QUESTÃO 7
Em uma indústria automotiva, duas peças estruturais de alumínio devem ser unidas por meio de um parafuso de diâmetro
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.
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
. - Não foi informada a rosca (fine/coarse), então vou assumir rosca métrica padrão (coarse) para
, ou seja rosca com passo — é a situação mais comum em montagens gerais.
- Parafuso de diâmetro
- 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
o passo usual é . - Diâmetro nominal do parafuso
. - 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
(isso é importante para escolher broca e diâmetro de rosca):
- Diâmetro nominal (diâmetro externo do parafuso):
- Passo (rosca coarse padrão):
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
Aplicando isso para
:
Esse valor coincide com os tamanhos de broca recomendados em tabelas de roscas para
(broca
). Vou adotar
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
entre e . Uma escolha muito usada é — dá boa reserva de resistência sem ser excessivo em usinagem.
Aplicando para
:
Interpretação prática: precisa haver aproximadamente
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
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 (ou, mais simplesmente, arredondar para um número prático). - Vou somar um acréscimo de
vezes o passo para garantir qualidade de rosca no fundo. Com :
Arredondando para uma profundidade prática de usinagem (valores normalmente expressos em mm inteiros ou 0,5 mm): escolhemos
como profundidade do furo roscado. Portanto a resposta (b) será
.
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
(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
a (depende do processo). Vou adotar uma folga conservadora de . - Assim:
Portanto a resposta (a) será
(com diâmetro de broca
).
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
(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
; muitas vezes especifica-se o parafuso de forma que deixe um pequeno protrusão ou não — o importante é que pelo menos de filete estejam em contato.
Portanto (c): penetração do parafuso na peça =
(mínimo).
Passo 7
Determinando o diâmetro do furo passante — resposta da letra d:
- Parafuso
: 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):
. - Furo de passagem livre (ajuste mais folgado):
.
- Furo de passagem próximo (ajuste razoável):
- Para montagem em painéis e componentes internos, o habitual é usar o furo de passagem padrão de
(permite fácil passagem e alinhamento com folga moderada). Vou adotar como resposta prática.
Passo 8
Resumo das escolhas e observações finais práticas (o porquê dos arredondamentos):
- Usei passo
por ser a rosca padrão para . - Usei regra prática
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
para (i.e. ) 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):
(diâmetro da broca
).
b) Profundidade do furo roscado: .
c) Penetração (comprimento de engate do parafuso na peça): (mínimo).
d) Diâmetro do furo passante: .
b) Profundidade do furo roscado:
c) Penetração (comprimento de engate do parafuso na peça):
d) Diâmetro do furo passante: