Os fixadores são um componente comum com o qual todos devem estar familiarizados.
Neste artigo, apresentaremos fixadores sob quatro perspectivas: classificação de fixadores, identificação e inspeção de roscas, requisitos de materiais, requisitos de tratamento térmico e requisitos de desempenho mecânico para parafusos, parafusos e pinos, bem como os tipos e estrutura de aço parafusos da estrutura.
I. Classificação de Fixadores
O que são fixadores?
Fixadores são componentes mecânicos usados para unir com segurança duas ou mais peças ou componentes em uma única unidade. Eles também são comumente chamados de peças padrão no mercado.
Tipos de fixadores:
Os fixadores geralmente incluem os seguintes doze tipos de peças: parafusos, pinos, parafusos, porcas, parafusos auto-roscantes, parafusos para madeira, arruelas, anéis de retenção, pinos, rebites, conjuntos completos e pares de conexão, bem como pregos de soldagem.
(1) Parafusos:
Os parafusos são um tipo de fixador composto por uma cabeça e um parafuso (cilindro com rosca externa) que necessita de uma porca para fixar duas peças com furos passantes. Este tipo de conexão é conhecido como conexão de parafuso e é removível, pois as duas partes podem ser separadas se a porca for desparafusada do parafuso.
Como mostrado abaixo:
Fig. 2-1-1 Rosca completa do parafuso sextavado externo
Fig. 2-1-2 meio dente de parafuso sextavado interno com cabeça cilíndrica
(2) Garanhão:
Um pino é um fixador que possui roscas externas em ambas as extremidades e não possui cabeça. Ao conectar, uma extremidade é aparafusada em uma peça com furo roscado interno, enquanto a outra extremidade passa por uma peça com furo passante e é fixada por uma porca. Isso resulta em um todo firmemente conectado.
Este tipo de conexão é chamada de conexão de pino e, assim como a conexão de parafuso, é uma conexão removível. Os pinos são usados principalmente quando uma das peças conectadas é espessa, requer uma estrutura compacta ou a desmontagem frequente torna a conexão aparafusada inadequada.
Como mostrado abaixo:
Fig. 2-2-3 pino de cabeça dupla
Fig. 2-2-4 pino de rosca completa
(3) Parafuso:
Um parafuso é um fixador composto por uma cabeça e um parafuso. Ele pode ser dividido em três categorias com base em sua finalidade: parafuso para estrutura de aço, parafuso de fixação e parafuso para fins especiais.
Os parafusos de máquina são usados principalmente para fixar uma peça com furo roscado fixo a uma peça com furo passante sem a necessidade de porca (este tipo de conexão é conhecido como conexão aparafusada e também é uma conexão removível). Parafusos de máquina também podem ser usados com porcas para fixar duas peças com furos passantes.
Os parafusos de fixação são usados principalmente para fixar a posição relativa entre duas peças.
Parafusos para fins especiais, como olhais, são usados para içar componentes.
Como mostrado abaixo:
Fig. 2-3-5 parafuso de cabeça panela
Fig. 2-3-6 Parafuso de fixação sextavado interno
Fig. 2-3-7 olhal
(4) Noz:
Uma porca é um componente que possui um furo roscado interno e normalmente tem o formato de uma coluna hexagonal plana, uma coluna quadrada plana ou um formato cilíndrico plano.
As porcas são usadas para fixar e conectar duas peças em uma única unidade com parafusos, pinos ou parafusos de estrutura de aço.
Como mostrado abaixo:
Fig. 2-4-8 porca sextavada
(5) Parafuso auto-roscante:
Um parafuso auto-roscante é semelhante a um parafuso, mas possui uma rosca especial projetada especificamente para parafusos auto-roscantes.
É usado para fixar e conectar dois componentes metálicos finos em uma única unidade. Pequenos furos precisam ser pré-perfurados nos componentes. Como o parafuso possui um alto nível de dureza, ele pode ser parafusado diretamente no orifício do componente para formar roscas internas correspondentes no componente.
Este tipo de conexão também é removível.
Como mostrado abaixo:
Fig. 2-5-9 parafuso auto-roscante
(6) Parafusos para madeira:
Um parafuso para madeira é semelhante a um parafuso, mas possui uma rosca especial projetada especificamente para uso em madeira. Ele pode ser parafusado diretamente em um componente ou peça de madeira para conectar firmemente uma peça metálica (ou não metálica) com um orifício passante ao componente de madeira.
Este tipo de conexão também é removível.
Como mostrado abaixo:
Fig. 2-7-10 parafuso para madeira com cabeça hexagonal
(7) Arruela:
Uma arruela é um tipo de fixador com formato circular plano.
Ele é colocado entre a superfície de suporte dos parafusos, parafusos ou porcas e a superfície das peças conectadas para aumentar a área da superfície de contato, reduzir a pressão por unidade de área e proteger a superfície das peças conectadas contra danos. Outro tipo de arruela elástica também pode evitar que a porca se solte.
Como mostrado abaixo:
Fig. 2-7-11 arruela plana
Arruela elástica 2-7-12
(8) Anel de retenção:
Um anel de retenção é instalado na ranhura do eixo ou na ranhura do furo de estruturas e equipamentos de aço para evitar o movimento das peças no eixo ou furo da esquerda para a direita.
Como mostrado abaixo:
Fig. 2-8-13 anel de retenção
(9) Pino:
Os pinos são usados principalmente para posicionar peças e alguns também podem ser usados para conectar, fixar, transmitir energia ou travar outros fixadores.
Como mostrado abaixo:
Figura 2-9-14 pino
(10) Rebites:
Os rebites são fixadores compostos por uma cabeça e uma haste de prego e são usados para conectar com segurança duas peças ou componentes com furos passantes em uma única unidade. Este tipo de conexão é conhecido como conexão de rebite e também é conhecido como rebitagem.
Os rebites formam uma conexão não removível, pois os rebites devem ser destruídos para separar as duas partes conectadas.
Como mostrado abaixo:
Fig. 2-10-15 Rebite de cabeça meia redonda
(11) Par de montagem e conexão:
Um conjunto refere-se a um fixador fornecido como uma combinação, como um parafuso de máquina (ou parafuso, parafuso autoatarraxante) e uma arruela plana (ou arruela de pressão, arruela de pressão).
Um par de conexão refere-se a um fixador que consiste em um parafuso, porca e arruela especiais, como um par de conexão de parafuso hexagonal grande de alta resistência para estruturas de aço.
Como mostrado abaixo:
Fig. 2-11-16 conjunto de parafuso de máquina
Fig. 2-11-17 Conexão por parafuso de cisalhamento de torção da estrutura de aço
(12) Aderência:
Uma tacha é um fixador único composto por uma haste polida e uma cabeça de prego (ou sem cabeça de prego) que é conectada fixamente a uma peça ou componente por soldagem, para conectá-la a outras peças.
Como mostrado abaixo:
Fig. 2-12-18 prego de soldagem
II. Identificação e Inspeção de Threads
1. Finalidade e características do fio:
As roscas são comumente encontradas em uma variedade de aplicações, incluindo aeronaves, carros, canos de água e uso diário de gás.
Na maioria dos casos, os fios servem como conexões de fixação e facilitam a transferência de força e movimento.
Embora existam vários tipos de threads para fins especiais, seu número é limitado.
A durabilidade e simplicidade das roscas, combinadas com seu desempenho confiável, fácil desmontagem e fabricação conveniente, fazem delas um componente crucial em todos os tipos de produtos eletromecânicos.
Para que um fio funcione eficazmente, ele deve possuir duas qualidades essenciais:
- A capacidade de girar facilmente;
- Força adequada.
2. Classificação de threads
a. As roscas podem ser categorizadas em quatro tipos com base em suas características estruturais e usos:
- Rosca comum (linha de fixação): Possui formato de dente triangular e é utilizada para conexão ou fixação de peças. As roscas comuns podem ainda ser divididas em roscas grossas e finas com base no seu passo. Roscas finas têm maior resistência de conexão.
- Fio de transmissão: Seu formato de dente inclui formas trapezoidais, retangulares, em forma de serra e triangulares.
- Rosca de vedação: Usada para vedar conexões, principalmente roscas de tubos, roscas cônicas e roscas de tubos cônicos.
- Rosca para fins especiais: Usada para fins específicos.
b. Os threads também podem ser divididos com base na região (país) em threads métricos, threads britânicos e threads americanos.
As roscas britânicas e americanas são coletivamente chamadas de roscas britânicas e têm um ângulo de perfil do dente de 60° e 55°. Eles usam tamanhos em polegadas para diâmetro, passo e outros parâmetros relevantes.
Em nosso país, o ângulo do perfil do dente é padronizado em 60° e as séries de diâmetro e passo são medidas em milímetros. Este tipo de thread é chamado de thread comum.
3. Perfil de tópico comum
4. Termos básicos do tópico
Uma rosca é uma formação contínua ao longo de uma superfície cilíndrica ou cônica especificada.
- Rosca externa: Uma rosca formada na superfície externa de um cilindro ou cone.
- Rosca interna: Uma rosca formada na superfície interna de um cilindro ou cone.
- Diâmetro maior: O diâmetro de um cilindro ou cone imaginário que é tangente ao topo de uma rosca externa ou à parte inferior de uma rosca interna.
- Diâmetro pequeno: O diâmetro de um cilindro ou cone imaginário que é tangente à parte inferior de uma rosca externa ou ao topo de uma rosca interna.
- Diâmetro médio: O diâmetro de um cilindro ou cone imaginário que passa pela ranhura da forma do dente onde a largura da protuberância é igual. Este cilindro ou cone imaginário é referido como cilindro de diâmetro primitivo ou cone de diâmetro primitivo.
- Rosca direita: Uma rosca que é aparafusada ao girar no sentido horário.
- Rosca esquerda: Uma rosca que é aparafusada ao girar no sentido anti-horário.
- Ângulo do perfil: O ângulo entre dois lados adjacentes do dente no perfil da rosca.
- Passo: A distância ao longo do eixo entre dois pontos correspondentes na linha de passo de dois dentes adjacentes.
5. Marcação de fios
Marcação de rosca métrica:
Geralmente, uma designação de rosca métrica completa deve abranger os três aspectos a seguir:
A representa o código do tipo de thread, indicando as características da thread;
B refere-se ao tamanho da rosca, que geralmente inclui o diâmetro e o passo. Para threads multithread, também deve incluir o lead e o número de threads;
C refere-se à precisão da rosca, que é determinada pela zona de tolerância de cada diâmetro (incluindo a posição e tamanho da zona de tolerância) e o comprimento do aparafusamento.
Marcação de rosca em polegadas:
6. Medição de rosca
Para roscas padrão gerais, medidores de anel de rosca ou medidores de plugue são usados para medição.
Como existem numerosos parâmetros de rosca, é impraticável medir cada um individualmente. Normalmente, medidores de rosca (medidores de anel de rosca e medidores de plugue de rosca) são usados para fazer uma avaliação abrangente da rosca.
Este método de inspeção, conhecido como aceitação de montagem simulada, não é apenas conveniente e confiável, mas também atende aos requisitos de precisão para roscas típicas.
Como resultado, tornou-se o método de aceitação mais utilizado na produção real.
7. Medição da rosca (diâmetro primitivo)
Em conexões roscadas, o diâmetro primitivo é o único fator que determina o ajuste da rosca, tornando crucial avaliar corretamente as qualificações do diâmetro primitivo.
Para garantir o desempenho de serviço básico da rosca, a norma deve especificar o princípio de julgamento de qualificação do diâmetro primitivo: “O diâmetro primitivo real da rosca não pode exceder o diâmetro primitivo do perfil sólido máximo do dente. O diâmetro primitivo único de qualquer parte da rosca real não deve exceder o diâmetro primitivo do perfil sólido mínimo.”
Atualmente, existem dois métodos convenientes para medir o diâmetro de passo único: usando um micrômetro de diâmetro de passo de rosca ou usando o método de três agulhas (que é adotado por nossa empresa).
8. Grau de ajuste da rosca:
O ajuste da rosca refere-se ao grau de aperto ou folga entre as roscas do parafuso.
A classe de ajuste, por outro lado, refere-se à combinação especificada de tolerância e desvio para roscas internas e externas.
(1) Para roscas unificadas em polegadas:
Threads externos têm três classes: Classe 1A, Classe 2A e Classe 3A.
As roscas internas também têm três classes: Classe 1B, Classe 2B e Classe 3B, todas com ajustes com folga.
Quanto maior o número da classe, mais justo será o ajuste.
Nas roscas inglesas, apenas Classe 1A e Classe 2A possuem desvios especificados. A Classe 3A tem desvio zero e a Classe 1A e a Classe 2A têm desvio igual.
Quanto maior o número da classe, menor a tolerância, conforme mostrado na figura.
- Classe 1A e Classe 1B têm tolerância muito baixa e são adequadas para ajustes de tolerância de rosca interna e externa.
- Classe 2A e Classe 2B são os graus de tolerância de rosca mais amplamente usados, especificados para fixadores mecânicos da série britânica.
- Classe 3A e Classe 3B têm o ajuste mais justo e são adequadas para fixadores com tolerâncias restritas, especialmente para projetos críticos para a segurança.
- As roscas externas especificaram desvios de ajuste para Classe 1A e Classe 2A, mas não para Classe 3A.
A tolerância para a Classe 1A é 50% maior que a da Classe 2A e 75% maior que a da Classe 3A. Para roscas internas, a tolerância da Classe 2B é 30% maior que a da Classe 2A.
A tolerância para a Classe 1B é 50% maior que a da Classe 2B e 75% maior que a da Classe 3B.
(2) Os graus de rosca comuns para roscas métricas externas são 4H, 6E, 6G e 6H, enquanto os graus de rosca comuns para roscas internas são 6G, 6H e 7H.
O grau de precisão das roscas padrão japonesas é dividido em três graus: I, II e III, sendo o grau II o mais comumente usado.
Em threads métricas, o desvio básico de H e h é zero, enquanto o desvio básico de G é positivo, e o desvio básico de e, f e g é negativo, conforme mostrado na figura.
- H é a posição da zona de tolerância mais comumente usada para roscas internas e geralmente não é usada para revestimento de superfície ou camadas de fosfatização muito finas. O uso do desvio básico da posição G é raro e é usado principalmente para revestimentos mais espessos.
- A zona de tolerância G é frequentemente usada para revestimento com revestimento fino de 6-9um. Por exemplo, quando os desenhos do produto exigem parafusos 6H, as roscas devem ser revestidas com zona de tolerância 6G.
- As melhores combinações de ajuste de rosca são H/G, H/H ou G/H. Para fixadores refinados, como parafusos e porcas, recomenda-se usar 6H/6G.
Grau de precisão média de rosca comum
Noz: 6H
Parafuso: 6g
Classe de precisão média de roscas com cobertura espessa
Porca: 6G
Parafuso: 6e
Grau de alta precisão
Noz: 4H
Parafuso: 4h, 6h
| M6-P1. 0 | Diâmetro externo | Diâmetro efetivo |
| 6e | 5,76-5,94 | 5.178-5.29 |
| 8g | 5.694-5.974 | 5.144-5.324 |
| 6g | 5.794-5.974 | 5.212-5.324 |
| 6h | 5,82-6,00 | 5.238-5.350 |
| 4h | 5,868-6,00 | 5.275-5.350 |
9. Tópico especial comum
1). Fio auto-roscante: é uma espécie de fio largo com chumbo grande.
GB/T5280 JIS B1007
| Especificações | Passo do dente |
| ST 1.5 | 0,5 |
| ST 1.9 | 0,6 |
| ST 2.2 | 0,8 |
| ST 2.6 | 0,9 |
| ST 2.9 | 11 |
| ST 3.3 | 1.3 |
| ST 3.5 | 1.3 |
| ST 3.9 | 1.3 |
| ST 4.2 | 14 |
| ST 4.8 | 1.6 |
| ST 5.5 | 1,8 |
| ST 6.3 | 1,8 |
| ST 8 | 2.1 |
| ST 9.5 | 2.1 |
| Especificações | 2 | 2,5 | 3 | 35 | 4 | 45 | 5 | 6 | 8 |
| Número de dentes | Dentes AB | 40 | 28 | 24 | 20 | 18 | 16 | 14 | 12 |
| Um dente | 24 | 18 | 16 | 14 | 12 | 10 | 9 |
| Especificações | Número de dentes | |
| Dentes AB | Um dente | |
| 2 | 40 | |
| 2,5 | 28 | |
| 3 | 24 | 24 |
| 35 | 20 | 18 |
| 4 | 18 | 16 |
| 45 | 16 | 14 |
| 5 | 12 | |
| 6 | 14 | 10 |
| 8 | 12 | 9 |
2) Rosca de travamento auto-roscante (rosca triangular)
GB6559
3.) Rosca de prego para painel de parede (rosca rápida)
GB/T14210
4) Fio de madeira:
Veja a Fig. 1-1-32 para o perfil da rosca e tamanho do parafuso para madeira (CB / T922-1986)
Fig. 1-1-32 perfil de rosca para parafuso para madeira
III. Requisitos de materiais, requisitos de tratamento térmico e requisitos de desempenho mecânico de parafusos, parafusos e pinos
Requisitos de material para parafusos, parafusos e pinos
| Nível de performance | Materiais e tratamento térmico | Composição química /% | Temperatura de têmpera ℃ min | ||||
| C | Pmáx | Smáx. | Bmáx | ||||
| min | máx. | ||||||
| 4.6 | Aço carbono ou aço carbono com elementos adicionados | – | 0,55 | 0,05 | 0,06 | nada | – |
| 4.8 | |||||||
| 5.6 | 0,13 | 0,55 | 0,05 | 0,06 | – | ||
| 5.8 | – | 0,55 | 0,05 | 0,06 | |||
| 6.8 | 0,15 | 0,55 | 0,05 | 0,06 | |||
| 8.8 | Cobre de liga de carbono (por exemplo, cobre, manganês ou cromo) com elementos adicionados é temperado e revenido | 0,15 | 0,40 | 0,025 | 0,025 | 0,003 | 425 |
| Aço carbono médio, temperado e revenido | 0,25 | 0,55 | 0,025 | 0,025 | |||
| Taxa e revenido de liga de aço | 0,20 | 0,55 | 0,025 | 0,025 | |||
| Nível de performance | Materiais e tratamento térmico | Composição química/% | Temperatura de têmpera ℃ min | ||||
| C | Pmáx | Smáx. | Bmáx | ||||
| min | máx. | ||||||
| 9,8 | Aços de liga de carbono com elementos adicionados (como boro, manganês ou cromo) são inflamados e revenidos | 0,15 | 0,40 | 0,025 | 0,025 | 0,003 | 425 |
| Aço carbono médio, temperado e revenido | 0,25 | 0,55 | 0,025 | 0,025 | |||
| Liga de aço temperado e revenido | 0,20 | 0,55 | 0,025 | 0,025 | |||
| 10.9 | Aço de liga de carbono com elementos adicionados (como boro, manganês ou cromo), temperado e revenido | 0,20 | 0,55 | 0,025 | 0,025 | 0,003 | 425 (340 cancelado) |
| Aço carbono médio, temperado e revenido | 0,25 | 0,55 | 0,025 | 0,025 | |||
| Liga de aço temperado e revenido | 0,20 | 0,55 | 0,025 | 0,025 | |||
| 12,9 | Liga de aço, taxa de ignição e revenido | 0h30 | 0,50 | 0,025 | 0,025 | 0,003 | 425 |
| 12,9 | Aços de liga de carbono com elementos adicionados (como boro, manganês, cromo ou molibdênio) são temperados e revenidos | 0,28 | 0,50 | 0,025 | 0,025 | 0,003 | 380 |
Propriedades mecânicas e físicas de parafusos, porcas e pinos
| Subitem | Propriedades mecânicas e físicas | 4.6 | 4.8 | 5.6 | 5.8 | 6.8 | 8.8 | 9,8 | 10.9 | 12,9/12,9 | ||
| d≤M6 | d≥M16 | |||||||||||
| 1 | Resistência nominal à tração rmpA | nominal | 400 | 500 | 600 | 800 | 900 | 1000 | 1200 | |||
| min | 400 | 420 | 500 | 520 | 600 | 800 | 830 | 900 | 1040 | 1220 | ||
| 2 | Menor limite de escoamento rmpA | nominal | 240 | 300 | ||||||||
| min | 240 | 300 | ||||||||||
| 3 | A tensão de 0,2% de alongamento não proporcional é especificada para a peça de teste usinada.RP0,2 Mpa | nominal | 640 | 640 | 720 | 900 | 1080 | |||||
| min | 640 | 660 | 720 | 940 | 1100 | |||||||
| 4 | A tensão de alongamento não proporcional especificada do fixador é 0,0048d.RXY Mpa | nominal | 320 | 400 | 480 | |||||||
| min | 340 | 420 | 480 | |||||||||
| 5 | Tensão garantida MPa | 225 | 310 | 280 | 380 | 440 | 580 | 600 | 650 | 830 | 970 | |
| Taxa de estresse certificada | 0,94 | 0,91 | 0,93 | 0,90 | 0,92 | 0,91 | 0,91 | 0,90 | 0,88 | 0,88 | ||
| Subitem | Propriedades mecânicas e físicas | 4.6 | 4.8 | 5.6 | 5.8 | 6.8 | 8.8 | 9,8 | 10.9 | 12,9/12,9 | ||||
| d≤M6 | d≥M16 | |||||||||||||
| 6 | Alongamento após fratura do corpo de prova usinado Af% | 22 | 20 | 12 | 12 | 10 | 9 | 8 | ||||||
| 7 | Redução da área do corpo de prova usinado Z% min | 52 | 48 | 48 | 44 | |||||||||
| 8 | Alongamento após fratura do fixador A1% min | um | 0,24 | um | 0,22 | 0,2 | ||||||||
| 9 | Firmeza da cabeça | Terminal novo crack | ||||||||||||
| 10 | Dureza Vickers HVF ≥ 98N | min | 120 | 130 | 155 | 160 | 190 | 250 | 255 | 290 | 320 | 385 | ||
| 220 | 250 | 320 | 335 | 360 | 380 | 435 | ||||||||
| 11 | Dureza Brinell HRB F=30D2 | min | 114 | 124 | 147 | 152 | 181 | 238 | 242 | 276 | 304 | 366 | ||
| máx. | 209 | 238 | 304 | 318 | 342 | 361 | 414 | |||||||
| 12 | Dureza RockwellHRB | min | 67 | 71 | 79 | 82 | 89 | |||||||
| máx. | 95,0 | 99,5 | ||||||||||||
| dureza Rockwell | min | 22 | 23 | 28 | 32 | 39 | ||||||||
4. Tipos e estrutura de parafusos para estrutura de aço
1. Visão geral da conexão aparafusada de estrutura de aço
A conexão aparafusada para estruturas de aço é um método de conectar duas ou mais peças ou componentes de estruturas de aço em uma única unidade usando parafusos. Este tipo de ligação é o método mais simples para pré-montar componentes e instalar estruturas.
Conexão completa de parafusos de juntas de vigas e colunas
A conexão aparafusada foi utilizada pela primeira vez na instalação de estruturas metálicas. No entanto, no final da década de 1930, foi gradualmente substituído por conexões de rebites e foi usado apenas como método de fixação temporária durante a montagem de componentes.
O método de conexão por parafuso de alta resistência surgiu na década de 1950. Esses parafusos são feitos de aço de médio carbono ou aço de liga de médio carbono e têm uma resistência 2 a 3 vezes maior que a dos parafusos comuns.
A conexão de parafuso de alta resistência tem as vantagens de ser conveniente de construir, segura e confiável. É utilizado na fabricação e instalação de estruturas metálicas em fábricas metalúrgicas desde a década de 1960.
Conexão completa de parafusos de emenda de viga
2. Especificação do parafuso
As especificações de parafusos comuns usadas em estruturas de aço incluem M12, M16, M20, M24 e M30. A letra “M” representa o símbolo do parafuso e o número é o diâmetro nominal.
Os parafusos são divididos em 10 graus com base em seu desempenho: 3,6, 4,6, 4,8, 5,6, 5,8, 6,8, 8,8, 9,8, 10,9 e 12,9. Os parafusos com graus superiores a 8,8 são fabricados em aço-liga de baixo carbono ou aço médio carbono e passam por tratamento térmico (têmpera e revenido). Estes são chamados de parafusos de alta resistência. Parafusos com classes inferiores a 8,8 (excluindo 8,8) são chamados de parafusos comuns.
A tabela abaixo mostra o grau de desempenho e as propriedades mecânicas dos parafusos.
| propriedade mecânica | Nível de performance | |||||||||||||||||||
| 3.6 | 4.6 | 4.8 | 5.6 | 5.8 | 6.8 | 88 | 9,8 | 10.9 | 12,9 | |||||||||||
| ≤M16 | ≥M16 | |||||||||||||||||||
| Resistência à tração, MPa | Valor nominal | 300 | 400 | 500 | 600 | 800 | 800 | 900 | 1000 | 1200 | ||||||||||
| Valor pequeno | 330 | 400 | 420 | 500 | 520 | 830 | ||||||||||||||
| dureza Rockwell | HRB | CDH | ||||||||||||||||||
| valor mínimo | 52 | 67 | 70 | 80 | 83 | 89 | 22 | 25 | 28 | 34 | 39 | |||||||||
| Máximo | 95 | 99 | 32 | 35 | 37 | 41 | 44 | |||||||||||||
| Ponto de rendimento, MPa | Valor nominal | 180 | 240 | 320 | 300 | 400 | 480 | |||||||||||||
| valor mínimo | 190 | 340 | 420 | |||||||||||||||||
| limite de escoamento, MPa | Valor nominal | 640 | 640 | 720 | 900 | 1080 | ||||||||||||||
| Estresse mínimo | 660 | 940 | 1000 | |||||||||||||||||
| Garantia de estresseSp.Mpa | 180 | 230 | 310 | 280 | 380 | 440 | 580 | 600 | 660 | 830 | 970 | |||||||||
O grau de desempenho do parafuso é composto por duas partes de números, que representam respectivamente a resistência nominal à tração do parafuso e a taxa de escoamento do material.
Por exemplo, o significado de parafusos com grau de desempenho de 4,6 é: o número na primeira parte (4 em 4,6) é 1/100 da resistência à tração nominal (n/mm2) do material do parafuso, ou seja, fu ≥ 400N/mm2;
O número na segunda parte (6 em 4,6) é 10 vezes a taxa de escoamento do material do parafuso, ou seja, fy/fu = 0,6;
O produto de dois números (4) × 6 = “24”) é 1/10 do limite de escoamento nominal (ou limite de escoamento) (n / mm2) do material do parafuso, o que significa fy ≥ 240n/mm2.
De acordo com o seu nível de precisão de fabricação, os parafusos comuns utilizados em estruturas de aço podem ser categorizados em três graus: A, B e C.
Os parafusos de grau B são considerados refinados e normalmente usados em produtos mecânicos, enquanto os parafusos de grau C são considerados ásperos.
A menos que especificado de outra forma, os parafusos comuns usados em estruturas de aço são tipicamente parafusos grossos de Grau C com um grau de desempenho de 4,6 ou 4,8.
O valor de cálculo da resistência para ligações aparafusadas deve ser retirado da Tabela 3.4.1-4 do código GB50017-2003 para o dimensionamento de estruturas de aço.
Tabela 3.4.1-4 Valor de projeto de resistência da conexão parafusada (n/mm2)
| Grau de desempenho do parafuso, grau do chumbador e componente de aço | Parafuso comum | Supositório de rádio | Parafuso de alta resistência para conexão de rolamento de pressão | ||||||||
| Parafuso grau C | Parafusos de grau A e B | ||||||||||
| Tração | Resistência ao cisalhamento | Rolamento de pressão | tração | Resistência ao cisalhamento | Rolamento de pressão | tração | tração | Resistência ao cisalhamento | Rolamento de pressão | ||
| Parafuso comum | Nível 4.6 e 4.8 | 170 | 140 | ||||||||
| Nível 5.6 | 210 | 190 | |||||||||
| Nota 8.8 | 400 | 320 | |||||||||
| Âncora Bolt | Aço Q235 | um | 140 | ||||||||
| Aço Q345 | 180 | ||||||||||
| Conexão de rolamento de pressão parafuso borboleta de alta resistência | Nota 8.8 | 400 | 250 | ||||||||
| Nível 10.9 | 500 | 310 | |||||||||
| componente | Aço Q235 | um | 305 | 405 | 470 | ||||||
| Aço Q345 | 385 | 510 | 590 | ||||||||
| Aço Q390 | 400 | 530 | 615 | ||||||||
| Aço Q420 | 425 | 560 | 615 | ||||||||
Tabela 3.4.1-5 Valor de projeto de resistência da conexão de rebite (n/mm2)
| Classe de aço para pregos de salgueiro e classe de aço componente | Retire o prego | Resistência ao cisalhamento | Rolamento de pressão | |||
| Furo tipo I | Buraco classe II | Furo tipo I | Buraco classe II | |||
| rebite | BL2 ou BL3 | 120 | 185 | 155 | ||
| componente | Aço Q235 | 450 | 365 | |||
| Aço Q345 | 565 | 460 | ||||
3. Classificação dos parafusos
Os parafusos são conhecidos por vários nomes, como parafusos, pregos, peças padrão, fixadores, etc.
Em um sentido geral, os parafusos podem abranger uma variedade de fixadores, incluindo parafusos comuns, parafusos de alta resistência, chumbadores, parafusos de expansão, buchas químicas, parafusos, pinos e muito mais.
Ao considerar os parafusos de forma mais específica, eles podem ser divididos em duas categorias: parafusos comuns e parafusos de alta resistência.
(1) Conexão de parafuso comum
Os parafusos comuns podem ser divididos em parafusos brutos e refinados com base na precisão de fabricação.
Além disso, os parafusos comuns também podem ser classificados em vários tipos, como parafusos de cabeça sextavada, parafusos prisioneiros, parafusos de cabeça escareada e outros.
A imagem acima mostra parafusos de cabeça escareada
Parafuso áspero
Os parafusos Classe C são normalmente parafusos ásperos feitos de aço estrutural de carbono.
Para garantir a penetração suave dos parafusos nos furos dos parafusos, o diâmetro do furo deve ser 1,0 a 2,0 mm maior que o diâmetro nominal (d) dos parafusos, resultando em um furo Classe II.
O espaçamento dos furos dos parafusos deve ser organizado para facilitar o aperto com uma chave inglesa.
Quando são utilizados parafusos brutos para conectar os componentes de pilares, vigas e treliças de telhado, deve-se adotar uma estrutura de ligação com placas de suporte.
Neste cenário, o parafuso está sob tensão e a sua força de cisalhamento é suportada pela placa de suporte (conforme ilustrado no diagrama anexo).
O baixo grau de resistência dos materiais utilizados nos parafusos brutos restringe seu uso em ligações estruturais. No entanto, os parafusos brutos ainda são comumente utilizados na conexão de vigas secundárias para plataformas de trabalho, vigas de parede, vigas de telhado, suportes e suportes articulados com baixa força de cisalhamento.
A figura acima mostra parafusos comuns.
Os parafusos brutos também são frequentemente usados na pré-montagem de estruturas de aço em oficinas, na pré-fixação de componentes rebitados antes da rebitagem, na montagem antes da conexão de parafusos de alta resistência e na fixação temporária antes da soldagem dos nós.
Ao usar parafusos ásperos como parafusos de fixação permanente, eles devem ser apertados após o alinhamento adequado e devem ser tomadas medidas para evitar o afrouxamento.
A figura acima ilustra o método de travamento com porca dupla para o parafuso da base da coluna.
Parafuso refinado
Os parafusos das classes A e B são considerados parafusos refinados e normalmente requerem furos de Classe I. O diâmetro do furo deve ser 0,3 a 0,5 mm maior que o diâmetro nominal (d) do parafuso.
Conexões de parafusos refinadas são usadas em algumas conexões estruturais que são frequentemente desmontadas e remontadas.
Os parafusos refinados são usados principalmente em produtos mecânicos e não são comumente usados na construção de estruturas de aço.
(2) Conexão de parafuso de alta resistência
Parafusos feitos de aço de alta resistência ou que requerem alta pré-carga são chamados de parafusos de alta resistência.
Esses parafusos geram tensão e transmitem forças externas por meio do atrito.
Em contraste, uma conexão de parafuso tradicional transmite força de cisalhamento através da resistência ao cisalhamento do parafuso e da pressão de apoio da parede do furo.
Ao apertar a porca, a tensão é mínima e pode ser desconsiderada.
Além da alta resistência do material, um parafuso de alta resistência também aplica uma tensão significativa, resultando em pressão de extrusão entre os componentes de conexão, proporcionando um forte atrito perpendicular à direção do parafuso.
Além disso, fatores como tensão, coeficiente antiderrapante e tipo de aço impactam diretamente a capacidade de carga de um parafuso de alta resistência.
Princípio de funcionamento do parafuso de alta resistência
Os parafusos de alta resistência são classificados principalmente em duas categorias com base em suas condições de tensão: tipo de fricção e tipo de pressão.
Em termos de processo de construção, os parafusos de alta resistência são divididos em dois tipos: parafusos de cisalhamento torcional de alta resistência e grandes parafusos hexagonais de alta resistência.
Parafuso de alta resistência tipo cisalhamento torcional e parafuso hexagonal grande de alta resistência
A conexão de parafuso de alta resistência do tipo fricção transfere força externa através do atrito gerado na superfície de contato da placa de aço depois que a camada da placa de conexão é firmemente aderida pela pressão de aperto do parafuso. A superfície do componente é jateada para criar uma superfície de ferrugem vermelha, que proporciona um alto coeficiente de atrito e reduz o número de parafusos de conexão necessários. O diâmetro do furo para um parafuso de alta resistência do tipo fricção deve ser 1,5 a 2,0 mm maior que o diâmetro nominal (d) do parafuso.
Em contraste, a conexão de parafuso de alta resistência com suporte de pressão transfere tensão através da combinação de atrito entre os componentes, força de cisalhamento do eixo central do parafuso e pressão de rolamento do componente. O diâmetro do furo para este tipo de parafuso deve ser 1,0 a 1,5 mm maior que o diâmetro nominal (d) do parafuso. Os furos são feitos usando uma furadeira CNC e um gabarito de furação.
Em essência, os parafusos de alta resistência do tipo fricção e do tipo pressão são o mesmo parafuso, com a diferença sendo a consideração do deslizamento no projeto. A superfície de fricção do parafuso de alta resistência do tipo fricção não pode deslizar e o parafuso não suporta cisalhamento. Se a superfície de atrito deslizar, considera-se que atingiu o estado de falha de projeto, que é uma tecnologia relativamente estabelecida e confiável. Por outro lado, a superfície de atrito do parafuso de alta resistência do rolamento de pressão pode deslizar e o parafuso também sofre cisalhamento, com a falha final sendo semelhante a um parafuso comum (falha por cisalhamento do parafuso ou falha por compressão da placa de aço).
O grande parafuso hexagonal de alta resistência é composto por um parafuso de alta resistência, porca e duas arruelas, formando um par de conexão de parafuso de alta resistência. Durante a construção, a estrutura é fixada temporariamente com parafusos ásperos e, em seguida, parafusos de alta resistência são instalados um por um a partir do meio do grupo de parafusos, começando com o aperto inicial, seguido de reaperto e, finalmente, aperto final.
A figura mostrada acima mostra grandes pares de conexões de parafusos de cabeça hexagonal de alta resistência de comprimentos variados.
Ao instalar o par de conexão de parafuso grande de cabeça hexagonal de alta resistência, uma arruela deve ser colocada em ambos os lados do parafuso. O valor do torque de aperto inicial deve ser 50% do valor do torque de aperto final, enquanto o valor do torque de reaperto deve ser igual ao valor do torque de aperto final.
A fórmula para calcular o valor final do torque de aperto é:
TC = k * Pc * d
Onde
- Tc é o valor do torque de aperto final, em n · m;
- k é o coeficiente de torque;
- Pc é a pretensão de construção, em kN;
- d é o diâmetro da rosca do parafuso de alta resistência, em mm.
Uma chave de torque deve ser usada para apertar e deve ser calibrada antes de cada uso.
O par de conexão de parafuso de alta resistência tipo cisalhamento torcional é composto por um parafuso de alta resistência, uma porca e uma arruela.
Parafuso de alta resistência tipo cisalhamento torcional
Chave elétrica de cisalhamento de torção
Princípio de instalação do parafuso de cisalhamento torcional de alta resistência
Ao instalar o par de conexão de parafuso de alta resistência tipo cisalhamento torcional, apenas uma arruela deve ser colocada em um lado da porca.
A fórmula para calcular o valor do torque de aperto inicial é:
Tc = 0,065 * Pc * d
Onde
- Tc é o valor do torque de aperto inicial, em n · m;
- Pc é a pretensão de construção, em kn;
- d é o diâmetro da rosca do parafuso de alta resistência, em mm.
Finalmente, uma chave especializada deve ser usada para desparafusar a cabeça da flor de ameixa até que ela quebre.
A inspeção de qualidade deve se concentrar na supervisão e inspeção do processo de construção.
(3) Parafuso de ancoragem
Um parafuso de ancoragem, também conhecido como parafuso de ancoragem ou fio de ancoragem, é usado para conectar a base de uma coluna de estrutura de aço a uma fundação de concreto. Os aços redondos Q235 e Q345 são comumente usados para essa finalidade.
Existem diferentes tipos de chumbadores e se o diâmetro for superior a 24 mm deve-se utilizar uma placa de ancoragem.
Durante a instalação, o grupo de chumbadores deve ser fixado pela estrutura de aço e instalado junto com a gaiola de reforço de ligação antes de despejar o concreto. A cabeça do parafuso deve ficar exposta à superfície do concreto por um comprimento específico.
Assim que o concreto atingir determinado nível de resistência, deverá ser instalada a base do pilar de aço e realizado o grauteamento secundário na parte inferior do pilar.
Grupo de parafusos de ancoragem fixos com estrutura de aço
Diagrama esquemático do parafuso de ancoragem
A imagem mostra a base de um pilar em estrutura de aço antes do grauteamento secundário, com uma luva de borracha sendo usada para proteger a parte superior do chumbador da rosca.
(4) Parafuso de ancoragem química
O chumbador químico é um novo tipo de material de fixação que consiste em um agente químico e uma haste metálica. É utilizado para instalar conectores de outras estruturas em estruturas de concreto existentes.
Pode ser utilizado para instalação de peças pós-embutidas em diversas construções de estruturas metálicas, como fachadas cortina e suspensão a seco de mármore. Além disso, pode ser utilizado para instalação de equipamentos, instalação de guarda-corpos em rodovias e pontes, reforço e transformação de edificações, entre outras aplicações.
Parafuso e agente do parafuso de ancoragem químico
O chumbador químico é um novo tipo de chumbador que segue o chumbador de expansão. É um componente compósito que se fixa e fixa no substrato de concreto perfurado através de um adesivo químico especial e parafuso, conseguindo assim a ancoragem das partes fixas.
O parafuso de ancoragem químico possui uma grande capacidade de carga e pode substituir a barra de ancoragem embutida. É frequentemente usado para resolver o problema do esquecimento de instalar as partes embutidas de uma estrutura de aço no canteiro de obras após a concretagem do concreto. O chumbador químico pode ser utilizado para corrigir esta situação.
As etapas de construção do chumbador químico são as seguintes:
- De acordo com os requisitos do projeto de engenharia, faça furos nas posições designadas no material de base (como concreto). O diâmetro do furo, a profundidade e o diâmetro do parafuso devem ser determinados por técnicos profissionais ou testes de campo.
- Faça os furos usando uma furadeira de percussão ou uma furadeira hidráulica.
- Limpe a poeira dos furos usando um cilindro de ar especial, escova ou máquina de ar comprimido. Isso deve ser repetido pelo menos três vezes para garantir que não haja poeira ou água no buraco.
- Certifique-se de que a superfície do parafuso esteja limpa, seca e livre de óleo ou alvenaria.
- Verifique a embalagem da âncora do tubo de vidro quanto a quaisquer anormalidades, como danos ou solidificação do agente. Insira a cabeça redonda da embalagem no orifício da âncora com a cabeça voltada para fora e empurre-a até o fundo do orifício.
- Usando uma furadeira elétrica e um dispositivo de instalação especial, insira o parafuso na parte inferior do orifício girando-o fortemente. Métodos de impacto não devem ser usados.
- Assim que o parafuso atingir o fundo do furo ou a posição marcada no parafuso, pare de girar imediatamente, remova o acessório de instalação e evite mexer no gel até que esteja completamente curado. A rotação excessiva pode levar à perda de cola e afetar a força de ancoragem.
(O tempo de rotação não deve exceder 30 segundos, a velocidade de rotação deve estar entre 300 a 750 rpm, a velocidade de propulsão do parafuso deve ser de cerca de 2 cm/s e métodos de impacto não são permitidos).
(5) Parafuso de expansão
A função de um parafuso de expansão é semelhante à de um chumbador químico e é usado para aplicações de ancoragem com menos tensão.
Parafusos de expansão de diferentes especificações
Os parafusos de expansão não devem ser usados em peças com fissuras ou em peças propensas a fissuras em estruturas de concreto.
Ao projetar estruturas principais de suporte de carga, tubulações importantes, operações de alta velocidade, cargas de impacto e grandes vibrações, os parafusos de expansão devem ser selecionados com base na força de tração e na força de cisalhamento calculadas.
4. Requisitos de disposição e construção de parafusos
A disposição dos parafusos pode ser dividida em duas categorias: paralela e escalonada.
Arranjo paralelo – esse arranjo é simples, organizado e compacto. O tamanho da placa de ligação utilizada é pequeno, mas resulta num enfraquecimento significativo da secção do componente.
Disposição escalonada – esta disposição não é tão compacta, mas o tamanho da placa de ligação utilizada é maior, resultando num menor enfraquecimento da secção da barra.
Requisitos de estresse
Direção de tensão vertical: Para evitar a concentração de tensão nos parafusos e o enfraquecimento excessivo da seção, bem como para reduzir a capacidade de carga, a distância da borda e a distância final dos parafusos não devem ser muito pequenas.
Direção da ação da força: Para evitar que a placa se quebre ou se rompa, a distância final não deve ser muito pequena.
Para Membros de Compressão: Para evitar empenamento das placas de conexão, a distância intermediária não deve ser muito grande.
Requisitos de construção:
- A distância da borda e a distância média dos parafusos não devem ser muito grandes para evitar encaixes soltos entre as placas, entrada de umidade e corrosão do aço.
- Para facilitar o aperto da porca com uma chave inglesa, o passo do parafuso não deve ser inferior a 3 vezes o diâmetro do parafuso.
De acordo com estes requisitos, o espaçamento permitido dos parafusos e os valores de projeto relevantes são especificados no código GB50017-2017 para o projeto de estruturas de aço.
Tabela 8.3.4 distâncias máximas e mínimas permitidas de parafusos ou rebites
| nome | Posição e direção | Distância máxima permitida (o que for menor) | Distância mínima permitida | ||||
| Espaçamento central | Linha externa (vertical ou ao longo da direção da força interna) | 8d ou 12t | 34d | ||||
| Linha do meio | Direção vertical da força interna | 16d ou 24t | |||||
| Ao longo da direção da força interna | Membro sob pressão | 12d ou 18t | |||||
| Tensão dos membros | 16d ou 24d。 | ||||||
| Ao longo da direção da diagonal | |||||||
| Distância do centro à borda do componente | Ao longo da direção da força interna | 4d ou 8t | 2d | ||||
| Direção vertical da força interna | Aresta de corte ou ponta de gás manual | 1,5d | |||||
| Borda rolante, corte automático a gás ou borda de serra | Parafuso de alta resistência | ||||||
| Outros parafusos ou pregos | 1.2d | ||||||
Observação:
1.d0 É o diâmetro do furo do parafuso ou prego e t é a espessura da chapa externa.
2. A distância máxima entre a borda da placa de aço e o parafuso ou rebite conectado ao membro rígido (como cantoneira, canal de aço, etc.) pode ser adotada de acordo com o valor da linha do meio.
