Tabela de pesos de parafusos e graus de resistência: tudo o que você precisa saber

24 mai 2024 Roberto Magalhães

Tabela de pesos de parafusos e notas de resistência Tudo o que você precisa saber

O peso teórico dos parafusos, incluindo aqueles com e sem porcas, pode ser calculado utilizando uma abordagem segmentada.

Tabela de peso teórico do parafuso

Especificação (Diâmetro × Comprimento)	Peso por Mil Parafusos (Kg)		Especificação (Diâmetro × Comprimento)	Peso por mil parafusos (quilogramas)
Especificação (Diâmetro × Comprimento)	Sem Noz	Com Noz	Especificação (Diâmetro × Comprimento)	Sem Noz	Com Noz
M10×30	29	40	M14×80	117	142
M10×40	35	46	M14×90	129	154
M10×50	41	52	M16×40	92	126
M10×60	47	58	M16×50	106	140
M12×30	41	57	M16×60	122	156
M12×40	49	65	M16×70	138	172
M12×50	58	74	M16×80	154	188
M12×60	67	83	M16×90	170	204
M12×70	76	92	M16×100	185	219
M12×80	85	101	M20×50	183	245
M14×40	69	94	M20×60	205	267
M14×50	81	106	M20×70	230	292
M14×60	93	118	M20×80	255	317
M14×70	105	130	M20×90	279	341
M20×100	304	366	M22×160	548	624
M20×110	329	391	M24×80	388	500
M20×120	354	416	M24×90	424	536
M20×130	378	440	M24×100	459	571
M22×60	250	326	M24×110	495	607
M22×70	280	356	M24×120	531	643
M22×80	310	386	M24×130	566	678
M22×90	339	415	M24×140	602	714
M22×100	369	445	M24×150	637	749
M22×110	399	475	M24×160	673	785
M22×120	429	505	M27×80	519	687
M22×130	459	535	M27×90	564	732
M22×140	489	565	M27×100	609	777
M22×150	519	595	M27×110	654	822
M27×120	699	867	M30×170	1154	1388
M27×130	744	912	M30×180	1210	1444
M27×140	789	957	M30×190	1266	1500
M27×150	834	1002	M30×200	1322	1556
M27×160	879	1047	M30×210	1378	1612
M27×170	924	1092	M30×220	1434	1868
M27×180	969	1137	M36×110	1246	1617
M30×100	765	999	M36×120	1326	1697
M30×110	820	1054	M36×130	1406	1777
M30×120	875	1109	M36×140	1486	1857
M30×130	931	1165	M36×150	1566	1937
M30×140	986	1220	M36×160	1646	2017
M30×150	1042	1276	M36×170	1726	2097
M30×160	1098	1332	M36×180	1806	2177
M36×190	1886	2257	M42×230	3095	3694
M36×200	1966	2337	M42×240	3204	3803
M36×210	2046	2417	M42×250	3313	3912
M36×220	2126	2497	M48×150	3005	3962
M36×230	2206	2577	M48×160	3147	4104
M36×240	2286	2657	M48×170	3289	4246
M42×150	2223	2822	M48×180	3431	4388
M42×160	2332	2931	M48×190	3573	4530
M42×170	2441	3040	M48×200	3715	4672
M42×180	2550	3149	M48×210	3857	4814
M42×190	2659	3258	M48×220	3999	4956
M42×200	2768	3367	M48×230	4141	5098
M42×210	2877	3476	M48×240	4283	5240
M42×220	2986	3585	M48×250	4432	5389
M48×260	4574	5531	M48×280	4858	5815
M48×300	5142	6099

Como determinar os graus de resistência dos parafusos

Os parafusos comuns são divididos em Grau A, Grau B (parafusos refinados) e Grau C (parafusos brutos).

Os parafusos de grau A e B usam aço de grau 5.6 e 8.8, enquanto os parafusos de grau C usam aço de grau 4.6 e 4.8. Os parafusos de alta resistência são feitos de aço grau 8.8 e 10.9. No Grau 10.9, por exemplo, 10 indica que o limite de resistência à tração do material de aço é fu=1000N/mm² e 0,9 indica que a resistência ao escoamento do material de aço é fy=0,9fu. Outros modelos seguem esta convenção. Os parafusos de ancoragem usam aço Q235 ou Q345.

Os parafusos de grau A e B (parafusos refinados) são feitos de tarugos moldados. A superfície da haste do parafuso é lisa, as dimensões são precisas e os furos dos parafusos são perfurados usando uma matriz ou primeiro perfurados em peças individuais com um furo menor e, em seguida, perfurados novamente até o diâmetro projetado nos componentes montados (conhecidos como furos Classe I). A folga entre o diâmetro do parafuso e o furo é muito pequena, permitindo apenas cerca de 0,3 mm, exigindo martelamento suave durante a instalação para resistência ao cisalhamento e à tração.

No entanto, a fabricação e instalação de parafusos de grau A e B (parafusos refinados) exigem muita mão-de-obra e são caras. Em estruturas de aço, eles são usados apenas em nós de instalação importantes ou em conexões aparafusadas que suportam cargas de cisalhamento e tração de forças dinâmicas.

Os parafusos de grau C (parafusos brutos) são feitos pressionando aço redondo. Sua superfície é mais áspera e as dimensões são menos precisas. Os furos dos parafusos são perfurados de uma só vez ou sem matriz (furos Classe II), e o diâmetro do furo é 1-2 mm maior que o diâmetro do parafuso. Isto resulta em deformação de cisalhamento significativa sob forças de cisalhamento, e os parafusos individuais podem entrar em contato com a parede do furo e sofrer forças internas excessivas, levando à falha precoce.

Devido à simplicidade e menor custo de fabricação de parafusos Grau C (parafusos brutos), eles são comumente utilizados em diversos projetos de estruturas de aço, especialmente adequados para conexões que suportam forças de tração ao longo do eixo do parafuso, conexões destacáveis e componentes de fixação temporária.

Em conexões com forças de cisalhamento significativas, suportes ou outras medidas estruturais são usados para suportar as forças de cisalhamento, permitindo que o parafuso utilize suas vantagens de resistência à tração.

Os parafusos grau C também podem ser usados em conexões secundárias sujeitas a cargas dinâmicas estáticas ou indiretas como conexões de cisalhamento.

Parafusos de aço inoxidável de alta resistência

Os parafusos de alta resistência em aço inoxidável possuem alta resistência e resistência à corrosão por ar, vapor, água e outros meios corrosivos fracos, bem como ácidos, álcalis e sais. Eles não sofrem corrosão, corrosão, ferrugem ou desgaste.

O aço inoxidável também está entre os materiais mais resistentes utilizados na construção. Devido à sua excelente resistência à corrosão, garante a integridade permanente dos componentes estruturais em projetos de engenharia.

Os graus de desempenho dos parafusos de conexão da estrutura de aço são divididos em mais de dez graus, incluindo 3,6, 4,6, 4,8, 5,6, 6,8, 8,8, 9,8, 10,9, 12,9.

Os parafusos de grau 8.8 e superiores são feitos de aço de liga de baixo carbono ou aço de médio carbono e passam por tratamento térmico (têmpera, revenido), comumente conhecidos como parafusos de alta resistência, enquanto os demais são conhecidos como parafusos comuns.

As marcações de grau de desempenho do parafuso consistem em dois números, indicando a resistência nominal à tração e a relação de limite de escoamento do material do parafuso.

Os parafusos de alta resistência são feitos de aço de alta resistência ou parafusos que requerem força de pré-tensionamento significativa. Eles são amplamente utilizados em pontes, ferrovias, conexões de equipamentos de alta e ultra-alta pressão. Esses parafusos geralmente falham devido a fraturas frágeis.

Parafusos de alta resistência usados em equipamentos de ultra-alta pressão precisam aplicar uma pré-tensão significativa para garantir a vedação do contêiner.

Alguns conceitos sobre parafusos de alta resistência: 1. Parafusos com graus de desempenho acima de 8,8 são conhecidos como parafusos de alta resistência. O padrão nacional atual lista apenas até M39, e para tamanhos maiores, especialmente comprimentos superiores a 10~15% vezes o diâmetro, a produção nacional ainda é limitada.

Diferença entre parafusos de alta resistência e parafusos comuns

Os parafusos de alta resistência diferem dos parafusos comuns porque podem suportar cargas maiores do que os parafusos padrão da mesma especificação. Os parafusos comuns são feitos de aço Q235 (A3). Os parafusos de alta resistência são feitos de aço 35# ou outros materiais de alta qualidade e passam por tratamento térmico para aumentar sua resistência. A principal diferença está na resistência do material.

Do ponto de vista da matéria-prima, os parafusos de alta resistência são feitos de materiais de alta resistência. O parafuso, a porca e a arruela de um parafuso de alta resistência são todos feitos de aço de alta resistência, comumente usando aço 45#, aço boro 40, aço boro titânio manganês 20, 35CrMoA, etc. Os parafusos comuns são geralmente feitos de Q235 ( equivalente ao antigo aço A3).

Em termos de grau de resistência, os parafusos de alta resistência, cada vez mais utilizados, normalmente vêm nos graus 8,8s e 10,9s, sendo 10,9 o mais comum. Os parafusos comuns têm graus de resistência mais baixos, geralmente 4,4, 4,8, 5,6 e 8,8.

Em relação às características de suporte de força, os parafusos de alta resistência aplicam pré-tensão e transmitem forças externas por meio do atrito. As conexões de parafuso comuns dependem da resistência ao cisalhamento da haste do parafuso e da pressão da parede do furo para transmitir forças de cisalhamento. A pré-tensão gerada ao apertar a porca é mínima e pode ser considerada insignificante.

Em contraste, os parafusos de alta resistência, além da elevada resistência do material, são aplicados com pré-tensão significativa, criando uma força de compressão entre os componentes conectados. Isto produz um atrito substancial perpendicular ao eixo do parafuso. A pré-tensão, o coeficiente de resistência ao deslizamento e o tipo de material de aço afetam diretamente a capacidade de carga dos parafusos de alta resistência.

Com base nas características de suporte de força, eles são divididos em tipo de rolamento e tipo de fricção. Ambos os tipos possuem métodos de cálculo diferentes. O menor padrão para parafusos de alta resistência é M12, os tamanhos comumente usados variam de M16 a M30, e o desempenho de parafusos supergrandes é instável, exigindo consideração cuidadosa no projeto.

A diferença entre conexões do tipo fricção e do tipo rolamento em parafusos de alta resistência:

Conexões de parafusos de alta resistência prendem firmemente as placas conectadas através de uma força de pré-tensão significativa dentro do eixo do parafuso, gerando atrito substancial, melhorando assim a integridade geral e a rigidez da conexão. Quando submetidas a forças de cisalhamento, elas podem ser divididas em conexões aparafusadas de alta resistência do tipo fricção e do tipo rolamento, diferindo fundamentalmente em seus estados limites.

Embora sejam do mesmo tipo de parafuso, seus métodos de cálculo, requisitos e escopos de aplicação variam significativamente. No projeto resistente ao cisalhamento, o estado limite para conexões de parafusos de alta resistência do tipo fricção é a força de atrito máxima possível fornecida pela força de aperto dos parafusos entre as superfícies de contato das placas, garantindo que a força de cisalhamento externa não exceda esta força de atrito máxima durante todo o período de serviço.

As placas não sofrem deformação relativa por deslizamento (mantendo a folga original entre o eixo do parafuso e o furo), e as placas conectadas estão sujeitas a forças elásticas como um todo. Em conexões de parafusos de alta resistência do tipo rolamento, a força de cisalhamento externa pode exceder a força de atrito máxima, causando deformação relativa de deslizamento entre as placas conectadas até que o eixo do parafuso entre em contato com a parede do furo.

Posteriormente, a conexão transfere forças através do cisalhamento do eixo do parafuso, da pressão na parede do furo e do atrito entre as superfícies da placa, com a ruptura final por cisalhamento da conexão sendo o cisalhamento do eixo do parafuso ou a pressão na parede do furo.

Em resumo, os parafusos de alta resistência do tipo fricção e do tipo rolamento são essencialmente os mesmos parafusos, diferindo apenas no fato de o deslizamento ser considerado no projeto. Os parafusos de alta resistência do tipo fricção não devem escorregar; eles não suportam forças de cisalhamento e qualquer deslizamento é considerado uma falha no projeto, uma abordagem tecnicamente madura. Parafusos de alta resistência do tipo rolamento podem escorregar e também suportar forças de cisalhamento, com falha final semelhante à dos parafusos comuns (seja cisalhamento do parafuso ou compressão da placa de aço).

Em termos de uso: Para as ligações aparafusadas dos principais componentes estruturais dos edifícios, geralmente são utilizados parafusos de alta resistência. Os parafusos comuns podem ser reutilizados, enquanto os parafusos de alta resistência não podem e são normalmente usados para conexões permanentes.

Parafusos de alta resistência são parafusos protendidos. Em aplicações do tipo fricção, uma pré-tensão específica é aplicada usando uma chave dinamométrica, enquanto em aplicações do tipo rolamento, a estria é cortada. Parafusos comuns, com menor resistência ao cisalhamento, podem ser utilizados em áreas estruturais menos críticas e precisam apenas ser apertados. Os parafusos comuns são geralmente dos graus 4.4, 4.8, 5.6 e 8.8. Os parafusos de alta resistência são geralmente dos graus 8,8 e 10,9, sendo 10,9 o mais prevalente.

As notas 8.8 e 8.8S são equivalentes. O desempenho da força e os métodos de cálculo dos parafusos comuns diferem daqueles dos parafusos de alta resistência. Os parafusos de alta resistência suportam a força principalmente através da força interna de pré-tensão P, criando resistência ao atrito nas superfícies de contato dos componentes conectados para suportar cargas externas, enquanto os parafusos comuns suportam diretamente as cargas externas.

Mais especificamente: Conexões de parafusos de alta resistência oferecem vantagens como construção simples, bom desempenho de suporte de força, capacidade de substituição, resistência à fadiga e resistência ao afrouxamento sob cargas dinâmicas, tornando-as um método de conexão promissor.

Os parafusos de alta resistência são apertados com uma chave especial, gerando uma pré-tensão grande e controlada. Esta pré-tensão, transmitida através da porca e da arruela, cria uma força de pré-compressão equivalente nos componentes conectados. Sob esta força pré-compressiva, é gerado um atrito significativo ao longo das superfícies dos componentes conectados.

Contanto que a força axial seja menor que esta força de atrito, os componentes não escorregarão e a conexão permanecerá intacta. Este é o princípio por trás das conexões aparafusadas de alta resistência.

Conexões de parafusos de alta resistência dependem do atrito entre as superfícies de contato dos componentes conectados para evitar deslizamentos. Para garantir atrito suficiente, é necessário aumentar a força de fixação entre os componentes e aumentar o coeficiente de atrito das superfícies de contato.

A força de fixação entre os componentes é obtida aplicando-se pré-tensão aos parafusos, sendo necessário o uso de aço de alta resistência para os parafusos, daí o termo “conexões de parafusos de alta resistência”.

Em ligações aparafusadas de alta resistência, o coeficiente de atrito influencia significativamente a capacidade de carga. Experimentos mostram que o coeficiente de atrito é afetado principalmente pela natureza das superfícies de contato e pelo material dos componentes.

Para aumentar o coeficiente de atrito das superfícies de contato, a construção geralmente envolve métodos como jato de areia ou escovação metálica para tratar as superfícies de contato dentro da área de conexão.

Na verdade, os parafusos de alta resistência vêm em dois tipos: tipo de fricção e tipo rolamento. O critério de projeto para parafusos de alta resistência do tipo fricção é que a força de cisalhamento induzida pela carga de projeto não exceda a força de atrito. Para parafusos de alta resistência do tipo rolamento, o critério é que o eixo do parafuso não seja cisalhado ou as placas não sejam esmagadas.

Resistência à corrosão de parafusos de alta resistência em aço inoxidável

Os parafusos de aço inoxidável de alta resistência são conhecidos por suas características de resistência à corrosão.

Todos os metais reagem com o oxigênio da atmosfera, formando uma película de óxido em sua superfície. Infelizmente, o óxido de ferro formado no aço carbono comum continua a oxidar, fazendo com que a ferrugem se expanda e eventualmente crie buracos. As superfícies de aço carbono podem ser protegidas com tinta ou metais resistentes à oxidação (como zinco, níquel e cromo) por meio de galvanoplastia. Contudo, como é vulgarmente conhecido, esta camada protectora é apenas uma película fina. Se a camada protetora estiver danificada, o aço subjacente começa a enferrujar.

A resistência à corrosão do aço inoxidável depende do cromo. Porém, como o cromo é um componente do aço, o método de proteção é diferente. Quando o teor de cromo ultrapassa 11,7%, a resistência do aço à corrosão atmosférica aumenta significativamente.

Embora um teor mais elevado de crómio ainda possa melhorar a resistência à corrosão, o efeito é menos pronunciado. Isso ocorre porque a liga de aço com cromo altera o tipo de óxido superficial, semelhante ao óxido formado no cromo metálico puro. Este óxido rico em cromo firmemente aderente protege a superfície de futuras oxidações. Esta camada de óxido é extremamente fina, permitindo que o brilho natural do aço brilhe, conferindo ao aço inoxidável sua aparência distinta.

Além disso, se a camada superficial for danificada, a superfície de aço exposta reagirá com a atmosfera para se auto-reparar, reformando esta película de óxido “passiva” e continuando o seu papel protector. Portanto, todos os elementos de aço inoxidável compartilham uma característica comum: seu teor de cromo é superior a 10,5%.

O significado das classes de desempenho de parafusos e porcas

Os graus de desempenho de parafusos e porcas para conexões de estruturas de aço são divididos em mais de dez níveis, incluindo 3,6, 4,6, 4,8, 5,6, 6,8, 8,8, 9,8, 10,9, 12,9.

Os parafusos de grau 8.8 e superiores são feitos de aço-liga de baixo carbono ou aço de médio carbono e passam por tratamento térmico (têmpera e revenido), comumente conhecidos como parafusos de alta resistência. O restante é geralmente chamado de parafusos comuns.

O grau de desempenho de um parafuso é indicado por dois números, indicando a resistência à tração nominal e a relação de resistência ao escoamento do material do parafuso. Por exemplo:

Para um parafuso grau 4.6:

A resistência nominal à tração do material do parafuso é de 400 MPa;
A relação de limite de escoamento do material do parafuso é de 0,6;
A resistência ao escoamento nominal do material do parafuso é 400 × 0,6 = 240 MPa.

Para um parafuso de alta resistência grau 10.9, após tratamento térmico, pode atingir:

Resistência à tração nominal de 1000 MPa;
Uma relação de resistência ao escoamento de 0,9;
Um limite de escoamento nominal de 1000 × 0,9 = 900 MPa.

A importância do grau de desempenho do parafuso é um critério padronizado internacionalmente. Parafusos do mesmo grau de desempenho, independentemente do seu material e origem, têm o mesmo desempenho e, no projeto, é suficiente selecionar apenas com base no grau de desempenho.

Os graus de resistência, como 8,8 e 10,9, referem-se à resistência do parafuso à tensão de cisalhamento, medida em 8,8 GPa e 10,9 GPa, respectivamente.

O grau 8.8 tem uma resistência à tração nominal de 800 N/mm² e um limite de escoamento nominal de 640 N/mm².
Geralmente, os parafusos são indicados por “XY”, onde X100 é igual à resistência à tração do parafuso em MPa e X100*(Y/10) é igual ao limite de escoamento do parafuso (já que por designação: limite de escoamento/resistência à tração = Y/10).

Por exemplo, um parafuso de grau 4.8:

Possui resistência à tração de 400 MPa;
E um limite de escoamento de 400*8/10 = 320 MPa.

Além disso, os parafusos de aço inoxidável são frequentemente marcados como A4-70, A2-70, etc., com um significado diferente.

Em relação às unidades de medida: O mundo utiliza principalmente dois sistemas para medir comprimento. Um deles é o sistema métrico, que utiliza metros (m), centímetros (cm), milímetros (mm), etc., amplamente utilizado na Europa, China, Japão e outras regiões do Sudeste Asiático. O outro é o sistema imperial, que utiliza polegadas (polegadas), equivalente à antiga polegada do mercado chinês, utilizada predominantemente nos Estados Unidos, no Reino Unido e em outros países ocidentais.

Medição métrica: (sistema decimal) 1 metro = 100 centímetros = 1000 milímetros
Medição imperial: (sistema octal) 1 polegada = 8 frações de polegada; 1 polegada = 25,4mm; 3/8 polegada × 25,4 = 9,52 mm
Para produtos abaixo de 1/4 de polegada, os tamanhos são indicados por números de medição, como: #4, #5, #6, #7, #8, #10, #12.

Tipos e características de rosca

Tipos de tópicos

As roscas são uma forma de estrutura helicoidal encontrada na superfície externa ou interna de um sólido, caracterizada por uma crista helicoidal uniforme. Com base em suas características estruturais e aplicações, eles são categorizados em três tipos principais:

Tópicos comuns: Possuem formato de dente triangular e são utilizados para conectar ou fixar componentes. As roscas comuns são divididas em roscas grossas e finas, sendo que as roscas finas oferecem maior resistência de conexão.
Tópicos de Transmissão: Essas roscas têm vários formatos de dentes, incluindo trapezoidais, retangulares, dente de serra e triangulares.
Roscas de vedação: Usado para vedar conexões, os tipos principais incluem roscas de tubos, roscas cônicas e roscas de tubos cônicos.

Classes de ajuste de linha

O ajuste da linha refere-se ao quão frouxa ou firmemente as roscas se encaixam umas nas outras. O grau de ajuste é determinado pela combinação de desvios e tolerâncias aplicadas às roscas internas e externas.

(1) Padrão de thread unificado:

As roscas externas têm três graus: 1A, 2A e 3A. As roscas internas têm três graus: 1B, 2B e 3B. Todos estes são ajustes com folga, com números de notas mais altos indicando ajustes mais apertados.

Nas roscas unificadas, os desvios são especificados apenas para os graus 1A e 2A. A nota 3A tem desvio zero e os desvios das notas 1A e 2A são iguais. Quanto maior o número da nota, menor será a tolerância.

As classes 1A e 1B representam níveis de tolerância muito fracos, adequados para ajustes com folga em roscas internas e externas.
As classes 2A e 2B são os níveis de tolerância de rosca mais comumente usados para fixadores mecânicos da série Unified.
As classes 3A e 3B fornecem o ajuste mais justo, adequado para fixadores com tolerâncias rigorosas usados em projetos de segurança críticos.
Para roscas externas, as classes 1A e 2A têm tolerância de ajuste, enquanto 3A não. A tolerância de 1A é 50% maior que 2A e 75% maior que 3A. Para roscas internas, a tolerância de 2B é 30% maior que 2A, 1B é 50% maior que 2B e 75% maior que 3B.

(2) Threads Métricos:

As roscas externas possuem três graus: 4h, 6h e 6g. As roscas internas têm três graus: 5H, 6H e 7H. (Os graus de precisão de rosca padrão japonês são divididos em níveis I, II e III, sendo II o mais comum). Em threads métricos, o desvio básico para H e h é zero. O desvio básico para G é positivo e para e, f e g é negativo.

H é a posição de tolerância comumente usada para roscas internas, normalmente usadas sem revestimento superficial ou com uma camada de fosfatização extremamente fina. O desvio básico de G é para ocasiões especiais, como revestimentos mais espessos, e raramente é usado.
g é frequentemente usado para revestimentos finos de 6-9um. Por exemplo, se um desenho de produto especifica um parafuso de 6h, a rosca de pré-revestimento usaria uma faixa de tolerância de 6g.
Os melhores ajustes de rosca são normalmente combinações de H/g, H/h ou G/h. Para fixadores de precisão, como parafusos e porcas, um ajuste de 6H/6g é recomendado como padrão.

(3) Marcação de linha

Principais parâmetros geométricos de roscas autorroscantes e autoperfurantes:
Diâmetro Maior/Diâmetro Externo (d1): O diâmetro de um cilindro imaginário onde as cristas das roscas coincidem. Representa essencialmente o diâmetro nominal da rosca.
Diâmetro Menor/Diâmetro da Raiz (d2): O diâmetro de um cilindro imaginário onde as raízes dos fios coincidem.
Passo (p): A distância axial entre pontos correspondentes em roscas adjacentes ao longo da linha de passo. No sistema imperial, isso é indicado pelo número de fios por polegada (25,4 mm).

Abaixo estão as especificações comuns para passo (métrico) e contagem de fios (imperial):