QUESTÃO 7

Em uma indústria automotiva, duas peças estruturais de alumínio devem ser unidas por meio de um parafuso de diâmetro \oslash 6 \mathrm{~mm} para fixação de componentes internos do painel. O engenheiro de processos precisa especificar corretamente os parâmetros de furação e roscamento nas peças, seguindo as recomendações de norma para fixação em materiais não ferrosos, de forma a garantir a resistência da junta e evitar espanamento da rosca.
Com base nas recomendações de fixação por parafuso em alumínio:
a) Determine a profundidade do furo broqueado.
b) Determine a profundidade do furo roscado.
c) Calcule quanto o parafuso deve penetrar na peça.
d) Determine o diâmetro do furo passante.

Passo 1

O enunciado dá uma única informação numérica e pede quatro coisas claras:
  • Dados fornecidos:
    • Parafuso de diâmetro \oslash 6\\ \text{mm}.
    • Não foi informada a rosca (fine/coarse), então vou assumir rosca métrica padrão (coarse) para \oslash 6, ou seja rosca M6 com passo p=1{,}0\\ \text{mm} — é a situação mais comum em montagens gerais.
  • Perguntas que preciso responder:
    a) Qual a profundidade do furo broqueado (pré-furo antes de roscar)?
    b) Qual a profundidade do furo roscado (profundidade efetiva da rosca no material)?
    c) Quanto o parafuso deve penetrar na peça (comprimento de engate da rosca, i.e. comprimento de filete necessário para garantir resistência e evitar espanamento)?
    d) Qual o diâmetro do furo passante (furo para passagem livre do parafuso)?
Observações iniciais úteis (serão usadas nos passos seguintes):
  • Para rosca métrica padrão M6 o passo usual é p=1{,}0\\ \text{mm}.
  • Diâmetro nominal do parafuso D=6{,}0\\ \text{mm}.
  • Parafuso em material não ferroso (alumínio): é necessário mais comprimento de engate que em aço, para evitar espanamento da rosca no material mais macio. Vou usar regras e aproximações práticas adotadas na engenharia de processos (tabelas padrão + regras de bom projeto) e explicá-las.

Passo 2

Vamos entender os parâmetros geométricos básicos da rosca M6 (isso é importante para escolher broca e diâmetro de rosca):
  • Diâmetro nominal (diâmetro externo do parafuso): \;D=6{,}0\\ \text{mm}.
  • Passo (rosca coarse padrão): \;p=1{,}0\\ \text{mm}.
Por que o passo importa? Porque o diâmetro da broca para roscar (tap drill) é calculado a partir do diâmetro nominal e do passo: o diâmetro do furo prévio deve deixar material suficiente para formar filetes com a ferramenta de roscar. Uma regra simples (e amplamente usada) para roscas métricas grosseiras é aproximar a broca por
d_{\text{broca}}\approx D - p.
Aplicando isso para M6:
d_{\text{broca}}\approx 6{,}0 - 1{,}0 = 5{,}0\\ \text{mm}.
Esse valor coincide com os tamanhos de broca recomendados em tabelas de roscas para M6 (broca 5{,}0\\ \text{mm}). Vou adotar \;5{,}0\\ \text{mm} como diâmetro da broca de pré-furo para o furo que será roscado.

Passo 3

Explicando a escolha do comprimento de engate (profundidade de rosca necessária) — conceito essencial para não espanarem as roscas no alumínio:
  • O que é “comprimento de engate”: é a distância ao longo do eixo em que as roscas do parafuso estão efetivamente envolvidas pelo material base (a profundidade com filete de rosca que suporta força).
  • Por que o alumínio exige mais engate: o material do parafuso (normalmente aço ou liga de maior resistência) é mais resistente que o alumínio; para que a junta falhe preferencialmente pelo escoamento do parafuso e não pelo espanamento da rosca no alumínio, deve haver comprimento de engate suficiente no alumínio.
  • Regra prática comum (e conservadora) para materiais macios como alumínio: tomar comprimento de engate L entre 1{,}0\cdot D e 2{,}0\cdot D. Uma escolha muito usada é L\approx 1{,}5\cdot D — dá boa reserva de resistência sem ser excessivo em usinagem.
Aplicando para D=6{,}0\\ \text{mm}:
L = 1{,}5\cdot D = 1{,}5\cdot 6{,}0 = 9{,}0\\ \text{mm}.
Interpretação prática: precisa haver aproximadamente \;9{,}0\\ \text{mm} de rosca engatada no alumínio para garantir resistência adequada e reduzir risco de espanamento. Vou adotar esse valor como comprimento de engate requerido.

Passo 4

Determinando a profundidade do furo roscado (resposta da letra b):
  • A profundidade roscada útil que a peça deve ter é, no mínimo, o comprimento de engate L calculado. Entretanto, na prática é bom deixar um pequeno acréscimo para que a rosca no fundo do furo não fique incompleta (permitir folga para cavacos e garantir que a ferramenta de roscar faça um filete completo até o fim). Um acréscimo típico é uma a duas vezes o passo p (ou, mais simplesmente, arredondar para um número prático).
  • Vou somar um acréscimo de 1{,}5 vezes o passo para garantir qualidade de rosca no fundo. Com p=1{,}0\\ \text{mm}:
\text{profundidade roscada} = L + 1{,}5\cdot p = 9{,}0 + 1{,}5\cdot 1{,}0 = 10{,}5\\ \text{mm}.
Arredondando para uma profundidade prática de usinagem (valores normalmente expressos em mm inteiros ou 0,5 mm): escolhemos \;11{,}0\\ \text{mm} como profundidade do furo roscado. Portanto a resposta (b) será \;11{,}0\\ \text{mm}.

Passo 5

Determinando a profundidade do furo broqueado (pré-furo antes de roscar) — resposta da letra a:
  • O furo broqueado (pré-furo com broca, antes da operação de roscar) precisa ter diâmetro \;5{,}0\\ \text{mm} (conforme Passo 2) e profundidade um pouco maior que a profundidade roscada para permitir remoção de cavacos e permitir ao tarraxa/tap cortar sem bater no fundo.
  • Uma folga prática para o pré-furo em relação à profundidade de rosca costuma ser de 0{,}5 a 2{,}0\\ \text{mm} (depende do processo). Vou adotar uma folga conservadora de 1{,}0\\ \text{mm}.
  • Assim:
\text{profundidade broca} = \text{profundidade roscada} + 1{,}0 = 11{,}0 + 1{,}0 = 12{,}0\\ \text{mm}.
Portanto a resposta (a) será \;12{,}0\\ \text{mm} (com diâmetro de broca \;5{,}0\\ \text{mm}).

Passo 6

Determinando quanto o parafuso deve penetrar na peça — resposta da letra c (explicação e valor):
  • O “quanto o parafuso deve penetrar na peça” refere-se ao comprimento de filete que deve ficar engatado na peça (comprimento de engate), que já calculamos como L=9{,}0\\ \text{mm} (Passo 3). Esse é o comprimento mínimo de rosca dentro da peça para resistência adequada.
  • Na prática, recomenda-se que o comprimento do parafuso que entra nessa peça seja pelo menos 9{,}0\\ \text{mm}; muitas vezes especifica-se o parafuso de forma que deixe um pequeno protrusão ou não — o importante é que pelo menos 9{,}0\\ \text{mm} de filete estejam em contato.
Portanto (c): penetração do parafuso na peça = \;9{,}0\\ \text{mm} (mínimo).

Passo 7

Determinando o diâmetro do furo passante — resposta da letra d:
  • Parafuso M6: o furo passante é um furo de passagem livre pelo qual a barra do parafuso passa sem roscar. Existem folgas padrão: furo de passagem justo (close fit) e furo de passagem livre (clearance). Valores de prática comum:
    • Furo de passagem próximo (ajuste razoável): \;6{,}5\\ \text{mm}.
    • Furo de passagem livre (ajuste mais folgado): \;7{,}0\\ \text{mm}.
  • Para montagem em painéis e componentes internos, o habitual é usar o furo de passagem padrão de \;6{,}5\\ \text{mm} (permite fácil passagem e alinhamento com folga moderada). Vou adotar \;6{,}5\\ \text{mm} como resposta prática.

Passo 8

Resumo das escolhas e observações finais práticas (o porquê dos arredondamentos):
  • Usei passo p=1{,}0\\ \text{mm} por ser a rosca padrão para M6.
  • Usei regra prática L\approx 1{,}5\cdot D para alumínio (conservadora e amplamente utilizada).
  • Somei folgas para assegurar qualidade de rosca no fundo do furo e remoção de cavacos (valores típicos de processo).
  • Se a peça for de alumínio muito macio, ou sofrer esforços críticos, pode-se aumentar L para 2\cdot D (i.e. \;12\\ \text{mm}) para maior segurança.
  • Se for exigir tolerâncias especiais, siga a tabela de furos de passagem (ISO) e as recomendações do fabricante do parafuso.

Resposta

a) Profundidade do furo broqueado (pré-furo): 12{,}0\\ \text{mm} (diâmetro da broca \;5{,}0\\ \text{mm}).
b) Profundidade do furo roscado: 11{,}0\\ \text{mm}.
c) Penetração (comprimento de engate do parafuso na peça): 9{,}0\\ \text{mm} (mínimo).
d) Diâmetro do furo passante: 6{,}5\\ \text{mm}.

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