Parafusos e Roscas
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ELEMENTOS DE
MÁQUINAS
PARAFUSOS E ROSCAS
PARAFUSOS E ROSCASPARAFUSOS E ROSCAS
PARAFUSOS E ROSCAS
Antenor Vicente da Silva Carmélio
CET – 2006
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Parafusos e Roscas: Guia Completo com Exercícios Práticos, Manuais, Projetos, Pesquisas de Elementos de Sistemas de Engenharia
LIVRO DE APOIO AO ESTUDO DA MATÉRIA DE ELEMNTOS DE MÁQUINAS
Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas
2019
1 / 26
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ELEMENTOS DE
MÁQUINAS
PARAFUSOS E ROSCASPARAFUSOS E ROSCASPARAFUSOS E ROSCASPARAFUSOS E ROSCAS
Antenor Vicente da Silva Carmélio CET – 2006
Parafusos:
- Partes de um parafuso
- Rosca direita e esquerda
- Rosca simples ou Múltipla
- Identificação
- Aplicação
- Formulário
- Medição de roscas
- Sistemas de roscas
- Cálculos ____________
- Exercícios ____________
Rosca simples ou múltipla
Pode-se fabricar simultaneamente um, dois ou
mais sulcos sobre o mesmo cilindro, dando
lugar a parafusos de rosca simples, dupla,
tripla... conforme o número de sulcos
fabricados podendo ser um, dois, três...
A mais empregada é a rosca simples,
reservando as roscas múltiplas para
mecanismos que ofereçam pouca resistência ao
movimento e aos que desejam obter um
avanço rápido com um número de voltas
mínimo (mecanismos de aperto).
Identificação
Todo parafuso se identifica mediante 5 características básicas: Cabeça, diâmetro,
comprimento. Perfil da rosca e passo da rosca.
A cabeça permite sujeitar o parafuso ou imprimir o movimento giratório com ajuda de
ferramentas adequadas (As mais usuais são chaves fixas, ou inglesas, fendas ou chaves
Allen). (As mais usuais são de forma hexagonal ou quadrada, mas também existem
outras).
- O Diâmetro do parafuso é medido na zona da
rosca, podendo ser milímetros ou em
polegadas.
- O Comprimento do parafuso é a medida da
rosca e corpo juntos.
- O Perfil de rosca faz referência ao perfil do filete com que foi fabricado o
parafuso; os mais empregados são: ·.
As roscas em “V” aguda são empregadas para instrumentos de precisão (parafuso
micrométrico, microscópio...) A Witworth e a métrica se empregam para Sujecion
(sistema parafuso e porca); a redonda para aplicações especiais (As lâmpadas e porta
lâmpadas levam esta rosca); a quadrada e a trapezoidal se empregam para a
transmissão de potência ou movimento (grifos, morsas, tornos...); as de dentes de
serra recebem precisão somente em um sentido e se usa para aplicações especiais
(mecanismos onde se queira facilitar o giro em um sentido e dificultar em outro).
- O passo da rosca é a
distância que existe entre
duas cristas
consecutivas. Se o
parafuso é de uma rosca
simples corresponde ao
avanço sobre a porca
com uma volta completa.
Se for de rosca dupla o
avanço será igual ao
dobro do passo.
É importante saber que segundo o perfil da rosca se define o tipo da rosca. Os mais
comuns para aplicação são a Whitworth e a métrica. Estes tipos de roscas estão
normalizados, o que quer dizer que as dimensões de diâmetro, passo, ângulo do filete
forma da crista e da raiz etc., já estão predefinidas.
Designa-se a rosca métrica, mediante a letra M maiúscula, seguido do diâmetro do
parafuso (em milímetros) assim M8 faz referencia a uma rosca métrica de 8 mm de
diâmetro.
Se o parafuso é métrico de rosca fina (tem um passo menor que o normal) a
designação se faz juntando o passo a nomenclatura anterior. Por exemplo: M20 x 1,
faz referência a um parafuso de rosca métrica de 20 de diâmetro e 1,5 mm de passo.
Aplicação
O parafuso é na realidade um mecanismo de transmissão (desplazamiento) (o sistema
parafuso porca transforma um movimento giratório em
um longitudinal), porém sua utilidade básica é da
união desmontável de objetos, dando lugar a duas
formas práticas de uso:
Combinado com uma porca, permite comprimir
entre esta e a cabeça do parafuso as peças que
queremos unir. Neste caso o parafuso é usual colocar
arruelas com dupla função: Proteger as peças e evitar
que a união se afrouxe devido a vibrações.
diâmetro menor da porca (furo): D1 =d - 1,0825P. diâmetro efetivo da porca (Æ médio): D2 =d2. altura do filete do parafuso: he = 0,61343P. raio de arredondamento da raiz do filete do parafuso: rr e = 0,14434P. raio de arredondamento da raiz do filete da porca: rr i = 0,063P.
Rosca witworth
(triangular normal e
fina)
a = 55º
P= 1”.
nºde filetes
hi =he = 0,6403 P
rr i =rre = 0,1373 P
d=D
d1=d - 2he
D2 =d2 = d - he
Medições de rosca
O primeiro procedimento para calcular roscas consiste na medição do passo da rosca
Para obter essa medida, podemos usar pente de rosca, escala ou paquímetro.
Esses instrumentos são chamados verificadores de roscas e fornecem a medida do passo
em milímetro ou em filetes por polegada e, também, a medida do ângulo dos filetes.
Sistemas de rosca
As roscas de perfil triangular são fabricadas segundo três sistemas normalizados: o
sistema métrico ou internacional (ISO), o sistema inglês ou whitworth e o sistema
americano.
No sistema métrico as roscas são determinadas em
milímetros. Os filetes têm forma triangular, ângulo de
60º, crista plana e raiz arredondada.
No sistema whitworth são dadas em
polegadas. Nesse sistema, o filete tem a forma
triangular, ângulo de 55º, crista e raiz
arredondadas.
O passo é determinado dividindo-se uma
polegada pelo número de filetes contidos em
uma polegada.
No sistema americano as medidas são expressas em polegadas. O filete tem a forma
triangular, ângulo de 60º, crista plana e raiz arredondada.
Nesse sistema, como no whitworth, o passo também é determinado dividindo-se uma
polegada pelo número de filetes contidos em uma polegada.
Nos três sistemas, as roscas são fabricadas em dois padrões: normal e fina.
A rosca normal tem menor número de filetes por polegada que a rosca fina.
No sistema whitworth, a rosca normal é caracterizada pela sigla BSW (british standard
whitworth - padrão britânico para roscas normais). Nesse mesmo sistema, a rosca fina é
caracterizada pela sigla BSF (british standard fine – padrão britânico para roscas finas).
No sistema americano, a rosca normal é caracterizada pela sigla NC (national coarse) e a
rosca fina pela sigla NF (national fine).
Cálculos de roscas triangulares métrica normal
diâmetro externo: 8 mm
Passo: 1,25 mm
Fórmula: d2 = d - 0,6495 P
Exemplo - Calcular a folga (f) de uma rosca métrica normal de um parafuso cujo
diâmetro maior (d) é de 14 mm e o passo (p) é de 2 mm.
Fórmula: f = 0,045 P
Substituindo os valores:
f = 0,045 2
f = 0,09 mm
Portanto, a folga entre a raiz do filete da porca e a crista do filete do parafuso é de 0,
mm.
Exercício 3
Calcule a folga (f) de uma rosca métrica normal de um parafuso cujo diâmetro maior (d)
é de 10 mm e o passo (p) é de 1,5 mm.
Fórmula: f = 0,045 P
Exemplo – Calcular o diâmetro maior de uma porca com rosca métrica normal, cujo
diâmetro maior do parafuso é de 8 mm e o passo é de 1,25 mm.
Fórmula: D = d + 2f
Calcula-se, primeiro o valor de f cuja fórmula é f = 0,045 P.
Portanto: f = 0,045 1,
f = 0,
Substituindo os valores de f na fórmula:
D = 8 + 2 0,
D = 8 + 0,
D = 8,11 mm
Portanto, o diâmetro maior da porca é de 8,11mm.
Exercício 4
Calcular o diâmetro maior de uma porca com rosca métrica normal cujo diâmetro maior
do parafuso é de 16 mm e o passo é de 2 mm.
Fórmula: D = d + 2f
MÉTRICA GROSSA 60º
Rosca
Métrica.
Diâm. Da
broca p/
roscar
diâm. Da
broca
passante
Passo
M1 0,75 1,30 0,
M2 1,60 2,50 0,
M3 2,50 3,60 0,
M4 3,30 4,80 0,
M5 4,20 5,80 0,
M6 5,00 7,00 1
M8 6,70 9,00 1,
M10 8,40 11,50 1,
M12 10,00 14,00 1,
M14 11,75 16,00 2
M16 13,75 18,00 2
M18 15,25 20,00 2,
M20 17,25 23,00 2,
M22 19,25 25,00 2,
M24 20,75 27,00 3
M27 23,75 30,00 3
M30 26,00 33,00 3,
M36 31,50 39,00 4
M42 37,00 45,00 4,
POLEGADA GROSSA (UNC-55º)
Rosca em
Pol.
Diâm. ext.
em mm.
Diâm. Da
broca p/
roscar
diâm. Da
broca
passante
Números
de fios/pol.
1/8 3,175 2,60 3,60 40
5/32 3,969 3,10 4,80 32
3/16 4,762 3,70 5,50 24
1/4 6,350 5,10 7,50 20
5/16 7,938 6,50 9,50 18
3/8 9,525 7,90 10,50 16
7/16 11,113 9,25 13,00 14
1/2 12,700 10,50 15,00 12
5/8 15,876 13,50 18,00 11
3/4 19,500 16,50 22,00 10
7/8 22,226 19,25 25,00 9
1 25,400 22,00 28,00 8
1,1/4 31,750 27,75 35,00 7
1,1/2 38,100 33,50 42,00 6
1,3/4 44,452 39,00 48,00 5
2 50,802 44,50 55,00 4,1/
POLEGADA ROSCA FINA (UNF-60º)
Rosca em
Pol.
Diâm. ext.
em mm.
Diâm. Da
broca p/
roscar
diâm. Da
broca
passante
Números
de fios/pol.
5 3,175 2,50 4,00 44
6 3,505 2,80 4,20 40
8 4,166 3,40 5,00 36
10 4,826 4,00 5,50 32
12 5,486 4,60 6,50 28
1/4 6,350 5,40 7,25 28
5/16 7,938 6,80 9,00 24
3/8 9,525 8, 50 10,50 24
7/16 11,113 9,80 12,50 20
1/2 12,700 11,50 15,00 20
5/8 15,875 14,75 18,00 18
3/4 19,050 17,50 22,00 16
7/8 22,225 20,50 25,00 14
1 25,400 2 3,75 28,00 14
1,1/8 28,575 26,50 32,00 12
1,1/4 31,750 29,75 35,00 12
1,1/2 38,100 36,00 42,00 12
Momentos torçores (torques)
para atingir força de aperto igual a 80% da carga de prova.
Rosca normal – N.m
Rosca (d) Classe de propriedades
4.8 5.8 8.8 9.8 10. M M3, M
M
M
M
M
M
M
M
M
M
M
M
M
M
M
M
M
M
Rosca fina – N.m
Rosca (d) Classe de propriedades
4.8 5.8 8.8 9.8 10. M8x M10x M10x1,
M12x1, M12x1, M14x1,
M16x1, M18x1, M20x1,
M22x1, M24x M27x
M30x M33x M36x M39x
O valores são orientativos e se baseiam em condições médias de atrito aço com aço.
A utilização de revestimentos anticorrosivos poderá alterar substancialmente os
resultados.
Para aplicações críticas, os valores deverão ser aferidos com a utilização de aparelho (*)
para determinação de esforço axial na haste do parafuso.
(*) Skidmore – Wilhelm ou similar
Parafusos Série Polegada
SAE J429 – Características mecânicas
Classe de resistência
Resistência à tração mínima N/mm²
Tensão escoamento mínima N/mm²
Tensão de deformação não proporcional mínima N/mm²
Alongamento após ruptura % min
Tensão sob carga de prova N/mm²
Dureza
Grau 1 414 249 18 230 70-100 HRB Grau2 D≤3/4”^
511 393 18 380 80-100 HRB
D>3/4” 414 249 18 230 70-100 HRB
Grau 5
D≤1” 828 635 14 586 25-34 HRC
D>1” 725 559 14 510 19-30 HRC
Grau 8 1035 897 12 830 33-39 HRC
Cargas de prova – Parafusos série Polegada rosca grossa UNC
Rosca (d)
Seção resistente nominal As,nom mm^2
Classe de propriedades Carga de prova (A (^) S,nom x Sp), N Grau 1 Grau 2 Grau 5 Grau 8 ¼ - 20 5/16 – 18
Cargas de prova – Parafusos série polegada rosca fina UNF
Rosca (d)
Seção resistente nominal As,nom mm^2
Classe de propriedades Carga de prova (AS,nom x Sp), N Grau 1 Grau 2 Grau 5 Grau 8 ¼ - 28 5/16 – 24 3/8 – 24
Parafusos ASTM
ASTM A
Classe Bitolas
Resistência à tração N/mm²
Tensão Escoamento mínima N/mm²
Tensão sob carga prova N/mm²
Dureza Cabeças Aplicação/Observação
Grau A ¼” – 4” 414 min. 69-100 HRB Sext. Uso geral. Grau B 414 - 690 69-95 HRB Sext. S/ cabeça
Flanges de tubulações em ferro fundido. Grau C 400 - 550 250. S/ cabeça Ancoragem em estruturas.
ASTM A
Tipo 1 ≤ 1” 827 min 635 586 25-34 HRC Sext. Pesada
Montagem de estruturas Tipo 2 Excluído em Nov
Tipo 3 > 1” – 1.1/2” 724 min 559 510 19-30 HRC
Aço c/ resistência a intempéries. Montagem de estruturas.
ASTM A394 (*)
Tipo 0
510 min. 80–100 HRB
Sext. Quadrada
Aço baixo C zincado. Montagem torres transmissão e similares.
Tipo 1
827 min. 25-34 HRC
Aço médio C temp.e reven. zincado. Montagem torres transmissão e similares.
Tipo 2
Aço baixo C martensitico zincado. Montagem torres transmissão e similares.
Tipo 3
Aço c/ resistência a intempéries. Temp.e reven. Montagem de estruturas.
(*) ASTM A 394 prescreve prova de cisalhamento quando solicitado pelo cliente.
ASTM A
Tipo 1
¼”- 1” 825 min. 635 585 25-34 HRC Sext. S/ cabeça
Uso geral Alta resistência
725 min. 560 510 19-30 HRC
1.1/2”- 3” 620 min. 400 380 -
Tipo 2 ¼” – 1” 825 min. 635 585 25-34 HRC Uso geral Aço baixo C martensitico.
ASTM A
Tipo 1
1035 - 1173 897 827 33-38 HRC
Sext. Pesada
Aço liga Montagem estruturas.
Tipo 2
Aço martensitico. Montagem estruturas. Bitolas ½”- 1”
Tipo 3
Aço resistente a intempéries Montagem estruturas.
ASTM F593 (Aço Inoxidável)
Marcação Condição Material
Resistência à tração N/mm²
Tensão escoamento mínima N/mm²
Dureza Bitola
F 593 C (^) Conformado a frio
Austenítico 304 ou similar
690 - 1035 448 95 HRB-32 HRC ¼”- 5/8”
F 593 D 586 - 965 310 80 HRB-32 HRC >5/8”- 1.1/2”
F 593 G (^) Conformado a frio
Austenítico 316 ou similar
690 - 1035 448 95 HRB-32 HRC ¼” – 5/8”
F 593 H 586 - 965 310 80 HRB-32 HRC >5/8”- 1.1/2”
F 593 V (^) Conformado a frio
Ferrítico 430 ou similar
414 - 724 276 75-98 HRB ¼” – 5/8”
F 593 W 379 - 690 207 65-95 HRB >5/8”- 1.1/2”
F 593 P
Temperado Revenido A 565ºC min (^) Martensitico 410 ou similar
759 - 966 621 20-30 HRC ¼” – 1.1/2”
F 593 R
Temperado Revenido A 274ºC min
1104 - 1310 827 34-45 HRC ¼” – 1.1/2”
ASTM F 468 (não ferrosos)
F 468 B
Conformado a frio
Latão ASTM 270 414 - 621^345 55-80 HRF^ Todas
ISO 3506-1 (Aço Inoxidável)
A2 - 70
Conformado a frio
Austenitico 304 ou similar 700 min 450 ≤ M 24
A4 - 70 Conformado a frio
Austenitico 316 ou similar 700 min (^450) ≤ M 24
F1 - 60 Conformado a frio
Ferritico 430 ou similar 600 min 410 180-285 HV ≤ M 24
C1 - 70 Temperado revenido
Martensitico 410 ou similar 700 min 410 20-34 HRC Todas
C1 - 110
Temperado revenido 275ºC min
Martensitico 410 ou similar 1100 min^820 36-45 HRC^ Todas