O que são padrões de parafusos: 4 pontos-chave que você precisa saber

A capacidade dos parafusos de unir componentes com segurança depende da fabricação precisa, da qualidade do material e da adesão a padrões reconhecidos. Os padrões de parafusos garantem consistência, segurança e intercambiabilidade, permitindo um desempenho confiável em diversas aplicações. Este artigo explora os principais padrões de parafusos, sua importância e sua aplicação global.

KENENG diferentes tipos de parafusos

A importância de Padrões de parafusos

Os padrões de parafusos definem as especificações, dimensões, propriedades do material e requisitos de desempenho para parafusos. Eles são projetados para garantir:

  • Uniformidade: Parafusos de diferentes fabricantes podem ser usados ​​de forma intercambiável.
  • Qualidade: Garante que os parafusos possam suportar as cargas mecânicas e condições ambientais especificadas.
  • Segurança: Reduz o risco de falhas estruturais devido a parafusos de baixa qualidade.
parafusos personalizados

Principais padrões de parafusos e suas características

1. Padrões ISO (Organização Internacional de Padronização)

Os padrões ISO são amplamente reconhecidos globalmente e fornecem uma abordagem unificada às especificações de parafusos.

ISO 898

  • Define propriedades mecânicas de parafusos feitos de aço carbono e aço de liga.
  • Especifica classes de propriedade (por exemplo, 8.8, 10.9) com base na resistência à tração e na taxa de escoamento.
  • Aplicável a aplicações estruturais, automotivas e de engenharia geral.

ISO 3506

  • Capas resistentes à corrosão parafusos de aço inoxidável.
  • Graus como A2 e A4 classificam os níveis de resistência, sendo o A4 adequado para ambientes marinhos.

ISO 4014 e ISO 4017

  • Definir dimensões para parafusos sextavados.
  • ISO 4014: Parafusos parcialmente roscados.
  • ISO 4017: Parafusos totalmente roscados.
parafusos hexagonais

2. Normas ANSI/ASME (Instituto Americano de Normas Nacionais/Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos)

Esses padrões são predominantes na América do Norte e enfatizam a precisão dimensional e a rosqueamento.

ASME B18.2.1

  • Especifica dimensões para parafusos sextavados, parafusos quadrados e outros tipos de parafusos.
  • Inclui dimensões da cabeça, comprimentos de rosca e tolerâncias.

ASME B1.1

  • Define sistemas de encadeamento, incluindo:
  • Unified National Coarse (UNC): Adequado para uso geral.
  • Multa Nacional Unificada (UNF): Oferece melhor engate de rosca para aplicações de precisão.

ANSI B18.3

  • Abrange parafusos de cabeça sextavada e parafusos similares usados ​​em aplicações compactas e de alta resistência.

3. Normas DIN (Instituto Alemão de Normung)

As normas DIN se originaram na Alemanha e são amplamente utilizadas na Europa, com muitas adotadas globalmente.

DIN 931

Parafusos sextavados com cabeça de fenda

DIN 933

  • Especifica parafusos de cabeça sextavada com rosca completa.
  • Usado onde é necessária uma rosca estendida para fixação segura.

DIN 912

  • Cobre parafusos de cabeça sextavada.
  • Preferida para aplicações compactas e rebaixadas.

4. Normas ASTM (Sociedade Americana para Testes e Materiais)

As normas ASTM focam nas propriedades e no desempenho dos materiais sob condições específicas.

ASTM A325

fabricante de parafusos de alta resistência

ASTM A490

  • Parafusos estruturais de alta resistência com maior resistência à tração que o A325.
  • Ideal para ambientes de alto estresse.

ASTM A193

Normas ASTM e SAE para parafusos

5. Normas SAE (Sociedade de Engenheiros Automotivos)

Os padrões SAE são adaptados para as indústrias automotiva e aeroespacial.

SAE J429

  • Especifica propriedades mecânicas para parafusos sextavados e porcas.
  • Inclui vários graus para uso automotivo.

SAEAS8879

6. Padrões BS (Padrões Britânicos)

A British Standards Institution (BSI) fornece padrões de parafusos amplamente utilizados no Reino Unido.

BS 4190

  • Abrange parafusos e porcas sextavadas de uso geral.
  • Especifica dimensões e propriedades mecânicas.

BS EN 14399

  • Padrão para conjuntos de parafusos estruturais de alta resistência para pré-carga.

Comparação dos principais recursos

PadrãoRegiãoPrincipais funcionalidadesAplicações
ISOCoberturaPropriedades mecânicas, resistência à corrosão, dimensõesEngenharia estrutural, automotiva e geral
ANSI / ASMEAmérica do NortePrecisão dimensional, sistemas de rosqueamentoConstrução, máquinas e uso geral
DINEuropa/GlobalParafusos sextavados, parafusos de soquete, rosqueamentoIndustrial e construção
ASTMCoberturaDesempenho do material, parafusos de alta resistênciaAço estrutural, ambientes de alta pressão
SAEAutomotivo/AeroespacialParafusos de nível automotivo, fixadores de alta precisãoVeículos, aeroespacial
Parafusos de cabeça sextavada de cabeça baixa

Especificações de materiais e desempenho de padrões de parafusos

Os padrões de parafusos estabelecem requisitos precisos para materiais, propriedades mecânicas e características de desempenho. Essas especificações variam dependendo da aplicação, das condições ambientais e dos requisitos de carga.

1. Especificações de Material

a. Aço carbono

  • Notas comuns: 4.6, 5.8, 8.8, 10.9, 12.9 (com base na ISO 898).
  • Aplicações: Fixadores de uso geral, construção e máquinas.

Características:

  • Notas mais baixas (por exemplo, 4.6) são usadas para aplicações não críticas.
  • Graus mais altos (por exemplo, 10.9, 12.9) são usados ​​para aplicações de alta resistência.

b. Liga de aço

  • Padrões comuns: ASTM A193 (por exemplo, Grau B7 para aplicações de alta temperatura).
  • Aplicações: Usinas de energia, oleodutos e gasodutos e máquinas pesadas.

Particularidades:

  • Maior resistência à tração e à fadiga.
  • Apresenta bom desempenho em ambientes de alta temperatura.

c. Aço inoxidável

  • Notas comuns: A2, A4 (ISO 3506).
  • Aplicações: Marítimo, processamento químico e ambientes externos.

Características:

  • Resistência à corrosão (A4 tem resistência superior a cloretos).
  • Adequado para ambientes extremos e exposição à umidade.

d. Metais não ferrosos

  • Materiais: Ligas de alumínio, titânio, latão e cobre.
  • Aplicações: aeroespacial, eletrônica e fins decorativos.

Particularidades:

  • Leve e resistente à corrosão.
  • Usado em aplicações que exigem propriedades não magnéticas.

2. Propriedades mecânicas

Os padrões de parafusos definem propriedades mecânicas para garantir o desempenho sob carga. As principais propriedades incluem:

a. Resistência à Tração

Definição: Tensão máxima que um parafuso pode suportar ao ser esticado ou puxado antes de quebrar.

Exemplos:

  • Parafusos ISO grau 8.8: Resistência à tração mínima de 800 MPa.
  • Parafusos ASTM A490: Resistência à tração mínima de 1040 MPa.
Fornecedores de parafusos prisioneiros revestidos com PTFE de alta resistência

b. Resistência ao escoamento

Definição: Nível de estresse no qual um parafuso começa a se deformar permanentemente.

Exemplos:

  • Parafusos ISO grau 10.9: resistência ao escoamento normalmente é de 90% da resistência à tração.
  • Crítico em aplicações estruturais onde a deformação elástica é essencial.

c. Dureza

Definição: Resistência do material de um parafuso à deformação, normalmente medida em Brinell (HB) ou Rockwell (HRC).

Exemplos:

  • Parafusos de alta resistência, como ASTM A193 Grau B7, exigem dureza mínima para aplicações em altas temperaturas.

d. Alongamento

Definição: Medida da capacidade de um parafuso de esticar sob carga antes de quebrar.

Exemplos:

  • Normas como a ISO 898 especificam porcentagens mínimas de alongamento para garantir a ductilidade.

e. Resistência à fadiga

3. Especificações de Rosqueamento

As roscas dos parafusos desempenham um papel crítico na distribuição de carga e no desempenho da fixação.

a. Tipos de rosca

  • Fios grossos: Comum em parafusos de uso geral (por exemplo, roscas UNC conforme ASME B1.1).
  • Fios finos: Proporcionam melhor distribuição de carga e são utilizados em aplicações de precisão.

b. Ajuste de rosca

  • Classes de ajuste: Especificado em padrões como ISO 965 e ASME B1.1 (por exemplo, 6g para parafusos).
  • Importância: Garante o engate adequado e evita o afrouxamento sob cargas dinâmicas.

4. Tratamentos de superfície e revestimentos

Os tratamentos de superfície aumentam a durabilidade e o desempenho dos parafusos, especialmente em ambientes hostis.

a. Chapeamento de zinco

  • Características: Oferece resistência básica à corrosão.
  • Aplicações: Parafusos de uso geral em ambientes amenos.

b. Galvanização por imersão a quente

  • Características: Revestimento de zinco mais espesso para maior resistência à corrosão.
  • Aplicações: Estruturas externas e aplicações marítimas.

c. Óxido Preto

  • Características: Melhora a aparência estética e oferece leve resistência à corrosão.
  • Aplicações: Aplicações internas e ambientes de baixa corrosão.

d. PTFE e outros revestimentos de polímero

  • Características: Melhora a lubrificação e a resistência à corrosão.
  • Aplicações: Processamento químico e ambientes extremos.
Parafusos prisioneiros coloridos revestidos com PTFE de alta resistência

5. Desempenho Ambiental e Especializado

a. Resistência à Corrosão

  • Aço inoxidável: Ideal para ambientes corrosivos (por exemplo, parafusos A4 em aplicações marítimas).
  • Revestimentos: Normas como a ASTM F2329 garantem resistência à corrosão para parafusos galvanizados

b. Desempenho em Alta Temperatura

  • materiais: Parafusos de liga de aço (por exemplo, ASTM A193) mantêm a resistência e a estabilidade em temperaturas elevadas.
  • Aplicações: Usinas elétricas, fornos e turbinas.

c. Desempenho criogênico

  • materiais: Parafusos de aço inoxidável e certas ligas mantêm a ductilidade em baixas temperaturas.
  • Aplicações: Aeroespacial, refrigeração e armazenamento de GNL.

6. Marcações de material e desempenho

Os padrões de parafusos exigem marcações para identificar as propriedades do material e a conformidade com os padrões:

  • Classe de propriedade: Indica resistência à tração e resistência ao escoamento (por exemplo, 8.8, 10.9 para parafusos ISO).
  • Marca do fabricante: Garante rastreabilidade.
  • Identificação de grau: Tipo de material e resistência à corrosão (por exemplo, A2-70 para parafusos de aço inoxidável).
Parafuso de âncora de aço inoxidável

Desafios na padronização de parafusos

Este gráfico captura os desafios gerais, suas implicações e as áreas onde são necessários esforços para otimizar a padronização de parafusos.

CategoriaDesafiosImpacto
Variações Globais– Diferentes padrões entre regiões (ISO, ASTM, DIN, JIS).– Incompatibilidade em projetos internacionais e cadeias de suprimentos.
– Falta de adoção universal de um padrão único.– Maior necessidade de conversores ou adaptadores.
Diversidade de materiais– Variações nas classes e classificações dos materiais.– Falta de comunicação entre fornecedores e usuários finais.
– Dificuldade em garantir qualidade consistente para aplicações exclusivas.– Limita a intercambialidade entre setores.
Especificações de performance– Variação dos requisitos de tração, resistência ao escoamento e dureza nas normas.– Confusão na seleção de parafusos para conformidade com vários padrões.
– Métodos de teste inconsistentes para propriedades mecânicas.– Redução da confiabilidade e potencial de falha do produto.
Rosqueamento e ajuste– Diferenças nos tipos de rosca (grossa, fina) e classes de ajuste entre os padrões.– Problemas de montagem e possível afrouxamento sob carga.
– Roscas não intercambiáveis, o que causa problemas de gerenciamento de estoque.– Atrasos nos cronogramas de construção e estouros de custos.
Condições ambientais– Especificação limitada para ambientes extremos (altas temperaturas, corrosão).– Proteção ou durabilidade inadequada em aplicações específicas.
Marcação e Identificação– Variabilidade nas marcações de parafusos necessárias (grau, fabricante).– Dificuldade de rastreabilidade e verificação de qualidade.
– Práticas inconsistentes na prevenção de falsificações.– Aumento do risco de utilização de parafusos de qualidade inferior ou falsos.
Sobreposição regulatória– Diferentes indústrias aplicando seus próprios padrões específicos.– Complexidade na conformidade para fabricantes que atendem a vários setores.
Implicações de custo– Custos mais altos para testes, certificação e conformidade com múltiplos padrões.– Aumento das despesas do projeto e redução da competitividade dos fabricantes.
Tecnologias Emergentes– Atualizações atrasadas de padrões para materiais avançados e técnicas de fabricação (por exemplo, impressão 3D).– Incompatibilidade com soluções inovadoras e adoção limitada de novas tecnologias.
parafusos de liga de alumínio

Resumindo, os padrões Bolt são essenciais para uma engenharia confiável, garantindo segurança, consistência e compatibilidade. Ao aderir a padrões reconhecidos, fabricantes e engenheiros podem garantir o desempenho e a confiabilidade dos parafusos em estruturas e sistemas críticos.