06V Uniões Parafusadas

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UNIÕES 
PARAFUSADAS
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S Parafusos
A união por elementos roscados permite a montagem e a desmontagem 
dos componentes quando necessário. 
Existe uma grande variedade de tipos de elementos roscados porém 
todos possuem uma parte comum que é a rosca.
No caso do parafuso, por exemplo, o corpo pode ser cilíndrico ou cônico, 
totalmente roscado ou parcialmente roscado. 
A cabeça pode apresentar vários formatos; porém, há parafusos sem 
cabeça.
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S - Parafuso de cabeça hexagonal (sextavada)
Em geral, esse tipo de parafuso é utilizado em uniões que
necessitam de um forte aperto, sendo este realizado com auxílio
de chave de boca ou de estria. Este parafuso pode ser usado
com ou sem porca. Quando usado sem porca, a rosca é feita na
peça.
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S - Parafusos com fenda
Muito empregado em montagens que não sofrem grandes 
esforços e onde a cabeça do parafuso não pode exceder a superfície da 
peça. São fabricados em aço, aço inoxidável, cobre, latão, etc.
* fenda de cabeça tronco-cônica (escareada)
* fenda de cabeça redonda
* fenda de cabeça escareada abaulada
* fenda de cabeça cilíndrica
* soberbos: aplicáveis em madeira, polímeros e afins.
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S - Parafuso prisioneiro
São parafusos roscados, em ambas as extremidades, utilizados quando 
necessita-se montar e desmontar frequentemente. Em tais situações, o 
uso de outros tipos de parafusos poderia danificar a rosca dos furos.
- Parafuso cabeça cilíndrica com sextavado interno (Allen)
Utilizado em uniões que exigem bom aperto, em locais onde o manuseio 
de ferramentas é difícil devido a falta de espaço. São normalmente 
fabricados em aço e tratados termicamente para aumentar sua 
resistência a torção.
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S Montagens de parafusos
• Parafusos passantes:
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 
contraporcas como acessórios.
Os parafusos passantes apresentam-se com cabeça ou sem cabeça.
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S Montagens de parafusos
• Parafusos não passantes:
São parafusos que não utilizam porcas. O papel de porca é 
desempenhado pelo furo roscado, feito numa das peças a serem unidas.
• Parafusos de travamento:
São usados para evitar o movimento relativo entre duas peças que 
tendem a deslizar entre si.
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S Materiais para parafusos
Os parafusos são fabricados em aço, aço inoxidável ou ligas de cobre e, 
mais raramente, de outros materiais. O material, além de satisfazer as 
condições de resistência, deve também apresentar propriedades 
compatíveis com o processo de fabricação, que pode ser a usinagem em 
tornos e roscadeiras ou por conformação como forjamento ou laminação 
(roscas roladas). A norma ABNT - EB - 168 estabelece as características 
mecânicas e as prescrições de ensaio de parafuso e peças roscadas 
similares, com rosca ISO de diâmetro até 39 mm, de qualquer
forma geométrica e de aço-carbono ou aço liga. Agrupa os parafusos em 
classes de propriedades mecânicas, levando em consideração os 
valores de resistência a tração, da tensão de escoamento e do 
alongamento. Cada classe é designada por dois nºs separados por um 
ponto. O primeiro nº corresponde a um décimo do valor em kgf/mm² , do 
limite de resistência a tração mínima exigida na classe; o segundo nº 
corresponde a um décimo da relação percentual entre a tensão de 
escoamento e a de resistência a tração, sendo estes os valores mínimos 
exigidos.
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S Acessórios
• Porcas:
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 porca está sempre ligada a um 
parafuso. A parte externa tem 
vários formatos para atender a 
diversos tipos de aplicação. 
Assim, existem porcas que servem
tanto como elementos de fixação 
como de transmissão.
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S Acessórios
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S Acessórios
• Arruelas:
Elemento de fixação 
responsável pela distribuição 
uniforme da força de aperto 
de parafusos e, em alguns 
casos, garantir que o mesmo 
não se solte devido ao efeito 
de vibrações, agindo desta 
forma, como elemento de 
trava.
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S Acessórios
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S Acessórios
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S Roscas
A rosca é formada por um ou mais filetes em forma de hélice. Podemos 
definir a hélice como sendo uma curva descrita num cilindro através de 
um ponto animado de dois movimentos uniformes:
• Movimento de rotação em torno do eixo do cilindro;
• Movimento de translação paralelo ao eixo do cilindro.
Podemos resumir as propriedades de uma rosca da seguinte maneira:
• A qualquer instante as distâncias percorridas em rotação e translação 
são proporcionais.
• Duas roscas tendo os mesmos avanços, sentido de giro e diâmetro 
podem coincidir e correr uma sobre a outra girando no cilindro gerador.
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S O Ø de flanco ou Ø primitivo (dp, Dp) de uma rosca cilíndrica é o Ø de um 
cilindro coaxial imaginário que intercepta a superfície da rosca de tal 
forma que a distância em uma geratriz do cilindro, entre os pontos onde 
esta encontra os flancos opostos do vão da rosca é igual a metade do 
passo da rosca.
O Ø maior (d, D) de uma rosca é o Ø de um cilindro coaxial imaginário 
que toca a crista de uma rosca externa ou a raiz de uma rosca interna.
O Ø menor ou Ø de raiz para roscas externas (dr, Dr) é o Ø de um 
cilindro que tangencia a raiz de uma rosca externa.
A crista de uma rosca é a parte proeminente de uma rosca, tanto interna 
como externa.
A raiz é o fundo do sulco entre de dois flancos de uma rosca, tanto 
interna como externa.
Os flancos de uma rosca são as superfícies que unem a crista e a raiz.
O ângulo do filete (α) é o ângulo entre os flancos, medido num plano 
axial. O passo (P) de uma rosca é uma distância, medida paralelamente 
aoseu eixo, entre pontos correspondentes em perfis de filetes 
adjacentes, no mesmo plano axial.
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S Roscas
Diâmetro Maior
Diâmetro Primitivo
Diâmetro Menor
Passo p
Raiz
Crista
Chanfro
Ângulo de
filete 2a
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S Classificação das roscas
Podemos classificar as roscas de quatro maneiras:
• Pela forma do perfil:
– Triangulares (de diferentes ângulos);
– Quadradas e retangulares;
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S Classificação das roscas
– Trapezoidais (de diferentes ângulos);
Rosca Acme: 2a = 29º.
– Arredondadas e circulares.
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S Classificação das roscas
• Pelo sentido da hélice:
• Pelo número de hélices independentes e paralelas:
– Rosca simples de uma entrada;
– Rosca múltipla de duas ou mais entradas.
• Pela localização da rosca na peça:
– Roscas externas (parafusos e fusos);
– Roscas internas (porcas).
Rosca direita Rosca esquerda
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S Classificação das roscas
- Número de Entradas
Parafusos que dispõem de roscas com mais de uma entrada tem seu 
avanço (l) igual ao produto do passo (p) pelo número de entradas de 
rosca.
1 entrada 2 entradas 3 entradas
L = n . p
LL L
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S Rosca Métrica ISO (perfil triangular)
A rosca métrica ISO, de perfil triangular, caracteriza-se por:
• Dimensões em milímetros;
• Perfil triangular;
• Ângulo da rosca 2a = 60°
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S Rosca Unificada (Unified)
Em Novembro de 1948 um acordo entre a Inglaterra, os Estados Unidos 
e Canadá adotou a rosca Unificada como único padrão para todos os 
países que usam a polegada como unidade. 
Em 1965 a BSI (British Standards Institution) lançou uma política de 
orientação na qual as organizações deveriam considerar as roscas BSW, 
BSF e BA como obsoletas. A primeira escolha para substituição para 
novos Projetos seria a rosca métrica ISO, sendo a rosca ISO com 
medidas em polegadas (Unificada) a segunda escolha.
A rosca unificada possui perfil triangular igual ao perfil ISO. Suas 
dimensões são padronizadas em polegadas.
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S Comprimento de Rosca em Parafusos UNS
Comprimento de Rosca em Parafusos ISO
Lrosca
Lrosca
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S Devemos tomar cuidado com alguns fatores que podem comprometer as 
uniões por meio de parafusos:
1. O desconhecimento exato das forças externas a serem aplicadas. 
Devemos reduzir a tensão admissível.
2. Aperto incorreto do parafuso.
• Parafusos pequenos podem ser facilmente degolados. 
Devemos utilizar material de alta resistência ou reduzir a tensão 
admissível;
• Parafusos grandes normalmente não são suficientemente 
apertados;
• Em junções com vários parafusos o aperto normalmente não é 
uniforme o que acarreta uma má distribuição das cargas. Devemos usar 
um torquímetro ou outros sistemas de controle de pré-carga.
3. Apoio irregular do parafuso (apenas um lado) adicionando tensões de 
flexão.
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S Área sob Tração
• Roscas UNS (polegada)
• Roscas ISO (métricas)
Sendo:
d = diâmetro externo dp = diâmetro primitivo dr = diâmetro de raiz
N = número de filetes por polegada
p = passo em milímetros
N
dd p
649519,0

N
ddr
299038,1

pdd p  649519,0 pddr  226869,1
2
24 





 

rp
t
dd
A

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S Resistência de Parafusos Padronizados
• A seleção dos parafusos deve estar conforme a
Resistência de Prova ou Proof Strength (Sp) definida por
institutos reconhecidos como SAE, ASTM ou ISO;
• A Resistência de Prova define a tensão, a partir da qual, o
material começa a apresentar deformação permanente.
• Parafusos de fixação costumam receber uma pré-carga
trativa proveniente do torque de montagem.
• Sugerem-se os seguintes valores de pré-carga:
– Parafusos em montagem permanente: 0,8 ≤ Fi ≤ 0,9 . Fp
– Parafusos com desmontagens frequentes: 0,7 ≤ Fi ≤ 0,8 . Fp
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S Parafusos solicitados a tração sem carga inicial
Neste caso, o parafuso não sofre força devido ao aperto inicial, sendo 
tracionado apenas pela carga externa.
t
e
t
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
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S - Parafusos sob solicitações de cargas excêntricas
* A cota a deve ser tão pequena quanto possível e b > a
* Um material de base muito rígido irá deformar-se conforme (b)
* A deflexão ilustrada em (c) demonstra uma flexibilidade excessiva do 
material de base e uma separação de junta com cargas baixas, assim, 
sugere-se que a espessura de flanges deve respeitar: 1,5d ≤ h ≤ 2,5d
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S Parafusos solicitados a tração com carga inicial
Neste caso, o parafuso estará sujeito ao esforço produzido pela carga 
aplicada externamente e também a uma força de pré carga (Fi) 
produzida pelo torque de aperto.
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S Rigidez dos Parafusos e do Material Sujeitado
EA
LF



L
EAF
k



• Em junções com duas ou mais peças, a rigidez total fica:
ntotal kkkk
1111
21
 
• O parafuso ao lado tem sua rigidez definida pela equação:
bb
s
bt
t
b EA
L
EA
L
k

1
• A junta ao lado tem sua rigidez definida pela equação:
22
2
11
11
mmmmm EA
L
EA
L
k

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S Fator de Rigidez do Material Sujeitado













 
 2
2
32
24
furom d
dd
A

lb = lm + 2tw
d2 = 1,5d
d3 = 1,5 d + lm tan f
(a) Modelo parafuso-frusta
f
d3
d2
tw
lm
tw
d
lm = t1 + 0,5t2 se t2 < d
lm = t1 + 0,5d se t2 ≥ d
lb = lm + tw
d2 = 1,5d
d3 =1,5 d + lm tan f
(b) Frusta de rosca cega
f
d3
d2
tw
lm
t2
d
t1
A maioria dos autores 
adotam f = 30º
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S Fator de Rigidez do Material Sujeitado
Shigley indica na Figura 8-16 os resultados gráficos de rigidez obtidos 
por vários autores e também por análise de elementos finitos (AEF). Os 
pontos em vermelho são obtidos pelo método indicado neste material, 
considerando um diâmetro de furo 10% maior que o diâmetro do 
parafuso.
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S Dimensionamento para carregamento estático
bm PPP 
mim PFF 
bib PFF 
• Desde que a junta não se separe (Fm > 0), o D
será igual para o parafuso e para a junta:
b
b
m
m
k
P
k
P
D Logo: P
kk
k
P
bm
b
b 


• Assim se define a Constante de Rigidez da Junta (C) 
PCPb    PCPm  1
• A força total suportada pelo parafuso e junta fica:
PCFF ib    PCFF im  1
• Carga de separação da junta:
C
F
P io


1
• Coeficiente de segurança à 
falha por separação da junta:
 CP
F
P
P
N ios


1
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P
A
R
A
F
U
S
O
S
 –
P
O
R
C
A
S
 -
A
R
R
U
E
L
A
S Dimensionamento para carregamento dinâmico
m
2
)()( mínbmáxb
alt
FF
F


2
)()( mínbmáxb
méd
FF
F


t
alt
fanfa
A
F
KK  
t
méd
fmmnfmm
A
F
KK  
Coeficiente de segurança à 
fadiga segundo o critério de 
Googman Modificado
 
  autime
iute
f
SS
SS
N





Dureza Brinell Grau SAE 
(UNS)
Classe 
(ISO)
Roscas 
Laminadas
Roscas 
cortadas
< 200 (recozido) ≤ 2 ≤ 5.8 2,2 2,8
> 200 (endurecido) ≥ 4 ≥ 6.6 3,0 3,8
Valores de Kf
mn
anfy
fm
KS
K

.

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P
A
R
A
F
U
S
O
S
 –
P
O
R
C
A
S
 -
A
R
R
U
E
L
A
S Aplicação de Pré Carga (Fi) em Parafusos de Fixação
Com base nos gráficos anteriores percebe-se que garantir que um
parafuso receba uma pré carga adequada é muito importante para que
ele desempenhe bem a sua função.
Esta pré carga é atingida quando o parafuso sofre uma elongação
 que pode ser facilmente calculada, mas dificilmente pode ser medida.
Uma forma de garantir a pré carga é controlar o nível de torque
aplicado durante o aperto do parafuso.
Brake e Kurtz publicaram resultados de vários ensaios de torque e
observaram que, para os mais variados casos, a equação abaixo pode
ser utilizada para relacionar o torque com a pré carga de parafusos.
Sendo:
T = torque
K = coeficiente de torque
Fi = pré carga
d = diâmetro nominal do parafuso
dFKT i ..
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P
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R
A
F
U
S
O
S
 –
P
O
R
C
A
S
 -
A
R
R
U
E
L
A
S Referências Bibliográficas
KLEBANOV, Boris M., BARLAM, David M., NYSTROM, 
Frederic E., “Machine Elements – Life and Design”. CRC 
Press. 2007.
NIEMANN, G. “Elementos de Máquinas”, 1971
NORTON, Robert L. “Projeto de Máquinas”, 2004
SHIGLEY, J. E., MISHCKE, C.R. “Projeto de Engenharia 
Mecânica”, 2006 
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