Diferentes tipos de roscas de parafuso

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. Diferentes projetos de roscas de parafusos foram desenvolvidos para atender a diversas aplicações e requisitos. Compreender os diferentes tipos de roscas é importante para que engenheiros e técnicos selecionem a configuração de rosca ideal para uma determinada tarefa.

Noções básicas sobre roscas de parafusos

Quando se trata de roscas de parafusos, trata-se essencialmente de uma estrutura em hélice projetada para converter movimentos rotacionais em lineares ou para prender objetos. Compreender os termos básicos o ajudará a identificá-los e usá-los de forma eficaz.

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

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

A raiz é a parte inferior da linha - entre dois flancos da linha - e a crista é a parte superior da linha.

Vamos falar sobre o avanço de uma rosca de parafuso. Se você tiver uma rosca de início único (uma hélice), o avanço será o mesmo que o passo. No entanto, para uma rosca de início múltiplo (mais de 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, o que pode afetar a resistência e a capacidade de suporte de carga. Na maioria dos parafusos comuns, esse ângulo é de 60 graus, mas pode variar.

Padrões do sistema de rosca

Compreender as diferentes roscas padrão é essencial para seus projetos que envolvem parafusos e fixadores. Vamos explorar os padrões mais comumente usados, garantindo que você selecione o tipo certo para o seu trabalho.

Padrão de rosca unificado (UTS)

O padrão Unified Thread Standard é predominante, especialmente nos Estados Unidos e no Canadá. Ele inclui as roscas UNC (Unified National Coarse) e UNF (Unified National Fine), que são designadas para fixadores de rosca grossa e fina, respectivamente. Esses padrões especificam a forma, o ângulo, o diâmetro e o passo da rosca (a distância entre as roscas).

• UNC: comumente usado quando é necessária uma montagem ou desmontagem rápida.
• UNF: oferece maior resistência à tração do que as roscas grossas; ideal para aplicações de precisão.
• UNEF: Multa Extra Nacional Unificada

Essas roscas podem ter várias classes de ajuste, de frouxo a apertado, para atender a 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 do Unified Thread Standard é a rosca UNR. Ela inclui um arredondamento pequeno e controlado da raiz da rosca, aumentando sua resistência à fadiga. Essa característica é especialmente importante para aplicações em que o parafuso será submetido a ciclos de carga e descarga.

Padrão de rosca métrica

O padrão de rosca métrica é um sistema reconhecido internacionalmente, caracterizado por sua simplicidade e eficiência. As roscas métricas são identificadas por seu diâmetro (em milímetros) e passo e vêm em variantes de rosca grossa e fina. Esse padrão permite a fácil troca de componentes em todo o mundo.

• Roscas grossas: Uso regular quando não há necessidade de ajuste fino dos parafusos.
• Roscas finas: Menos propensas a serem cruzadas e melhores para aplicações que exigem ajustes de tensão mais finos.

Normas britânicas

Os padrões britânicos incluem uma variedade de tipos de rosca, como a rosca British Standard Whitworth (BSW) e a série de roscas da British Association (BA). A BSW é conhecida por seu ângulo de rosca específico e por suas raízes e cristas arredondadas, proporcionando perfis de rosca distintos. Os padrões BA são usados com frequência em instrumentos de precisão e fixadores de pequeno porte.

• BSW: perfil de rosca com ângulo de 55 graus, comum em maquinário antigo ou pesado.
• BA: Roscas finas adequadas para pequenos mecanismos, geralmente encontradas em eletrônica e engenharia de modelos.

Outros padrões de rosca

Além dos principais padrões, há também roscas especializadas, como as de acessórios para tubos ou o American National Standard para diferentes aplicações. Esses padrões atendem a requisitos específicos que podem não ser atendidos pelas categorias mais difundidas.

• Roscas especiais: Usadas para aplicações como conexões de tubos à prova de vazamentos ou ambientes com tensões mecânicas exclusivas.

Variações no design da rosca

Reto versus cônico

As roscas retas mantêm um diâmetro consistente, formando um cilindro ao longo de seu comprimento. Elas são perfeitas para a fixação onde o alinhamento e a integridade contra forças laterais são fundamentais. Por outro lado, as roscas cônicas se estreitam como um cone à medida que avançam, garantindo uma vedação mais firme, comumente usada em aplicações que exigem contenção de líquidos ou gases.

Paralelo versus cônico

As roscas paralelas são um tipo de rosca reta em que o diâmetro permanece inalterado de uma extremidade à outra. Esse design permite que os componentes sejam parafusados sem alterar a relação do diâmetro, o que os torna ideais para muitas operações de montagem. Por outro lado, as roscas cônicas, análogas às roscas cônicas, diminuem de diâmetro e são projetadas para criar uma vedação estanque ao fluido por meio da própria superfície da rosca que se adapta ao formato do cone.

Mão esquerda vs. mão direita

A direção na qual a rosca gira em torno do cilindro pode ser a direita ou a esquerda. A rosca direita é mais comum e é apertada no sentido horário, enquanto a rosca esquerda é apertada no sentido anti-horário. A última é menos comum e pode ser usada quando a ação de parafusar precisa neutralizar uma força que tende a desparafusar uma rosca direita, como no lado esquerdo de um pedal de bicicleta.

Perfis e formas de rosca

Em sua jornada para entender as roscas de parafuso, é essencial reconhecer a variedade de perfis e formas de rosca, cada um com características e aplicações específicas. Agora vamos discutir quatro tipos principais: Rosca V, Rosca Quadrada, Rosca Acme e Rosca Buttress.

Rosca em V

Sua experiência com parafusos provavelmente envolve a rosca em V, o perfil de rosca mais comum caracterizado por seu ângulo de 60 graus. Você a encontrará na maioria dos parafusos e pinos de fixação. Esse design afiado da rosca em V oferece boa resistência e é fácil de fabricar, o que o torna adequado para a maioria das tarefas de montagem em geral.

Rosca quadrada

As roscas quadradas se distinguem por suas roscas em formato quadrado, com o flanco perpendicular ao eixo do parafuso. Essas roscas são projetadas para transmissão de potência, reduzindo o atrito em comparação com as roscas em V. Você as verá normalmente em macacos, tornos e outros mecanismos em que é necessário um movimento eficiente.

Rosca Acme

O perfil da rosca Acme se destaca por seu formato trapezoidal, oferecendo um compromisso entre a resistência de uma rosca em V e o baixo atrito das roscas quadradas. Seu ângulo de flanco de 29 graus a torna mais robusta e adequada para cargas pesadas, geralmente encontradas em parafusos de avanço e mecanismos de torno.

Rosca de contraforte

Por fim, as roscas Buttress têm um perfil triangular com um flanco vertical e um flanco angular. Esse design permite a transmissão de alta força em uma direção e, ao mesmo tempo, mantém o movimento livre na outra, o que é comum em aplicações como macacos de parafuso e prensas em que há carga unidirecional.

Mecânica e dinâmica de roscas

No âmbito das roscas de parafusos, é fundamental compreender a interação das forças e o movimento resultante. Você descobrirá que o torque 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 você aplica torque a um parafuso, está basicamente torcendo-o para gerar movimento linear. Esse torque 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 o torque necessário para superar o atrito e gerar movimento, onde:

• M é o momento ou torque.
• W é a força linear aplicada ao parafuso.
• r é o raio médio do parafuso.
• ϕs é o ângulo de atrito do parafuso.
• α é o ângulo de inclinação da rosca do parafuso.

Essa força linear, ou a carga no parafuso, se traduz no movimento rotativo necessário para levantar ou abaixar o parafuso, demonstrando o princípio da vantagem mecânica em máquinas simples.

Atrito e desgaste

O atrito desempenha um papel importante na dinâmica das roscas dos parafusos. É a resistência que uma superfície ou material encontra quando se move sobre outra. Veja como isso ocorre:

• Ângulo de atrito (ϕs): Esse ângulo contribui para a compreensão de quanto torque é necessário para que o parafuso comece a se mover. Um atrito maior significa que é necessário mais torque.
• Desgaste: A interação contínua entre as roscas pode levar ao desgaste, afetando a eficiência e a vida útil do parafuso.

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

1. Lubrificação: Aplique lubrificantes adequados para reduzir o contato direto de metal com metal.
2. Seleção de materiais: Use materiais com alta resistência ao desgaste para as roscas.

Lembre-se de que, quanto melhor for o gerenciamento do atrito por meio da lubrificação e da escolha do material, mais suave será a transição do movimento rotativo para o linear, maximizando a vantagem mecânica das roscas dos parafusos.

Medição de rosca e ferramentas

Para obter precisão em seus projetos que envolvem fixadores rosqueados, é fundamental medir as roscas com precisão. O diâmetro do passo da rosca e o diâmetro efetivo desempenham um papel importante nesse processo. Veja como você pode medir essas dimensões com eficiência usando ferramentas específicas.

Micrômetros e medidores

Os micrômetros funcionam como um instrumento de medição de precisão que pode ser usado para obter o diâmetro exato de roscas macho. A ferramenta funciona medindo o diâmetro do passoque é o diâmetro de um cilindro imaginário em que a largura da rosca e o espaço entre as roscas são iguais. Em geral, os micrômetros medem em incrementos finos, o que permite atingir um alto grau de precisão.

• Micrômetro de passo: especialmente projetado para medir o diâmetro do passo de roscas de parafusos.
• Calibradores de rosca: essenciais para identificar o perfil das roscas em um fixador rosqueado. Eles ajudam a verificar o passo ou o número de roscas por polegada, fazendo a correspondência entre os dentes e as roscas.

Tornos e máquinas

Igualmente cruciais são os tornos e outras máquinas, que servem a um propósito duplo. Eles não só podem criar as roscas por meio de corte, mas alguns também têm a capacidade de medir as roscas que produziram. Eles são particularmente usados para a fabricação de roscas macho e fêmea, considerando seu perfil básico. Além disso, muitos tornos modernos vêm equipados com leituras digitais para fornecer medições precisas.

Utilizando micrômetros, calibradores e equipamentos de usinagem, é possível medir com precisão e criar roscas que correspondam às especificações do seu projeto.

Formas especiais de rosca

No mundo do rosqueamento, as formas especiais de rosca servem a propósitos precisos. Você encontrará projetos exclusivos feitos sob medida para conexões seguras e aplicações de alta resistência. Vamos explorar algumas roscas especializadas que podem ser usadas em seus projetos.

Roscas de tubos

Você lidará frequentemente com roscas de tubos quando estiver trabalhando em sistemas de encanamento ou de manuseio de fluidos. Essas roscas são projetadas para proporcionar uma vedação à prova de vazamentos e, em geral, têm um cone para criar um ajuste mais apertado à medida que são rosqueadas. Os padrões mais comuns para essas roscas são o NPT (National Pipe Taper) e o BSPT (British Standard Pipe Taper). Cada uma delas tem ângulos e diâmetros de rosca diferentes, o que as torna adequadas para usos específicos.

• Roscas NPT: Comuns na América do Norte, vedam com firmeza devido ao seu perfil cônico.

• Roscas BSPT: Predominantemente usadas na Europa e na Ásia, elas também têm um formato cônico para vedação de fluidos.

O raio da raiz, uma característica de projeto de alguns formatos de rosca, afeta a resistência da rosca. É a pequena curva na parte inferior da ranhura da rosca que pode absorver o estresse e reduzir a possibilidade de rachaduras sob cargas.

Manuseio e uso de threads

Ao lidar com roscas de parafusos, é fundamental entender as especificidades da fixação e os níveis de engate entre as roscas macho e fêmea. A técnica adequada garante a longevidade e a confiabilidade das conexões rosqueadas.

Fixação e segurança

Fixação é o processo de unir objetos usando parafuso, rosca ou tipos semelhantes de fixadores. Veja a seguir como fazer isso corretamente:

• Selecione o fixador correto: Combine as roscas macho (parafuso ou rosca) com as roscas fêmea (porca ou furo roscado) apropriadas.
• Alinhe com precisão: Comece manualmente para evitar roscas cruzadas.
• Aperte adequadamente: Use a ferramenta correta para apertar os fixadores; o aperto excessivo pode danificar as roscas, enquanto o aperto insuficiente pode resultar em uma junta solta.

O termo parafuso de macaco refere-se a um tipo de parafuso usado em eletrônica para fornecer espaçamento ou para fixar componentes como conectores. O uso de uma porca bipartida, que é dividida em duas partes para envolver o eixo sem a necessidade de rosquear a extremidade, pode facilitar os reparos onde a desmontagem é difícil.

Engajamento de linha

O engate da rosca refere-se à profundidade em que as roscas macho se encaixam nas roscas fêmea. Para obter o engate adequado:

• Garanta a profundidade: Normalmente, a profundidade do encaixe deve ser, no mínimo, igual ao diâmetro do parafuso ou do pino.
• Verifique a qualidade da rosca: As roscas danificadas ou sujas podem comprometer o engate da rosca.

O ajuste perfeito entre as roscas é fundamental. Você deve sentir resistência ao apertar, o que indica que as roscas estão em contato total. Tenha cuidado para não arrancar as roscas com o aperto excessivo e forçado.

Concluindo, há vários tipos comuns de roscas de parafuso usadas para diferentes finalidades com base em fatores como tensões mecânicas, restrições de fabricação e precisão necessária. As roscas métricas e unificadas são mais comuns na montagem mecânica geral. As formas de rosca especializadas, como as roscas buttress, Acme e quadrada, atendem às necessidades em áreas como maquinário pesado, movimento linear e juntas de alta resistência.

Para facilitar a leitura, aqui está uma forma concisa:

O ângulo, o passo e o perfil da rosca influenciam o desempenho da rosca. A seleção do tipo adequado de rosca maximiza a funcionalidade e evita falhas. À medida que os sistemas mecânicos continuam avançando, novos projetos de roscas também podem surgir. Em geral, a aplicação dos princípios de engenharia de roscas ajuda a garantir que os componentes sejam fixados de forma confiável para os usos pretendidos.