Em mecânica, o termo “rosca” refere-se especificamente a “rosca de parafuso”, um componente vital integrante de conectores, fixadores e elementos de transmissão. As roscas dos parafusos são amplamente utilizadas em diversos equipamentos e estruturas, como parafusos, porcas, parafusos e parafusos de avanço, todos os quais dependem delas para cumprir suas funções. Seja na fabricação ou na vida diária, o uso de roscas de parafuso é onipresente. Sem eles, a maioria das máquinas não funcionaria adequadamente.
Então, o que exatamente é uma rosca de parafuso? Quais são os diferentes tipos? Este artigo fornece informações detalhadas sobre roscas de parafuso, ajudando você a entender os diversos tipos e identificar a rosca mais adequada para o seu projeto.
O que é rosca de parafuso?
A rosca do parafuso refere-se a uma saliência ou ranhura helicoidal que envolve a circunferência de uma superfície cilíndrica ou cônica. Esse recurso helicoidal permite que dois ou mais componentes sejam firmemente conectados por meio de movimento rotacional ou convertam movimento rotacional em movimento linear.
O desenho das roscas dos parafusos cria atrito entre os componentes, permitindo uma fixação ou travamento seguro. Além disso, as roscas dos parafusos possuem um certo grau de capacidade de autotravamento, o que significa que os componentes conectados não se soltarão espontaneamente sem força externa.
Existem vários tipos de roscas de parafuso, categorizadas com base em vários padrões. Antes de apresentar os tipos de roscas, vamos ter uma ideia geral dos principais parâmetros geométricos da rosca.
Principais parâmetros geométricos do fio
A imagem acima oferece uma imagem intuitiva dos indicadores importantes. Abaixo estão os detalhes sobre esses parâmetros:
Diâmetro principal (diâmetro externo)
O diâmetro maior é o maior diâmetro entre as cristas da rosca do parafuso. Esta dimensão é crucial para determinar o tamanho e a resistência da rosca, afetando seu desempenho à tração e ao cisalhamento. Além disso, garante o engate adequado e o ajuste entre as roscas internas e externas.
Diâmetro Menor (Diâmetro Interno)
O diâmetro menor é o menor diâmetro entre as raízes do fio. É um parâmetro importante para a resistência e o ajuste da rosca, determinando a resistência ao cisalhamento e à fadiga da rosca e garantindo o encaixe adequado entre as roscas macho e fêmea.
Diâmetro do Passo (Diâmetro Efetivo)
O diâmetro primitivo refere-se ao diâmetro no qual a largura da crista e da raiz da rosca são iguais. Ele está localizado no ponto médio do perfil da rosca e é a principal área de contato e suporte de carga para roscas internas e externas. O diâmetro primitivo determina o aperto do ajuste e a profundidade de engate quando um parafuso e uma porca são aparafusados, afetando a distribuição da carga entre os dentes da rosca. Além disso, um diâmetro primitivo apropriado pode melhorar o desempenho de autotravamento da rosca.
Passo e TPI
O passo refere-se à distância axial entre cristas de rosca adjacentes em milímetros (mm) e é comumente usado para roscas métricas. Determina a densidade das roscas e a distância de avanço por rotação. O passo normalmente é medido rapidamente usando um medidor de passo de rosca.
TPI (Threads Per Inch) refere-se ao número de cristas de rosca por polegada e é comumente usado para roscas imperiais. A relação entre TPI e pitch é que eles são recíprocos.
Liderar
Avanço é a distância que um parafuso avança ao longo de seu eixo em uma revolução completa. Determina a eficiência de conversão do movimento rotacional em movimento linear nas roscas, ou seja, eficiência de transmissão. Além disso, o chumbo afeta a área de contato e a distribuição de carga da rosca. Valores de avanço menores normalmente distribuem a carga por uma área de contato mais longa, aumentando assim a capacidade de carga e a resistência ao desgaste.
Ângulo de hélice
O ângulo da hélice é o ângulo entre a hélice da rosca e um plano perpendicular ao eixo da rosca. Descreve o ângulo em que a rosca sobe ao longo do eixo do parafuso, influenciando tanto a eficiência da transmissão quanto a escolha dos processos de fabricação. Um ângulo de hélice maior normalmente aumenta a eficiência da transmissão, mas também pode levar a maior atrito e desgaste.
Ângulo da Rosca
O ângulo da rosca é o ângulo formado pela intersecção dos flancos da rosca com um plano perpendicular ao eixo do parafuso. Esse ângulo é normalmente de 60 graus, o que é comum em projetos de rosca padrão, especialmente em roscas métricas ISO e roscas Unified Thread Standard (UTS). Afeta principalmente a forma geométrica e as propriedades mecânicas da rosca, como resistência, distribuição de carga e desempenho de travamento automático.
Ângulo do dente
Em aplicações de rosca, o ângulo do dente e o ângulo da rosca são geralmente iguais, ambos referindo-se ao ângulo entre os flancos de duas roscas adjacentes no perfil da rosca. No entanto, num contexto mais amplo de projeto mecânico, o ângulo do dente pode referir-se especificamente ao ângulo do perfil dos dentes da engrenagem, enquanto o ângulo da rosca é usado exclusivamente para o projeto da rosca.
Como identificar tipos de thread?
Em relação aos tipos de thread, a classificação cada vez mais comum baseia-se nas diferenças sutis nos principais parâmetros. Na seção anterior, apresentamos os principais parâmetros geométricos da rosca. Na passagem a seguir, à medida que aprendemos como identificar os tipos de rosca, compreenderemos gradualmente que as diferenças sutis nesses parâmetros desempenham um papel crucial na determinação se um tipo específico de rosca pode alcançar a compatibilidade ideal com o seu equipamento.
Agora, vamos combinar inspeção visual, medições básicas e comparação padrão para identificar e confirmar sistematicamente o tipo de rosca.
Etapa 1: Rosca Macho vs. Rosca Fêmea
Primeiro, identifique se o fio é macho ou fêmea observando o formato e a estrutura geral do fio. Uma rosca macho é uma saliência helicoidal externa encontrada em componentes como parafusos ou porcas, enquanto uma rosca fêmea é uma ranhura helicoidal interna presente em porcas ou furos.
Etapa 2: Rosca Cônica vs. Rosca Paralela
A seguir, verifique se a linha é cônica ou paralela. O diâmetro de uma rosca cônica diminui gradualmente ao longo de seu comprimento até uma extremidade, enquanto o diâmetro de uma rosca paralela permanece consistente ao longo do comprimento da rosca. Às vezes, essa característica pode ser determinada por inspeção visual, mas caso contrário, um paquímetro será útil. Use o paquímetro para medir a primeira, a quarta e a última rosca completa. Se as medidas forem iguais, é um fio paralelo. Se as medidas diminuírem, é uma rosca cônica.
Etapa 3: Medir o passo da linha
A próxima etapa para identificar o tipo de rosca é determinar o tamanho do passo. Posicione o medidor de passo na rosca e ajuste-o até que ele se encaixe perfeitamente entre as roscas consecutivas. Posteriormente, leia o valor do passo indicado, que representa a distância precisa entre as roscas.
Etapa 4: Medir o diâmetro da rosca
Após determinar o tamanho do passo, o próximo passo é medir o diâmetro da rosca. O diâmetro obtido nesta etapa não é exatamente igual ao tamanho nominal especificado da rosca especificada. A principal razão para esta variação são as tolerâncias da indústria ou da produção. Diferentes parâmetros do diâmetro requerem diferentes ferramentas de medição. Aqui estão algumas ferramentas comuns usadas para parâmetros específicos:
Diâmetro principal (diâmetro externo): Este é o parâmetro mais fácil de medir diretamente. Geralmente é medido usando ferramentas de diâmetro externo, como paquímetros ou micrômetros.
Diâmetro Menor (Diâmetro Interno): Medir o diâmetro menor requer maior precisão. Ferramentas como um micrômetro interno, medidor de furo ou medidor de furo pequeno são recomendadas.
Diâmetro primitivo (diâmetro efetivo): Medir o diâmetro primitivo é mais complexo e geralmente envolve medidores especializados ou métodos indiretos. As ferramentas padrão incluem medidores de anel de rosca e medidores de plugue de rosca. Para maior precisão, utiliza-se um micrômetro de rosca ou o método de três fios.
Etapa 5: Medir o ângulo da rosca
Use um medidor de ângulo de rosca para medir o ângulo da rosca. Alinhe o medidor com os flancos da rosca e certifique-se de que ele se encaixe perfeitamente para obter o ângulo entre os flancos de duas roscas adjacentes. Registre o ângulo medido.
Etapa 6: confirme o tipo de thread
Finalmente, com base no diâmetro, passo e ângulo medidos, consulte as tabelas de roscas padrão ou os manuais fornecidos na última parte deste artigo para confirmar o tipo de rosca.
Padrões de rosca comuns e tipos de rosca
A classificação de roscas é baseada em diferentes padrões e requisitos de aplicação. Por exemplo, roscas de tubos são usadas para conexões de tubos (como BSP e NPT) e roscas de máquinas são usadas para conexões mecânicas e estruturais em geral (como ISO e UTS). Aqui estão alguns padrões e tipos de threads comuns:
1. Padrão de rosca métrica ISO
Número padrão: ISO 68-1, ISO 261, ISO 965-1, ISO965-2
O padrão de rosca métrica ISO é um padrão de rosca reconhecido globalmente e definido pela Organização Internacional de Padronização (ISO). Utiliza o sistema métrico para dimensões da rosca, e o ângulo da rosca é de 60 graus, com diâmetros e passos medidos em milímetros. Os tipos de rosca comuns incluem Linha Grossa e Linha Fina.
Fio Grosso
Fio Fino
Tamanho da linha (mm)
Tom (mm)
Principal Diâmetro (mm)
Menor Diâmetro (mm)
Tamanho da linha (mm)
Tom (mm)
Principal Diâmetro (mm)
Menor Diâmetro (mm)
M3
0,5
2.980
2.459
M3*0,35
0,35
2.981
2.621
M4
0,7
3.978
3.342
M4*0,5
0,5
3.978
3.242
M5
0,8
4.976
4.134
M5*0,5
0,5
4.980
4.459
M6
1
5.974
4.917
M6*0,75
0,75
5.978
5.188
M8
1
7.974
6.917
M8*0,75
0,75
7.978
7.188
M10
1,5
9.968
8.376
M10*0,75
0,75
9.978
9.188
M10*1
1
9.974
8.917
M10*1,25
1,25
9.972
8.647
M12
1,75
11.97
10.106
M12*1
1
11.97
10.917
M12*1,25
1,25
11.97
10.674
M12*1,5
1,5
11.97
10.376
M16
2
15,96
13.835
M16*1
1
15,97
14.917
M16*1,5
1,5
15,97
14.376
M20
2,5
19.96
17.294
M20*1
1
19.97
18.917
M20*1,5
1,5
19.97
18.376
M20*2
2
19.96
17.835
M24
3
23,95
20.752
M24*1.0
1,0
23,97
22.917
M24*1,5
1,5
23,97
22.376
A rosca grossa é adequada para a maioria das aplicações industriais e mecânicas, fácil de fabricar e montar e ideal para aplicações de fixação em geral. E a Rosca Fina é utilizada para conexões que exigem maior resistência e precisão, proporcionando melhor desempenho de travamento em circunstâncias com vibrações significativas.
2. Padrão de Thread Unificado (UTS)
Número padrão: ASME B1.1
O Unified Thread Standard é amplamente utilizado nos Estados Unidos e no Canadá. Também possui ângulo de perfil de rosca de 60 graus, com diâmetros e passos medidos em polegadas. Existem várias séries no UTS, incluindo UNC (Unified National Coarse), UNF (Unified National Fine) e UNEF (Unified National Extra Fine).
UNC (2A)
UNF (2A)
Tamanho nominal
Principal Diâmetro (mm)
Menor Diâmetro (mm)
TPI
Tamanho nominal
Principal Diâmetro (mm)
Menor Diâmetro (mm)
TPI
1/4" x 20 UNC
6.322
4.978
20
1/4" x 28 UNF
6.325
5.360
28
5/16" x 18 UNC
7.907
6.401
18
5/16" x 24 UNF
7.910
6.782
24
3/8" x 16 UNC
9.491
7.798
16
3/8" x 24 UNF
9.497
8.382
24
7/16" x 14 UNC
11.076
9.144
14
7/16" x 20 UNF
11.079
9.728
20
1/2" x 13UNC
12.661
10.592
13
1/2" x 20 UNF
12.667
11.328
20
5/8" x 11UNC
15.834
13.386
11
5/8" x 18 UNF
15.839
14.351
18
3/4" x 10 UNC
19.004
16.307
10
3/4" x 16 UNF
19.012
17.323
16
7/8" x 9UNC
22.176
19.177
9
7/8" x 14 UNF
22.184
20.269
14
1" x 8 UNC
25.349
21.971
8
1" x 12 UNF
25.354
23.114
12
2" x 4,5 UNC
50.726
44.679
4,5
O UNC é adequado para a maioria das ligações mecânicas e estruturais gerais, particularmente em aplicações com baixos requisitos de resistência, tais como estruturas de edifícios e montagens mecânicas em geral. Em contrapartida, o UNF é utilizado para conexões mecânicas que exigem maior resistência e precisão, comumente encontradas nas indústrias automotiva e aeroespacial. Para aplicações que exigem precisão ainda maior e ajustes mais justos, como instrumentos de alta precisão e pequenos componentes mecânicos, o UNEF é a escolha preferida.
3. Padrão Britânico de Fios
Número padrão: BS 84, BS 2779 (ISO 228-1), BS 21 (ISO 7-1), BS 93
Os British Standard Threads são usados principalmente nos países do Reino Unido e da Commonwealth. Eles abrangem vários tipos, a maioria dos quais tem um ângulo de rosca de 55 graus e diâmetros e passos medidos em polegadas. Os tipos de rosca comuns são:
Tópico Whitworth Padrão Britânico (BSW): Developed by Joseph Whitworth in 1841, BSW threads were the first standardized thread form and were once widely used in the UK and former British colonies. They have a 55-degree thread angle with rounded crests and roots. BSW threads are primarily used in general mechanical engineering and building structures, suitable for rougher machining environments.
Linha Fina Padrão Britânico (BSF): BSF threads are a variant of BSW, also featuring a 55-degree thread angle but with a finer pitch than BSW. They are used in applications requiring higher strength and tighter fits.
Rosca de tubo padrão britânico (BSP): BSP threads are used for pipe connections and have a thread angle of 55 degrees. There are two main types: BSPP (parallel threads) and BSPT (tapered threads). BSPP threads are usually sealed using a sealing face or an O-ring and are commonly used in hydraulic and pneumatic systems. BSPT threads primarily rely on the thread itself for sealing; the interference fit between the threads forms the seal, making them suitable for high-pressure sealing in piping systems.
Tópico da Associação Britânica (BA): BA threads have a thread angle of 47.5 degrees and are primarily used for small screws and bolts. These threads are commonly found in the electronics and precision engineering fields.
4. Rosca de tubo nacional (NPT)
Número padrão: ANSI/ASME B1.20.1
National Pipe Thread (NPT) é um padrão de rosca cônica amplamente utilizado nos Estados Unidos e em outros países. O ângulo da rosca é de 60 graus, com uma conicidade de 1/16 polegada por polegada. As roscas NPT conseguem vedação por meio de ajuste de interferência de rosca e são amplamente utilizadas em sistemas de tubulação de líquido e gás de alta pressão, equipamentos industriais e encanamentos prediais.
Tamanho da linha
Diâmetro maior (mm)
TPI
1/16" - 27 NPT
7.938
27
1/8" - 27 NPT
10.287
27
1/4"- 18 NPT
13.716
18
3/8" - 18 NPT
17.145
18
1/2" - 14 NPT
21.336
14
3/4" - 14 NPT
26.670
14
1" - 11½ NPT
33.401
11,5
2" - 11½ NPT
60.325
11,5
5. Roscas direitas (RH) e roscas esquerdas (LH)
Uma rosca é chamada de rosca direita se ela aperta quando girada no sentido horário. É a direção de rosca mais comum usada na maioria das aplicações. Por outro lado, uma rosca esquerda fica mais apertada quando girada no sentido anti-horário. As roscas esquerdas são sempre utilizadas em situações em que é importante evitar que a rosca se solte devido ao movimento próprio, como no caso do pedal esquerdo da bicicleta.
6. Fios em formato de “V”
Essas roscas têm seção transversal triangular ou em forma de V com ângulo incluído de 60 graus. Este é o formato de rosca mais comum e é utilizado em diversas aplicações devido à sua versatilidade e facilidade de fabricação. As roscas em forma de “V” são adequadas tanto para fixação de uso geral quanto para aplicações de suporte de carga. Os exemplos incluem o Unified Thread Standard (UTS) e os threads métricos ISO.
7. Fios Quadrados
Ao contrário das roscas em forma de “V”, este tipo de rosca tem seção transversal quadrada e é difícil de fabricar. As roscas quadradas oferecem menos atrito e desgaste devido aos seus flancos perpendiculares. Este design também garante uma distribuição mais uniforme da carga ao longo da rosca, reduzindo o risco de emperramento ou de ficar preso sob cargas pesadas. Conseqüentemente, as roscas quadradas são ideais para aplicações que exigem alta eficiência e capacidade de transmitir grandes forças, como parafusos de avanço e parafusos jack.
8. Tópicos Acme
Roscas Acme podem ser consideradas uma transformação de roscas quadradas, mas oferecem uma produção mais fácil. Possuem perfil trapezoidal e ângulo de rosca de 29 graus. Devido ao seu design de seção transversal mais amplo e estável, as roscas Acme são mais resistentes sob carga do que as roscas quadradas. As roscas Acme são amplamente utilizadas em aplicações que exigem alta resistência e precisão, como válvulas de latão, tornos de bancada e tornos para rosqueamento.
9. Fios de junta
As roscas articuladas têm parte superior e inferior arredondadas, um design exclusivo que oferece alta resistência a danos e desgaste, reduzindo arestas vivas e minimizando o desgaste. O perfil suave e arredondado também ajuda a evitar o acúmulo de sujeira, detritos e outros contaminantes, tornando as roscas articuladas particularmente adequadas para aplicações onde as roscas são frequentemente engatadas e desengatadas ou expostas a ambientes agressivos. Como resultado, as roscas articuladas são frequentemente utilizadas em indústrias como ferrovias e maquinaria pesada, onde a robustez e a durabilidade são críticas. Eles também são comumente encontrados em conexões que precisam ser fortes e resilientes sob condições difíceis, como acoplamentos, tampas e tampas que precisam ser parafusadas e desparafusadas repetidamente.
10. Fios de contraforte
As roscas de contraforte são roscas de parafuso especializadas projetadas para suportar alto empuxo axial em uma direção. O perfil da rosca tem uma face de suporte de carga quase perpendicular e uma face posterior inclinada, normalmente em um ângulo de cerca de 45 graus. Este design permite a transmissão eficiente de grandes forças ao longo do eixo do parafuso, minimizando o risco de deformação da rosca. As roscas de contraforte são comumente usadas em aplicações que exigem resistência significativa ao suporte de carga em uma direção, como prensas hidráulicas, tornos, equipamentos de elevação e máquinas que lidam com cargas pesadas ou de alta pressão.
11. Fios de minhoca
As roscas sem-fim são usadas em engrenagens sem-fim, onde transmitem movimento e potência entre eixos perpendiculares e sem interseção. O sem-fim, que tem roscas sem-fim, lembra um parafuso e engrena com uma roda sem-fim. O perfil da rosca de uma rosca sem-fim é projetado para se encaixar de maneira eficiente nos dentes da roda sem-fim, proporcionando um movimento suave e contínuo. Este tipo de sistema de engrenagens oferece altas taxas de redução, permitindo redução substancial de velocidade e multiplicação de torque. As roscas sem-fim são comumente usadas em aplicações como sistemas de transporte, elevadores, mecanismos de direção e máquinas onde são necessários controle preciso e alto torque. O design também possui um recurso de travamento automático, evitando retrocesso sob certas condições, o que aumenta a segurança e o controle em muitas aplicações.
12. Threads únicos e múltiplos
Roscas simples possuem uma única crista helicoidal. Cada rotação completa de uma única rosca move o parafuso para frente em um comprimento de passo. Este projeto oferece um equilíbrio entre resistência e facilidade de fabricação e é o tipo de rosca mais simples e comumente usado.
Multi-threads possuem duas ou mais cristas helicoidais, permitindo um avanço linear mais rápido a cada rotação. Por exemplo, as roscas de início duplo têm duas cristas helicoidais, o que significa que o parafuso avança dois comprimentos de passo por volta. Este design reduz o tempo e o esforço necessários para obter o mesmo movimento linear em comparação com roscas simples. Multithreads são particularmente úteis em aplicações onde o movimento rápido é essencial, como em máquinas de alta velocidade, atuadores e instrumentos de precisão.
Conclusão
Existem vários tipos de rosca, cada um com seus próprios estilos de design e níveis de precisão necessários. No design do produto, diferentes tipos de roscas devem ser considerados. Esperamos que este artigo possa ajudá-lo a identificar os diferentes tipos de rosca e a escolher as roscas certas para suas necessidades mecânicas e de engenharia.
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Perguntas frequentes
O que significa o “F” em NPTF: Mulher, multa ou combustível?
O “F” em NPTF significa Combustível. NPTF significa National Pipe Taper Fuel, que é uma rosca de vedação seca usada em aplicações onde a vedação é crucial, como em sistemas de combustível. As roscas NPTF são projetadas para criar uma vedação sem a necessidade de selante adicional, ao contrário das roscas NPT (National Pipe Taper) padrão.
As roscas dos tubos NPT e BSP são intercambiáveis?
As roscas de tubos NPT e BSP não são intercambiáveis devido aos seus diferentes padrões, passos de rosca e ângulos de rosca. O NPT segue o padrão National Pipe Thread com um ângulo de rosca de 60 graus, enquanto o BSP adere ao British Standard Pipe Thread com um ângulo de rosca de 55 graus. O passo da rosca também varia com o tamanho da rosca; por exemplo, uma rosca NPT de 1/2" possui 14 roscas por polegada e uma rosca BSP de 1/2" também possui 14 roscas por polegada, mas suas dimensões físicas e perfis de rosca são diferentes. Essas diferenças importantes nas dimensões físicas e na estrutura tornam impossível a troca direta de roscas de tubos NPT e BSP. Se for necessária a conexão entre esses dois padrões diferentes, deverão ser usados adaptadores especiais.
