Elementos de fixação: Parafuso de fixação e suas tensões

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Estão disponíveis comercialmente, possuindo diferentes padrões, tamanhos e materiais
Conseguem unir componentes de materiais idênticos ou diferentes
Consegue ser instalados através de ferramentas manuais padronizadas ou mecânicas
Possuem uma união não permanente, isso quer dizer que podem ser facilmente removidos, sem
necessidade de serem danificados, diferente de uma solda
Vaso de Pressão
Estruturas Metálicas
Flanges de Tubulações
Parafuso de cabeça sextavada
Utiliza chave de boca
Parafuso de cabeça cilíndrica com sextavado interno
Utiliza chave de allen
Utilizado para fixação quando precisa aguentar muito força
Parafuso de cabeça chata com fenda
Utiliza chave de fenda
Parafuso de cabeça oval com fenda
Utiliza chave de fenda
Elemento de Fixação Roscados
Os elementos de fixação roscados são utilizados na união de componentes e montagem de máquinas e
estruturas
Exemplo de Aplicação
 
 
Parafuso de Fixação
Classificação em relação a cabeça
Parafuso de cabeça arredondada com fenda
Utiliza chave de fenda
Parafuso de cabeça Philips
Utiliza chave Philips
Parafuso + Porca + Arruela
Parafuso de Máquina
É feito uma rosca no elemento que vai ser fixado
Apenas é feito rosca na parte inferior, pois caso seja feito nas duas partes que estão sendo fixadas
pode ocorrer de as roscas não concedi e as chapas não encostarem por causa da diferença de passo
Não se utiliza porca
Prisioneiro
O parafuso não possui cabeça
Possui porca dos dois lados do parafuso
Tipos de Fixação
 
Porca hexagonal padroniza ou sextava
Porca hexagonal de pressão
Porca hexagonal de castelo
Porca hexagonal de cúpula ou cega
Porca de borboleta
TIPOS de Porcas 
 
As roscas dos parafusos de fixação normalmente são roscas triângulares
Possuindo três diferentes padrões: Métrico, Whitworth e Americano
Em todos os padrões existe a rosca fina
Essa rosca possui um passo menor, consequentemente um perfil menor
Normalmente utilizada quando tem uma maior tensão inicial de aperto
Roscas para tubos
Uma rosca para tubos possui uma medida diferente
O diâmetro externo do tubo não é igual a medida da rosca
O diâmetro interno é aproximadamente a medida da rosca
A maioria dos livros é americano ou métrico 
Sistema Iso
Quando o passo é normal não se especifica, apenas quando é passo fino que é dito
Angulo de inclinação dos filetes: 60º
Sistema Americano
Pode ser: 
UNC - Rosca Normal
UNF - Rosca Fina
UNPS - Rosca para tubos com roscas paralelas
UNPT - Rosca para tubos com rosca cônica
Angulo de inclinação dos filetes: 60º
Sistema Whitworth
Pode ser:
BSW - Rosca Normal
BSF - Rosca Fina
BSP - Rosca para tubos com roscas paralelas
BSPT - Rosca para tubos com rosca cônica
Ângulo de inclinação dos filetes: 55º
Roscas
ISO
Tabelas das dimensões das roscas
 
Americano
 
Quando é aplicado tensões nas roscas ocorre um cisalhamento no seus filetes, isso pode ocasionar no
rasgamento deles
Distribuição de carga não uniforme
 Isso ocorre por existir um espaçamento entre os filetes da porta e os filetes do parafuso 
A carga que cada filete suporta vai diminuindo conforme mais distante ele está do inicio
Os dois primeiros pares de filete suportam 80% da carga, sendo os mais prováveis de falhar
Quanto mais justo o parafuso maior é a distribuição de carga
Uma falha por cisalhamento envolve o rasgamento de filetes da porca e do parafuso
Cálculos
Tensão de Cisalhamento: 
Área de cisalhamento do parafuso:
Área de cisalhamento da porca:
Depois de realizar os cálculos da tensão de cisalhamento se compara a tensão achada com a tensão
admissível dos materiais e assim se escolhe o material mais adequado
Espessura da porca
Roscas ISO, Americana ou ACME com diâmetro menor que 1 polegada
A espessura mínima da porca: 0,5 . diâmetro do parafuso
 
Roscas ACME com diâmetro maior que 1 polegada 
Espessura recomendavel: 0,6 . diâmetro do parafuso
O material do parafuso e da rosca precisa ser o mesmo para as equações acima funcionar
Essas equações fazem com que a porca tenha uma resistência ao rasgamento maior que a resistência
à tração do parafuso
Tensões no Parafuso de Fixação
Existe tensões no corpo do parafuso e nas roscas do parafuso e da porca, é necessário entender e
calcular cada uma
Tensão de cisalhamento na rosca
Comprimento da rosca no Furo
Quando o parafuso é rosqueado a um furo rosqueado em lugar de uma porca
Metrificar o comprimento da rosca é necessário nessas situações
Para combinações de material
Recomendasse que o comprimento da rosca no furo seja igual ao diâmetro nominal da rosca
Para parafuso de aço em ferro fundido, latão ou bronze
Comprimento utilizado: 1,5 . diâmetro do parafuso
Para parafusos de aço em alumínio
Comprimento utilizado: 2 . diâmetro do parafuso 
No corpo do parafuso pode se ter tensão de torsão, tensão axial e tensão de cisalhamento
Tensão Axial no Parafuso
Parafusos de fixação normalmente possui apenas carga axial de tração
Tensão de Torção
Ocorre quando gira a cabeça do parafuso ou a porca
O torque depende do atrito entre o parafuso e a porca
Parafusos enferrujados
Quando o parafuso está enferrujado, não foi lubrificado, e você tenta aplicar uma tensão de torção
ele normalmente quebra. Isso ocorre pois o torque aplicado torce o parafuso
Quando lubrificamos a porca e o parafuso uma porção menor do torque é transmitida ao parafuso e
uma maior é absorvida entre a porca e a superfície que foi introduzido o parafuso
Tensões no parafuso
 
Ocorre tração no parafuso e compressão na junta
Força aplicada
Área de tração - Consegue em tabela
Espaço que separa duas chapas unidas
Tensão de Cisalhamento
Gerada pela aplicação de forças em sentido contrários, mas com mesma direção
Essa força causa deformação, tensão de corte, tensão tangencial
Normalmente não se utiliza parafusos para aguentar tensões cisalhantes, a não ser em estrutura
metálicas