Diferentes tipos de roscas de parafusos

Os parafusos são parte integrante de muitos dispositivos e estruturas mecânicas, permitindo a união e a fixação de diferentes componentes. No entanto, as roscas dos parafusos são mais variadas do que parece à primeira vista. Foram desenvolvidos diferentes modelos de roscas de parafuso para se adequarem a diversas aplicações e requisitos. Compreender os diferentes tipos de roscas é importante para os engenheiros e técnicos seleccionarem a configuração de rosca ideal para uma determinada tarefa.

Noções básicas sobre roscas de parafusos

Quando se lida com roscas de parafusos, está-se essencialmente a olhar para uma estrutura em hélice concebida para converter movimentos rotativos em lineares ou para fixar objectos. A compreensão dos termos básicos ajudá-lo-á a identificá-los e a utilizá-los eficazmente.

O passo é a distância entre dois pontos correspondentes em roscas adjacentes. É crucial para a montagem, uma vez que os passos correspondentes garantem que as roscas podem encaixar corretamente.

O diâmetro de um parafuso refere-se ao tamanho do parafuso. O diâmetro maior é o maior diâmetro (d、D) da rosca, enquanto o diâmetro menor (d1、D1) é o mais pequeno.

A raiz é a parte inferior do fio - entre dois flancos do fio - e a crista é a parte superior do fio.

Vamos falar sobre o avanço de uma rosca de parafuso. Se tiver uma rosca de início único (uma hélice), o avanço é igual ao passo. No entanto, para uma rosca de início múltiplo (mais do que uma hélice), o avanço é igual ao passo vezes o número de inícios.

O ângulo da rosca é o ângulo entre os flancos da rosca, que pode afetar a resistência e a capacidade de carga. Nos parafusos mais comuns, este ângulo é de 60 graus, mas pode variar.

Normas do sistema de rosca

Compreender as diferentes roscas padrão é essencial para os seus projectos que envolvem parafusos e elementos de fixação. Vamos explorar as normas mais utilizadas, garantindo que selecciona o tipo certo para o seu trabalho.

Norma de rosca unificada (UTS)

A norma Unified Thread Standard é predominante, especialmente nos Estados Unidos e no Canadá. Inclui as roscas UNC (Unified National Coarse) e UNF (Unified National Fine), que são designadas para fixadores de rosca grossa e fina, respetivamente. Estas normas especificam a forma, o ângulo, o diâmetro e o passo da rosca (a distância entre as roscas).

• UNC: Normalmente utilizado quando é necessário efetuar uma montagem ou desmontagem rápida.
• UNF: Proporciona uma maior resistência à tração do que as roscas grossas; ideal para aplicações de precisão.
• UNEF: Multa Extra Nacional Unificada

Estas roscas podem ter várias classes de ajuste, desde soltas a apertadas, para satisfazer diferentes requisitos de montagem. Por exemplo, 2A/2B é um ajuste comum em que 2A representa uma rosca externa e 2B representa uma rosca interna.

Uma adaptação da norma Unified Thread Standard é a rosca UNR. Esta inclui um pequeno e controlado arredondamento da raiz da rosca, aumentando a sua resistência à fadiga. Esta caraterística é especialmente crucial para aplicações onde o parafuso será submetido a ciclos de carga e descarga.

Padrão de rosca métrica

A norma de rosca métrica é um sistema reconhecido internacionalmente, caracterizado pela sua simplicidade e eficiência. As roscas métricas são identificadas pelo seu diâmetro (em milímetros) e pelo seu passo e existem em variantes de rosca grossa e fina. Esta norma permite uma fácil troca de componentes a nível mundial.

• Roscas grossas: Utilização regular quando não há necessidade de um ajuste fino dos parafusos.
• Roscas finas: Menos susceptíveis de serem cruzadas e melhores para aplicações que requerem um ajuste mais fino da tensão.

Normas britânicas

As normas britânicas incluem uma variedade de tipos de roscas, tais como a rosca British Standard Whitworth (BSW) e a série de roscas British Association (BA). A BSW é conhecida pelo seu ângulo de rosca específico e pelas suas raízes e cristas arredondadas, dando origem a perfis de rosca distintos. Os padrões BA são frequentemente utilizados em instrumentos de precisão e em fixadores de pequenas dimensões.

• BSW: Um perfil de rosca com um ângulo de rosca de 55 graus, comum em maquinaria mais antiga ou pesada.
• BA: Roscas finas adequadas para pequenos mecanismos, frequentemente encontradas em eletrónica e engenharia de modelos.

Outros padrões de rosca

Para além das normas principais, existem também roscas especializadas, como as dos acessórios para tubos ou a American National Standard para diferentes aplicações. Estas normas respondem a exigências específicas que podem não ser satisfeitas pelas categorias mais generalizadas.

• Roscas especiais: Utilizadas para aplicações como ligações de tubos à prova de fugas ou ambientes com tensões mecânicas únicas.

Variações no design da rosca

Reto vs Cónico

As roscas rectas mantêm um diâmetro consistente, formando um cilindro ao longo do seu comprimento. São perfeitas para a fixação onde o alinhamento e a integridade contra forças laterais são fundamentais. Enquanto as roscas cónicas se estreitam como um cone à medida que avançam, assegurando uma vedação mais apertada, normalmente utilizada em aplicações que requerem contenção de líquidos ou gases.

Paralelo vs Cónico

As roscas paralelas são um tipo de rosca reta em que o diâmetro permanece inalterado de uma extremidade à outra. Este design permite que os componentes sejam aparafusados sem alterar a relação do diâmetro, tornando-os ideais para muitas operações de montagem. Por outro lado, as roscas cónicas, análogas às roscas cónicas, diminuem de diâmetro e são concebidas para criar uma vedação estanque ao fluido através da própria superfície da rosca que se adapta à forma do cone.

Mão esquerda vs Mão direita

A direção em que a rosca gira em torno do cilindro pode ser direita ou esquerda. A rosca direita é mais comum e aperta no sentido dos ponteiros do relógio, enquanto a rosca esquerda aperta no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio. Esta última é menos comum e pode ser utilizada quando a ação de aparafusar tem de contrariar uma força que tende a desaparafusar uma rosca direita, como no lado esquerdo de um pedal de bicicleta.

Perfis e formas de rosca

No seu percurso de compreensão das roscas de parafuso, é essencial reconhecer a variedade de perfis e formas de rosca, cada um com características e aplicações específicas. Vamos agora discutir quatro tipos principais: Rosca em V, Rosca Quadrada, Rosca Acme e Rosca de Contraforte.

Rosca em V

A sua experiência com parafusos envolve provavelmente a rosca em V, o perfil de rosca mais comum caracterizado pelo seu ângulo de 60 graus. Encontrará este perfil na maioria dos parafusos e cavilhas de fixação. Este design afiado da rosca em V oferece boa resistência e é fácil de fabricar, tornando-o adequado para a maioria das tarefas de montagem geral.

Linha quadrada

As roscas quadradas distinguem-se pela sua forma quadrada, com o flanco perpendicular ao eixo do parafuso. Estas roscas foram concebidas para a transmissão de potência, reduzindo o atrito em comparação com as roscas em V. É habitual vê-las em macacos, tornos e outros mecanismos onde é necessário um movimento eficiente.

Rosca Acme

O perfil de rosca Acme destaca-se pela sua forma trapezoidal, proporcionando um compromisso entre a resistência de uma rosca em V e a baixa fricção das roscas quadradas. O seu ângulo de flanco de 29 graus torna-a mais robusta e adequada para cargas pesadas frequentemente encontradas em parafusos de avanço e mecanismos de torno.

Fio de contraforte

Por último, as roscas Buttress têm um perfil triangular com um flanco vertical e um flanco angular. Esta conceção permite uma transmissão de força elevada numa direção, mantendo o movimento livre na outra - comum em aplicações como macacos de parafuso e prensas onde existe uma carga unidirecional.

Mecânica e dinâmica da rosca

No domínio das roscas de parafusos, é crucial compreender a interação das forças e o movimento resultante. Verificará que o binário aplicado e a força resultante são fundamentais para a função das roscas como uma máquina simples e como um componente em sistemas de rolamentos.

Torque e força

Quando se aplica um binário a um parafuso, está-se essencialmente a torcê-lo para gerar movimento linear. Este binário é calculado como a força exercida a uma distância do ponto de articulação, que é o raio médio do parafuso. A equação M = Wr tan(ϕs + α) representa o momento ou binário necessário para superar o atrito e gerar movimento, onde:

• M é o momento ou binário.
• W é a força linear aplicada no parafuso.
• r é o raio médio do parafuso.
• ϕs é o ângulo de atrito do parafuso.
• α é o ângulo de passo da rosca do parafuso.

Esta força linear, ou a carga no parafuso, traduz-se no movimento rotativo necessário para subir ou descer o parafuso, demonstrando o princípio da vantagem mecânica em máquinas simples.

Atrito e desgaste

O atrito desempenha um papel importante na dinâmica das roscas de parafuso. É a resistência que uma superfície ou material encontra quando se desloca sobre outra. Eis como é que isso acontece:

• Ângulo de fricção (ϕs): Este ângulo contribui para a compreensão de quanto binário é necessário para que o parafuso comece a mover-se. Um maior atrito significa que é necessário mais binário.
• Desgaste: A interação contínua entre as roscas pode levar ao desgaste, afectando tanto a eficiência como a vida útil do parafuso.

Para minimizar o desgaste e prolongar a vida útil das roscas dos parafusos:

1. Lubrificação: Aplicar lubrificantes adequados para reduzir o contacto direto de metal com metal.
2. Seleção de materiais: Utilizar materiais com elevada resistência ao desgaste para as roscas.

Lembre-se, quanto melhor gerir o atrito através da lubrificação e da escolha do material, mais suave será a transição do movimento rotativo para o linear, maximizando a vantagem mecânica das suas roscas de parafuso.

Medição de roscas e ferramentas

Para obter precisão nos seus projectos que envolvem elementos de fixação roscados, é crucial medir as roscas com precisão. O diâmetro do passo da rosca e o diâmetro efetivo desempenham um papel importante neste processo. Eis como pode medir eficazmente estas dimensões utilizando ferramentas específicas.

Micrómetros e calibres

Os micrómetros funcionam como um instrumento de medição de precisão que é utilizado para obter o diâmetro exato das roscas macho. A ferramenta funciona através da medição do diâmetro do passoO diâmetro de um cilindro imaginário em que a largura da rosca e o espaço entre roscas são iguais. Geralmente, os micrómetros medem em incrementos finos, o que permite atingir um elevado grau de precisão.

• Micrómetro de passo: especialmente concebido para medir o diâmetro do passo de roscas de parafusos.
• Calibradores de roscas: essenciais para identificar o perfil das roscas num fixador roscado. Ajudam-no a verificar o passo ou o número de roscas por polegada, fazendo corresponder os dentes às roscas.

Tornos e máquinas

Igualmente cruciais são os tornos e outras máquinas, que têm um duplo objetivo. Não só podem criar as roscas através do corte, como também algumas têm a capacidade de medir as roscas que produziram. São particularmente utilizados para o fabrico de roscas macho e fêmea, tendo em conta o seu perfil básico. Além disso, muitos tornos modernos estão equipados com leituras digitais para fornecer medições precisas.

Utilizando micrómetros, calibradores e equipamento de maquinagem, é possível medir e criar com precisão roscas que correspondem às especificações do seu projeto.

Formas especiais de rosca

No mundo da roscagem, as formas especiais de roscagem servem objectivos precisos. Irá encontrar designs únicos feitos à medida para ligações seguras e aplicações de alta resistência. Vamos explorar algumas roscas especializadas que poderá utilizar nos seus projectos.

Roscas de tubos

Lida-se frequentemente com roscas de tubos quando se trabalha em sistemas de canalização ou de manuseamento de fluidos. Estas roscas são concebidas para proporcionar uma vedação à prova de fugas e, normalmente, têm um cone para criar um ajuste mais apertado à medida que as aparafusa. As normas mais comuns para estas roscas são a NPT (National Pipe Taper) e a BSPT (British Standard Pipe Taper). Cada uma delas tem ângulos e diâmetros de rosca diferentes, o que as torna adequadas para utilizações específicas.

• Roscas NPT: Comuns na América do Norte, vedam bem devido ao seu perfil cónico.

• Roscas BSPT: Predominantemente utilizadas na Europa e na Ásia, têm também uma forma cónica para vedação de fluidos.

O raio da raiz, uma caraterística de design de algumas formas de rosca, tem impacto na resistência da rosca. É a pequena curva na parte inferior da ranhura da rosca que pode absorver a tensão e reduzir a possibilidade de fissuração sob carga.

Manuseamento e utilização de roscas

Quando se lida com roscas de parafusos, é crucial compreender as especificidades da fixação e os níveis de engate entre as roscas macho e fêmea. Uma técnica adequada garante a longevidade e a fiabilidade das ligações roscadas.

Fixação e segurança

A fixação é o processo de juntar objectos utilizando um parafuso, um parafuso ou tipos semelhantes de fixadores. Eis como o pode fazer corretamente:

• Selecionar o fixador correto: Faça corresponder as roscas macho (parafuso ou rosca) às roscas fêmea (porca ou orifício roscado) adequadas.
• Alinhar corretamente: Começar à mão para evitar o enfiamento cruzado.
• Apertar corretamente: Utilize a ferramenta correcta para apertar os fixadores; o aperto excessivo pode danificar as roscas, enquanto que o aperto insuficiente pode levar a uma junta solta.

O termo parafuso de cabeça cilíndrica refere-se a um tipo de parafuso utilizado em eletrónica para fornecer espaçamento ou para fixar componentes como conectores. A utilização de uma porca bipartida, que é dividida em duas partes para envolver o eixo sem ter de enroscar a extremidade, pode facilitar as reparações quando a desmontagem é difícil.

Envolvimento do fio

O engate da rosca refere-se à profundidade a que as roscas macho encostam às roscas fêmea. Para obter um engate correto:

• Assegurar a profundidade: Normalmente, a profundidade do encaixe deve ser, pelo menos, igual ao diâmetro do parafuso ou perno.
• Verificar a qualidade da rosca: As roscas danificadas ou sujas podem comprometer o engate da rosca.

O ajuste correto entre as roscas é fundamental. Deve ser possível sentir resistência ao apertar, indicando que as roscas estão em contacto total. Tenha em atenção para não descarnar as roscas devido a um aperto excessivo.

Em conclusão, existem vários tipos comuns de roscas de parafuso utilizadas para diferentes fins, com base em factores como tensões mecânicas, restrições de fabrico e precisão necessária. As roscas métricas e unificadas são as mais comuns na montagem mecânica geral. As formas de rosca especializadas, como as roscas de contraforte, Acme e quadrada, respondem a necessidades em áreas como maquinaria pesada, movimento linear e juntas de alta resistência.

Para facilitar a leitura, eis uma forma concisa:

O ângulo, o passo e o perfil da rosca influenciam o desempenho da rosca. A seleção do tipo de rosca adequado maximiza a funcionalidade e evita falhas. À medida que os sistemas mecânicos continuam a avançar, podem também surgir novos designs de roscas. Em geral, a aplicação dos princípios da engenharia de roscas ajuda a garantir que os componentes são fixados de forma fiável para os fins a que se destinam.