Introdução

Este artigo detalha os padrões de desempenho mecânico para parafusos autoperfurantes, conforme descrito na norma GB/T 3098.11-2002. Esses padrões garantem a confiabilidade e a funcionalidade dos parafusos autoperfurantes em aplicações de fixação, abrangendo materiais, propriedades metalúrgicas e desempenho mecânico. Os parafusos autoperfurantes são projetados para perfurar o próprio furo e formar roscas correspondentes sem a necessidade de pré-furação, tornando-os essenciais nas indústrias da construção civil, automotiva e de manufatura.

Requisitos técnicos

1.1 Materiais

Os parafusos autoperfurantes devem ser fabricados em aço cementado ou aço tratado termicamente para proporcionar a dureza e durabilidade necessárias para operações de perfuração e rosqueamento.

1.2 Propriedades Metalúrgicas

1.2.1 Dureza Superficial

Após o tratamento térmico, a dureza superficial dos parafusos autoperfurantes deve ser de pelo menos 530 HV0,3.

1.2.2 Dureza do Núcleo

A dureza do núcleo após o tratamento deverá ser:

• 320 HV5 a 400 HV5 para tamanhos de rosca ≤ ST4.2;
• 320 HV10 a 400 HV10 para tamanhos de rosca > ST4.2.

A temperatura mínima recomendada para revenido é de 330°C. Temperaturas de revenido entre 275°C e 315°C devem ser evitadas para minimizar o risco de fragilização da martensita revenida.

1.2.3 Profundidade da Camada Carburizada

A profundidade da camada cementada deve estar em conformidade com os valores da Tabela 1.

1.2.4 Microestrutura

Na microestrutura após o tratamento térmico, não deverá aparecer ferrita em faixas entre a camada superficial endurecida e o núcleo.

1.2.5 Fragilização por Hidrogênio

Parafusos autoperfurantes eletrodepositados apresentam risco de fratura devido à fragilização por hidrogênio. O fabricante e/ou o profissional responsável pelo revestimento devem tomar medidas, incluindo testes conforme a norma GB/T 3098.17, para controlar esse risco. Os requisitos para eliminar a fragilização por hidrogênio em fixadores eletrodepositados, conforme a norma GB/T 5267.1, também devem ser considerados.

1.3 Propriedades Mecânicas

1.3.1 Desempenho de perfuração

A parte de perfuração do parafuso deve perfurar um furo pré-fabricado adequado para extrusão de roscas internas correspondentes sob as condições de teste especificadas na seção 2.2.1.

1.3.2 Desempenho na conformação de roscas

No furo pré-fabricado perfurado conforme a seção 2.2.1, o parafuso autoperfurante deve extrudar roscas internas correspondentes sem deformação quando parafusado na placa de teste especificada na seção 2.2.1.1.

1.3.3 Resistência à Torção

Quando testada de acordo com a seção 2.2.3, a resistência à torção deve garantir que o torque de ruptura seja igual ou superior aos valores da Tabela 4.

Métodos de teste

2.1 Testes de propriedades metalúrgicas

2.1.1 Teste de dureza superficial

O teste de dureza superficial deve ser realizado de acordo com a norma GB/T 4340.1. As indentações devem ser feitas em superfícies planas, preferencialmente na cabeça do parafuso.

2.1.2 Teste de dureza do núcleo

O ensaio de dureza do núcleo deve ser realizado de acordo com a norma GB/T 4340.1 em uma microseção transversal.

2.1.3 Medição da Profundidade da Camada Carburizada

A profundidade da camada cementada deve ser medida utilizando um microscópio em uma microseção longitudinal na face do parafuso, a meio caminho entre a crista e a raiz, ou na raiz para parafusos ≤ ST4.2. Para arbitragem, utilize a microdureza Vickers com uma força de teste de 300 g no perfil da rosca, calculando a profundidade a partir do ponto em que a dureza do núcleo excede em 30 HV.

2.1.4 Teste de Microestrutura

Os ensaios de microestrutura devem seguir as normas de inspeção metalográfica pertinentes.

2.2 Ensaios de propriedades mecânicas

2.2.1 Teste de furação e rosqueamento

2.2.1.1 Aparelho de Teste

A placa de teste deve ser feita de aço de baixo carbono com teor de carbono ≤ 0,23% e dureza de 110 HV30 a 165 HV30 (conforme GB/T 4340.1). A espessura da placa deve estar em conformidade com a Tabela 2. O aparato de teste é exemplificado na Figura 1 (não mostrada aqui; consulte a norma para o diagrama).

Nota: A espessura da chapa de teste pode ser composta por duas chapas de aço. Esses valores são apenas para inspeção de aceitação.

2.2.1.2 Procedimento de teste

Enrosque o parafuso revestido ou não revestido (conforme a aplicação) na placa de teste até que uma rosca completa seja atravessada. A força axial e a velocidade de rosca da Tabela 2 aplicam-se tanto à furação quanto à rosca.

2.2.2 Inspeção de Perfuração

Mediante acordo, pode ser realizada a inspeção da perfuração. Placa de teste conforme 2.2.1.1, espessura conforme Tabela 3. Pré-perfure um ponto de localização. Após a perfuração, o diâmetro máximo do furo não deve exceder os limites da Tabela 3. O dispositivo de fixação na Figura 2 (não mostrado; consulte a norma) complementa a Figura 1, com diâmetro interno da bucha cerca de 0,25 mm maior que o diâmetro maior da rosca. O comprimento da bucha permite a extensão da ponta da broca. As forças axiais da Tabela 2 orientam a instalação; excedê-las pode causar fratura da ponta da broca ou superaquecimento.

2.2.3 Teste de Torque

Prenda o parafuso em uma matriz ou dispositivo de divisão de rosca compatível, sem danificar a parte presa. O aparato é exemplificado na Figura 3 (não mostrada; consulte a norma). Após a fixação, pelo menos duas roscas completas devem se estender além do dispositivo e pelo menos duas roscas completas (excluindo a ponta da broca) devem estar firmemente presas. Para parafusos curtos, prenda toda a rosca sem aplicar força na cabeça. Aplique torque usando um dispositivo calibrado até a fratura. O parafuso deve atender ao torque de ruptura na Tabela 4 (unidades: N·m).

Para testes de torque, o erro de medição da chave dinamométrica deve estar dentro de ±3% do valor especificado. Um dispositivo elétrico com precisão equivalente pode ser usado. Para arbitragem, utilize uma chave dinamométrica manual.

Perguntas frequentes

Quais são os materiais necessários para parafusos autoperfurantes de acordo com a norma GB/T 3098.11-2002?

Devem ser fabricados em aço cementado ou aço tratado termicamente para atingir a dureza e o desempenho especificados.

Como é controlada a fragilização por hidrogênio em parafusos galvanizados?

Fabricantes e empresas de galvanoplastia devem implementar medidas, incluindo testes de acordo com a norma GB/T 3098.17 e considerando a norma GB/T 5267.1 para remoção de hidrogênio, a fim de evitar riscos de fratura.

Qual é a dureza superficial mínima para esses parafusos?

A dureza superficial deve ser de pelo menos 530 HV0,3 após o tratamento térmico.

Por que evitar certas temperaturas de têmpera?

O revenido entre 275°C e 315°C aumenta o risco de fragilização da martensita revenida; recomenda-se uma temperatura mínima de 330°C.

Quais são os requisitos de resistência à torção para parafusos ST4.8?

O torque mínimo de falha é de 6,9 ​​N·m quando testado de acordo com o método especificado.

Como é medida a profundidade da camada cementada para fins de arbitragem?

Utilize um microdurômetro Vickers com força de 300 g no perfil da rosca, começando no ponto em que a dureza excede a do núcleo em 30 HV.