafuso em torno do seu próprio eixo. Esse tipo de inserção (circular) dificulta o movimento involuntário do parafuso quando em caso de elementos fixados submetidos a esforços e vibrações externas. Por isso os parafusos são largamente empregados.
Também para a modelagem ou seleção para o uso de um parafuso, é necessário se orientar a alguns padrões de tipos de roscas de um parafuso como é mostrado a seguir:
Ainda em relação às roscas dos parafusos, segue abaixo uma base de construção, medição e estudos para as roscas.
Roscas de Parafusos
As classificações de roscas são várias. As mais usuais e vistas, principalmente na área da mecânica, são a rosca métrica (em mm) e rosca whitworth (em pol.). É essencial o conhecimento dessas classificações, pois elas padronizam as roscas, tanto de parafusos quanto de porcas ou de peças que recebem roscas. E é com essa padronização que se tem a intercambiabilidade dos conjuntos fixados ou dos fixadores. A seguir temos uma tabela universal de roscas métricas e whitworth com várias medidas de diâmetro e de passo
História dos Parafusos
Estima-se que por volta do ano de 400 a.C. os parafusos teriam sido inventados por Archytas Of Tarentum (428 a.C. – 350 a.C.) e usados em prensas de colheitas de óleos de azeitonas da época. O princípio de roscas teria sido desenvolvido por Arquimedes (287 a.C. – 212 a.C.) e posteriormente aplicado pelos romanos em transporte de minério.
Porem, a primeira evidencia documentada de parafusos foi no século XV, e usada no século seguinte em impressoras por Johann Gutenberg. Entre os séculos XV e XVI foram registrado por Leonardo Da Vinci máquinas que fabricariam os parafusos, mas foi Jacques Besson, um matemático francês, em 1568, que desenvolveu realmente uma maquina que fabricaria parafusos.
Até então os parafusos mostravam sua importância na mecânica, porem a falta de padrão, quando usados com porcas, era um grande problema. Cada fabricante usava padrões próprios ou fixadores que eram feitos apenas para uma peça única. No século XIX, a necessidade de um padrão nacional ou internacional era evidente. Foi quando Joseph Whitworth, em 1841, propôs que “para parafusos de certas dimensões as roscas deveriam ser iguais em passo profundidade e forma”.
.Em 1948, a Organização Internacional para a Padronização (ISO) resolveu intervir neste problema de padrão de rosca e adotou dois sistemas de padrão: o sistema ISO polegada (ISO inch, sistema americano) e o sistema ISO métrico (ISO metric, mais usual no resto do mundo). Hoje em diavarias organizações ainda se preocupam com as padronizações de elementos de fixação para os mais variados ramos da indústria. Entre eles temos o AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS (ASTM), AMERICAN NATIONAL STANDARDS INSTITUTE (ANSI), SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGENEERS (sae).
Toda essa preocupação reforça a importância dos elementos de fixação bem como os parafusos, que cada vez mais vem sendo melhorado e aperfeiçoado.
Normas Técnicas para Parafusos
O uso dos parafusos é muito difundido atualmente. Existem inúmeras aplicações, o que implica na fabricação dos mais variados tipos de parafusos. Cada tipo de parafuso tem seu uso e sua característica especifica, como comprimento, tipo de cabeça, forma de corpo.
Segundo a ABNT, segue algumas normas para elementos de fixação em geral, bem como os parafusos:
ABNT NBR 10041:2010 - Elementos de fixação – Parafusos auto atarraxante com cabeça escareada e fenda cruzada – Dimensões; 
ABNT NBR 10042:2010 -  Elementos de fixação — Parafusos auto-atarraxantes com cabeça escareada abaulada e fenda cruzada — Dimensões;
ABNT NBR 10089:2010 - Parafusos — Comprimento do corpo e da parte roscada;
ABNT NBR 10107:2010 - Parafusos com cabeça sextavada e rosca total – Grau de produto C – Dimensões e tolerâncias;
ABNT NBR 10113:2010 - Parafuso de cabeça cilíndrica com fenda – Grau de produto A – Requisitos e designação;
ABNT NBR 10115:2010 - Parafuso de cabeça escareada com fenda – Grau de produto A – Requisitos e designação;
ABNT NBR 10116:2010 - Parafuso com cabeça escareada-abaulada e fenda — Grau de produto A — Requisitos e designação;
ABNT NBR 5869:2010 - Pontas de rosca e partes sobressalentes de parafusos – Formas e dimensões; 
ABNT NBR 5870:2010 - Saídas de rosca – Formas e dimensões;
ABNT NBR 5926:2010 -  Arruelas de pressão pré-montadas em parafusos — Requisitos; 
ABNT NBR 8133:2010 -  Rosca para tubos onde a vedação não é feita pela rosca – Designação, dimensões e tolerâncias;
ABNT NBR 9583:2010 - Parafusos auto atarraxantes com cabeça cilíndrica e fenda — Dimensões;
ABNT NBR 9586:2010 - Parafusos auto-atarraxante com cabeça escareada-abaulada e fenda — Dimensões;
ABNT NBR 9595:2010 -  Elementos de fixação – Parafusos auto-atarraxantes – Aplicação, escolha de diâmetros de furo básico e de passagem;
Normas Técnicas para Parafusos
ABNT NBR 9980:2010 - Parafuso de cabeça redonda, para uso como escada de torres de linha de transmissão de energia elétrica – Requisitos e designação;
ABNT NBR 9981:2010 -  Parafuso sextavado de alta resistência para uso estrutural – Dimensões; 
ABNT NBR 9983:2010 -  Arruela de uso em parafuso sextavado estrutural de alta resistência - Dimensões e material – Padronização.
O Comitê Brasileiro de Máquinas e Equipamentos Mecânicos (ABNT/CB-04) é o responsável pelas normas aqui apresentadas
Segue abaixo algumas normas DIN, que se refere a elementos de fixação, bem como os parafusos:
DIN 921 – Parafuso Cabeça de bandeja entalhada
DIN 906 - Parafuso Bujão (Com Plug Allen)
DIN 908 - Bujão Rosca BSP e Métrica
DIN 911- Chave Sextavada
DIN 912 – Parafuso Allen Rosca ISO
DIN 913 - Parafuso Allen sem Cabeça
DIN 914- Parafuso Allen sem Cabeça
DIN 915 - Parafuso Allen sem Cabeça
DIN 916 - Parafuso Allen sem Cabeça, ponta cônica Recartilhada.
DIN 920 - Parafuso Cabeça com Fenda
DIN 923 - Parafuso Com cabeça com fenda com ombros.
DIN 927- Parafusos com fenda no ombro
DIN 931- Parafuso Cabeça Sextavada
Normas Técnicas para Parafusos
DIN 933 - Parafuso Sextavado Inox DIN 933 Sz- Parafuso Sextavado com Fenda
DIN 939 - Prisioneiro com Rosca Parcial
DIN 938 - Prisioneiro com Rosca Parcial
DIN 940 - Prisioneiro com Rosca Parcial
DIN 961- Rosca Cabeça Sextavada Rosca Total
DIN 963 A - Parafuso Cabeça Chata com Fenda
DIN 964 A - Parafuso Cabeça Chata oval com Fenda
DIN 965 A - Parafuso Cabeça Chata com Fenda Philips
DIN 966 A - Parafuso Cabeça Chata Oval Com Fenda Philips.
É importante salientar que na seleção ou fabricação de um parafuso, devem-se conhecer as mais variadas normas, de todos os elementos de fixação (porcas, arruelas e até chaves), para que se mantenha a intercambiabilidade do conjunto montado. Em futuros reparos ou manutenções destes conjuntos, se fabricados ou selecionados dentro das normas, será facilmente aplicar a intercambiabilidade do conjunto ou dos elementos fixados sem grandes problemas.
Parafusos Sextavados
Por que usar um parafuso sextavado?
Os parafusos de cabeça sextavada são um dos mais comuns usados nas mais diversas fabricações e utilizados em inúmeras montagens. O tipo de cabeça, nessas condições, é fundamental para se ter uma perfeita fixação e um futuro reparo ou desfixação. 
O parafuso chamado de sextavado tem sua cabeça em forma de um poliedro (prisma regular hexagonal – 6 lados). 
Ele precisa ser regular, pois e não fosse regular, em sua fixação, era necessária uma volta inteira para alojar a chave de aperto. No caso do sextavado, um giro de 60º, a chave de aperto pode ser retirada e recolocada de volta para continuar o aperto.
Se a cabeça do parafuso fosse em forma de quadrado, era necessário um giro de 90º para recolocar a chave de aperto. E se fosse em forma de triangulo, era necessário um giro de 120º para recolocar a chave de aperto. Isso facilita a manipulação do parafuso em diversas montagens. Não necessitando um giro completo da chave, pode-se colocar o parafuso em quase qualquer situação numa montagem.
Quando um mecânico está concertando um defeito qualquer numa máquina, por exemplo, um automóvel, muitas vezes ele tem pouco espaço para trabalhar (em geral em posições desconfortáveis). Por esta razão, dos três tipos de parafusos acima, o mais cômodo é o hexagonal, pois é o que pode ser apertado ou desapertado com giros menores (60°), isto é, com movimentos mais curtos do braço.
Parafusos Sextavados
O formato hexagonal é o mais vantajoso em vários aspectos. No encaixe da chave de aperto, o sextavado é o ideal, pois haverá encaixe em qualquer posição como vemos na figura a seguir (em comparação a um pentágono):
 
Em termos geométricos, o octógono é o mais vantajoso no aspecto de giro de aperto, pois necessita de um giro de 45º para recolocação da chave de aperto. Porém, sua geometria é a mais próxima de um circulo e facilita num arredondamento de sua cabeça, provocando um espanamento da cabeça do parafuso quando submetido a grandes esforços (torque).
Resumindo, em termos de aplicação, os parafusos de cabeça hexagonal, (popular parafuso sextavado) é o mais vantajoso por ser de fácil manipulação da chave de aperto, não permite um arredondamento da cabeça, e por ter um encaixe fácil da chave para diversos trabalhos. 
Todos esses critérios são validos a apenas parafusos de cabeça de algum tipo de polígono (figura geométrica fechada). Tal comparação não é valida se compararmos os parafusos tipo fenda ou Philips, que também são muito usados nos dias de hoje, mas tem uma forma de manipulação (interna) diferente aos parafusos aqui estudado.
Fabricação de Parafusos
Em geral, os parafusos são fabricados em aço de baixo e médio teor de carbono, por meio de forjamento, laminação e/ou usinagem. Os parafusos forjados são opacos e os usinados, brilhantes. As roscas podem ser cortadas ou laminadas. Aço de alta resistência à tração, aço-liga, aço inoxidável, latão e outros metais ou ligas não ferrosas podem também ser usados na fabricação de parafusos. Em alguns casos, os parafusos são protegidos contra a corrosão por meio de galvanização ou cromagem.
O processo de fabricação inicia-se basicamente a partir de tarugos de metal, que, são extrudados ou trefilados numa medida de diâmetro que se aproxima do diâmetro final do parafuso, ou do “maior” diâmetro do parafuso, para casos especiais. A partir destes perfis começa efetivamente a fabricação dos parafusos.
Forjamento de parafusos
O forjamento a frio de parafusos envolve basicamente algumas etapas:
Corte por cisalhamento;
Posicionamento do material na ferramenta (conjuntos matriz-prensa-extratoresde material);
Forjamento a frio da cabeça;
Laminação da rosca;
A partir de um tarugo de metal em formato cilíndrico aplica-se o processo de forjamento a fim de se obter a cabeça do parafuso, que é forjado até que se tenha um formato parecido com o sextavado. Para o formato hexagonal da cabeça, faz-se o processo de corte da superfície plana e redonda até que fique um sextavado. O corte provém de punções de recalque, que forjam a cabeça do parafuso através do esforço mecânico (compressão) submetido por matrizes de forjamento.
Fabricação de ParafusosQuando usado um molde com cavidade no formato hexagonal, a cabeça é forjada de uma vez só sem precisar de um processo ou maquina posterior, como mostrado na figura ao lado. É o método mais utilizado, pois se torna mais produtivo e simples. O corpo e a cabeça saem prontos necessitando de um único processo posterior que é a conformação da rosca.
Prensas para forjamento de parafusos;
 
Fabricação de Parafusos
Laminação
A laminação da rosca é o processo de fabricação que imprime a rosca em uma material base, um cilindro, que será o parafuso. Este processo dispensa a usinagem.
O tarugo de metal é rotacionado a uma velocidade controlada e calculada e pressionado, em pressão também controlada, por uma ferramenta em forma de rosca. A ferramenta mantem pressão constante, e a peça rotaciona até que a rosca ganhe forma e profundidade desejada (previamente calculada). Tem ponta com perfil roscado e endurecida de forma a resistir à pressão da ferramenta. O tarugo sendo mais “mole” que a ferramenta, deforma-se de acordo com o seu formatoEste processo é mais vantajoso que a usinagem da rosca. Na laminação o processo ocorre a frio, não tendo perdas de resistência por conta do calor. As ferramentas laminadoras são mais simples e seu processo é mais rápido, aumentando a produtividade do processo. Também é um processo limpo, pois não gera cavacos, como acontece na usinagem.
Maquina laminadora e perfis de laminação;
 
Fabricação de Parafusos
Usinagem
A usinagem é um dos processos mais utilizados na área da mecânica em geral. Tem como finalidade dar forma aos aços dos mais diversos tipos e em diferentes e infinitos tipos de formatos e desenhos. A usinagem vai até aonde a imaginação humana for. Em cima disso, a formação de roscas também passa pela usinagem. É o rosqueamento, processo de usinagem que permite formar roscas em parafusos, e em qualquer material cilíndrico, sendo aço ou não, como por exemplo, madeira, plástico duro, resinas e etc.
Consiste em, com uma ferramenta afiada nas dimensões dos filetes da rosca a ser fabricada, passa pelo material cilíndrico (parafuso) de modo a retirar material, como se estivesse riscando em forma de espiral a peça trabalhada. A peça por sua vez, rotaciona contra a ferramenta de corte e ao mesmo tempo avança em movimento retilíneo. Tudo isso é feito em uma maquina chamada torno, muito usada nos dias de hoje.
O modo manual do processo de rosqueamento passa por um torno mecânico como este ao lado. Ele é o ideal para rosquear peças únicas ou em pequenas escalas. Por conta da criação do torno CNC, esta maquina foi quase extinta, porem vem dela o princípio de roscas datadas em séculos passados.
Com o passo da rosca a ser usinada, calcula-se a velocidade de avanço da ferramenta de corte e a profundidade que esta irá passar pela peça. Põe-se no modo automático do torno e coloca-se uma profundidade segura de corte. Geralmente esse processo necessita vários avanços de corte para se ter uma rosca bem usinada.
Fabricação de Parafusos
Já no Torno CNC (comando numérico computadorizado), tem-se um processo mais otimizado. Amplamente difundido nos dias atuais, o CNC permite uma usinagem em altas quantidades, tornando-o altamente produtivo. Nele, tudo é automatizado e o operador é quase um “telespectador” da maquina em operação. Em alguns casos, o CNC fica vários dias ligado ininterruptamente necessitando apenas a sua alimentação de matéria-prima (no nosso caso o corpo do parafuso).
 
O processo no CNC é idêntico ao do torno mecânico. O que difere é que é um processo totalmente automatizado e otimizado e por conta disso obtém resultados quase que perfeitos de matérias usinados. No caso das roscas, não é diferente. É muito mais vantajoso rosquear em CNC do que em torno convencional, desde que seja inserida uma programação isenta de erros. Este é outro detalhe que diferencia o CNC do convencional. Requer um profissional de nível técnico para efetuar a programação de usinagem que requer muito cuidado e estudo.Inicialmente requer altos custos, mas para processos produtivos é extremamente vantajoso e seguro. A qualidade do produto final é totalmente controlada tornando o processo, por hora, lucrativo. Na produção de parafusos é o mais indicado. Em parafusos sextavados, o material base é um perfil trefilado não cilíndrico, mas em corpo de formato hexagonal e usinado a partir dele.
Materiais Base
Embora a composição química seja um fator importante quando se quer fabricar e selecionam parafusos para diversas aplicações (particularmente quando as aplicações requerem trabalhos em elevada temperatura, resistência à corrosão ou boa temperabilidade), o critério primário na seleção de parafusos envolve a especificação dos níveis de resistência mecânica. A Sociedade dos Engenheiros Automotivos (SAE), Organização Internacional de Normalizações (ISO), a Sociedade Americana de Ensaios e Materiais (ASTM) e/ou Instituto de Prendedores Industriais (IFI) normalizam e regulamentam as classificações e especificações dos materiais base para os parafusos. Isso implica que ao fabricar ou comprar algum parafuso com determinada propriedade mecânica especifica, é necessária a consulta destas normas que, a nível mundial, padroniza as classes de materiais de composição do parafuso.
Diversos aços de baixo carbono, médio carbono e ligas são utilizados na fabricação das diferentes classes de parafusos para trabalharem entre -50 e 200 ºC. Além do efeito da composição química do aço na resistência à corrosão e nas propriedades a elevada temperatura, a temperabilidade do aço utilizado é importante quando se seleciona a composição química do aço. À medida que a resistência mecânica requisitada e o tamanho da seção aumentam, a temperabilidade do aço se torna um fator importante.
Normalmente, parafusos de alta resistência mecânica são produzidos de um fiomáquina recozido. O fio é conformado a frio no formato do parafuso e roscado. Um tratamento térmico, têmpera e revenimento, fornecem ao parafuso as propriedades mecânicas necessárias. No entanto, desenvolvimentos recentes têm levado a parafusos de alta resistência mecânica a partir de aço encruado, o que elimina o recozimento do fio e um posterior tratamento térmico no parafuso. Além disso, este novo processo oferece muitos benefícios no desempenho desses parafusos, tais como: aumento do limite de resistência à fadiga, menor suscetibilidade ao fenômeno da fragilização por hidrogênio e propriedades mecânicas mais altas.
Materiais Base
Algumas propriedades requeridas pelas classes de parafusos são dadas pela Tabela (ISO 898-1, 2009E).
4.6 – 6.8 = aço carbono ou aço carbono com aditivos;
8.8 = aço carbono com aditivos ou ligas de aço revenido e temperado;
9.8 = aço carbono revenido e temperado;
10.9 = ligas de aço revenido e temperado;
12.9 = aço carbono com aditivos ou ligas de aço revenido e temperado;
Composição quimica: C=carbono; P=fósforo; S=enxofre; B=boro.
Materiais Base
De acordo com a classe de aço selecionada ou identificada, podem-se obter informações de propriedades mecânicas do aço em questão através desta tabela abaixo. Perceba que, em cada coluna de classe, existem diversos valores de propriedades mecânicas essenciais para se determinar um tipo de parafuso para um determinado trabalho especifico.
1.Resistência à tração, em MPa; 2.Menor resistência ao escoamento, em MPa; 3. Tensão em 0,2% não proporcional ao alongamento, em MPa; 4. Tensão em 0,0048d não proporcional ao alongamento para fixadores de tamanho completo, em MPa; 5. Tensão sob carga de prova, em MPa; 6. Alongamento percentual após a ruptura de corpos de prova usinados, em %; 7. Redução percentual da área após fratura de corpos de prova usinados, em %; 8. Alongamento após fratura de fixadores; 9. Rigidez da cabeça.
Materiais Base
Aqui no Brasil, a ABNT traz algumas tabelas que regulamentam os tipos de parafusos de cada tipo de material base, bem como suas propriedades mecânicas e seus limites de tração, torção, resistência e etc. Ao selecionar ou fabricar parafusos, pode-se escolher o aço de acordo com o trabalho a ser submetido pelo parafuso.
A tabela a seguir é semelhante à tabela anterior, mas traz informações adicionais não mencionadas anteriormente.
Arruelas
Um conjunto, mecanico ou não, fixado atraves de elementos de fixação pode receber varios tipos de fixadores. Os parafusos são muito comum e bastante utilizado nos dias de hoje. Porém, para se usar um parafuso como fixador, (em 99% dos casos) usa-se arruelas como complemento de um fixador (parafuso). Sua função basica é distribuir a força de aperto entre o parafuso e o conjunto montado (e porca, se tiver). Ou seja a arruela impede que o torque aplicado no parafuso fique concentrado em seu eixo ou num único ponto, evitando a quebra e/ou tensões do mesmo. Também tem como a função de atuar como elemento de trava, impedindo o afrouxamento do parafuso e porca de um conjunto montado. Pode ainda também proteger o material montado da deformação de força que provem do aperto do parafuso e melhorar o acabamento superficial na região de fixação.
Outras utilizações menos usuais são de que pode servir como espaçadores e dispositivos de bloqueio evitando possíveis solturas dos elementos fixados (em casos especiais).
As arruelas são, comumente, fabricadas de aço (ou não), têm formato de disco com um furo no meio que é por onde passa o parafuso. Lembrando que as arruelas dependem unicamente dos parafusos. A seleção do tipo e tamanho de arruela depende do tipo de parafuso usado e do tipo de fixação empregada no conjunto.
 
Como mencionado, a arruela é dependente do parafuso. Com isso, existem inúmeros tipos de arruelas em formato, tipo de material, tamanhos de diametro externo, espessura e etc.
Tipos de Arruelas
Arruela Lisa
Tem a função de distribuir a força de aperto entre o parafuso e o conjunto montado sobre a área da arruela. Pode também ser utilizada para merolhar o aspecto visual dos elementos de fixação. Utilizada em conjuntos com pequenas vibrações.
Arruela de Pressão
Tem um corte no meio que serve para atuar como uma “mola”, dando pressao à fixação. É utilizada em conjuntos onde há grandes esforços e vibrações. Serve de trava para que o parafuso não afrouxe e é muito empregada em conjuntos que são submetidos a variações de temperatura.
Tipos de Arruelas
Arruela DentadaMuito utilizada em equipamentos sujeitos a grandes vibrações, mas com pequenos esforços, como, eletrodomésticos, painéis automotivos, equipamentos de refrigeração e etc. Pode ter os dentes do lado interno ou do lado externo. Seus dentes são inclinados e funcionam como mola, encravando na cabeça do parafuso. Servem como trava também.
Arruela Serrilhada
Sua função é idêntica ao da arruela dentada e é usadas nos mesmos tipos de trabalho. Sua diferencia é que suporta esforços maiores. Seu desenho serrilhado pode ser interno ou externo.
Arruela Ondulada
Indicada para montagens submetidas a poucos esforços. Não possui cantos vivos, que evita riscos e danos à superfície já acabada do conjunto montado. Indicado para uso de conjuntos de chapas finas.
Tipos de Arruelas
Arruela de Trava com Orelha
Usada em casos específicos (porem bastante utilizada) tem como função um travamento permanente dos fixadores. Uma das pontas é dobrada contra a peça fixada e a outra é dobrada na cabeça do parafuso ou porca, evitando assim o afrouxamento dos fixadores.
Arruela Inclinada em forma de Cunha
Este tipo de arruela é utilizada em montagens com perfis, onde se necessita que os fixadores fiquem alinhados. As arruelas contem um ângulo que compensa o ângulo da peça, deixando a cabeça do parafuso e/ou porca paralelos em relação ao conjunto montado.
Existem outros tantos tipos de arruelas que são usadas em usos extremamente especificos e são comercializadas. Para efeito de estudo é necessario que se tenha conhecimento destas citadas anteriormente que são as mais usadas para o uso de conjuntos mecanicos metalicos ou não. Cada arruela tem sua particularidade e caracteristica que deve ser observada na hora da escolha num conjunto de fixadores. Lembrando que a arruela deve combinar com o parafuso, para uma perfeita fixação de determinado conjunto de montagem. O principal meio de fabricação de arruelas é a estampagem.
Normas para Arruelas
A exemplo dos parafusos, as arruelas também necessitam de uma padronização para garantir a combinação com os parafusos e a intercambiabilidade das mesmas. Para isso, órgãos internacionais desenvolveram tabelas normativas que padronizam as arruelas, como é listado a seguir:
• ASTM F436: Arruelas Circulares e Quadradas para Perfil (Alta Resistência).
• ANSI B 18.22.1: Arruelas Lisas Circulares (polegada).
• ANSI B18. 23.1: Arruelas para Perfil (polegada).
• ANSI B18. 21.1: Arruelas de Pressão (polegada).
• DIN 125/EN7089-7090: Arruelas Comuns e Tratadas Termicamente
(métricas).
• DIN 6916/EN 14399: Arruelas Circulares Pesadas Alta Resistência
(métricas).
Segue abaixo a tabela com as normas dos tipos de arruelas mais usadas atualmente:
DIN 434: Arruelas Quadradas/Cunha (métricas).
Normas para Arruelas
DIN 125: Arruelas lisa (métricas).
Normas para Arruelas
DIN 127: Arruelas de pressão (métricas).
Conclusão
Com base nas informações apresentadas até aqui, verificamos a grande importância dos elementos de fixação, mais especificamente os parafusos sextavados e arruelas.
Vimos que eles estão amplamente presentes em nosso dia-a-dia nos mais variados tipos de montagens, desde uma simples mesa domestica até em aviões ou em grandes peças de usinas ou até mesmo em minúsculas montagens como o interior de um computador.
Tudo isso se dá ao elevado avanço tecnológico que aprimora cada vez mais tudo ao nosso redor. Mesmo sendo uma tecnologia antiga, os parafusos foram ganhando forma e características um pouco diferente do de séculos passados, mas o conceito em si continua o mesmo. A forma de se fabricar os fixadores também evoluiu, se tornou rentável, mas também não o alterou. Quando se tornou rentável e “popular” houve a necessidade de uma padronização e organizações normativas atuaram e atuam até hoje em prol de uma organização de seleção e fabricação de fixadores, afim de garantir a intercambiabilidade.
Com as arruelas não foi diferente. Elas vieram para complementar os parafusos, dado a sua grande gama de utilização. Em alguns casos, só o parafuso não bastava e então vieram as arruelas. Seguindo a mesma linha de raciocinio, houve a necessidade de padronização e assim foi feito e é feito até hoje, fora a ampla variedade de tipos e modelos de arruelas que atendem as mais diversas necessidades.
Tudo isso destaca a importância de, ao menos, conhecer e se familiarizar com estes elementos de fixação, que são tão presentes em nossas rotinas.
Bibliografia
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