Resumo da Norma
Esta norma especifica as propriedades mecânicas e os métodos de ensaio para parafusos autoperfurantes. Abaixo, encontra-se um resumo estruturado para orientá-lo(a) pelas principais seções:
- Requisitos técnicosAbrange materiais, propriedades metalúrgicas e critérios de desempenho mecânico.
- Métodos de teste: Detalhes dos procedimentos para testes metalúrgicos e mecânicos.
- Especificações da chave dinamométricaRequisitos para ferramentas utilizadas em testes de torque.
- Perguntas frequentesPerguntas frequentes e dicas profissionais.
Requisitos técnicos
A norma define requisitos precisos para parafusos autoperfurantes e roscados, garantindo confiabilidade em aplicações de fixação. Esses parafusos são projetados para perfuração e rosqueamento em uma única operação, sendo comumente utilizados nas indústrias da construção civil, automotiva e de máquinas.
Materiais
Os parafusos autoperfurantes devem ser fabricados em aço cementado ou aço tratado termicamente. Essa escolha garante o equilíbrio necessário entre a ductilidade do núcleo e a dureza da superfície, fundamental para perfurar materiais como aço ou alumínio sem a necessidade de pré-furação.
Propriedades Metalúrgicas
As propriedades metalúrgicas são essenciais para o desempenho do parafuso sob tensão. O tratamento térmico adequado previne falhas como fissuras ou fragilidade.
Dureza da superfície
Após o tratamento térmico, a dureza superficial dos parafusos autoperfurantes deve ser de pelo menos 530 HV 0,3. Essa alta dureza superficial permite uma perfuração e rosqueamento eficazes, reduzindo o desgaste na ponta do parafuso durante a instalação.
Dureza do núcleo
A dureza do núcleo após o tratamento é especificada da seguinte forma:
- 320 HV 5 a 400 HV 5 para tamanhos de rosca ≤ ST 4.2.
- 320 HV 10 a 400 HV 10 para tamanhos de rosca > ST 4.2.
A temperatura mínima recomendada para revenido é de 330 °C. Evite a faixa de revenido de 275 °C a 315 °C para minimizar o risco de fragilização da martensita revenida, o que pode levar à falha prematura sob carga.
Profundidade do caso
A profundidade da camada endurecida deve estar de acordo com os valores da Tabela 1. Essa profundidade garante uma camada endurecida suficiente para a perfuração, mantendo a tenacidade do núcleo.
| Tamanho da rosca | Mín. (mm) | Máx. (mm) |
|---|---|---|
| ST 2.9 e ST 3.5 | 0.05 | 0.18 |
| ST 4.2 a ST 5.5 | 0.10 | 0.23 |
| ST 6.3 | 0.15 | 0.28 |
Microestrutura
Na microestrutura tratada termicamente, não devem aparecer faixas de ferrita entre a camada superficial endurecida e o núcleo. Isso garante resistência uniforme e evita zonas de fragilidade que poderiam causar falhas por cisalhamento.
Fragilização por hidrogênio
Parafusos autoperfurantes eletrodepositados apresentam risco de fratura por fragilização por hidrogênio. Fabricantes e empresas de eletrodeposição devem implementar medidas, incluindo testes conforme a norma GB/T 3098.17, para controlar esse risco. Além disso, considere os requisitos de alívio da fragilização por hidrogênio da norma GB/T 5267.1 para fixadores eletrodepositados, a fim de aumentar a durabilidade a longo prazo.
Propriedades Mecânicas
As propriedades mecânicas definem a capacidade do parafuso de funcionar em condições operacionais, incluindo perfuração, rosqueamento e suporte de carga.
Desempenho de perfuração
A parte de perfuração do parafuso deve perfurar um furo pré-fabricado adequado para a extrusão de roscas internas correspondentes, de acordo com as condições de teste especificadas na seção 4.2.1. Isso garante uma instalação eficiente sem a necessidade de ferramentas adicionais.
Desempenho de formação de roscas
No furo pré-fabricado perfurado conforme 3.3.1, o parafuso deve extrudar roscas internas correspondentes sem deformação ao ser parafusado na placa de teste conforme 4.2.1.1. Essa propriedade é vital para uma fixação segura em materiais finos.
Resistência à torção
Quando testada conforme 4.2.3, a resistência à torção deve garantir que o torque de ruptura seja igual ou superior aos valores da Tabela 4. Uma alta resistência à torção evita a quebra durante o aperto.
Métodos de teste
Métodos de teste padronizados verificam a conformidade com os requisitos, fornecendo resultados reproduzíveis para garantia da qualidade.
Testes de desempenho metalúrgico
Teste de dureza superficial
Realizar o procedimento conforme a norma GB/T 4340.1. As indentações devem ser feitas em superfícies planas, de preferência na cabeça do parafuso, para medir com precisão a camada endurecida.
Teste de dureza do núcleo
Realizar o ensaio conforme a norma GB/T 4340.1 em uma microseção transversal para avaliar a tenacidade interna.
Medição da profundidade da caixa
Meça usando um microscópio em uma microsecção longitudinal na lateral, a meio caminho entre a crista e a raiz, ou na raiz para parafusos ≤ ST 4.2. Para arbitragem, use a microdureza Vickers com força de 300 g no perfil da rosca, calculando a partir do ponto que excede a dureza do núcleo em 30 HV.
Teste de microestrutura
Realizar inspeções metalográficas de acordo com as normas pertinentes para confirmar a ausência de defeitos.
Testes de desempenho mecânico
Teste de furação e rosqueamento
Aparelho de teste
Consulte a Figura 1 para um exemplo de configuração. As placas de teste são feitas de aço de baixo carbono (≤ 0,23% carbono) com dureza de 110 HV 30 a 165 HV 30, conforme GB/T 4340.1. A espessura da placa está de acordo com a Tabela 2.
| Tamanho da rosca | Espessura da placa de teste (mm) | Força axial (N) | Tempo máximo de aparafusamento (s) | Velocidade do parafuso (rpm) |
|---|---|---|---|---|
| ST 2.9 | 0.7 + 0.7 = 1.4 | 150 | 3 | 1800–2500 |
| ST 3.5 | 1 + 1 = 2 | 150 | 4 | 1800–2500 |
| ST 4.2 | 1.5 + 1.5 = 3 | 250 | 5 | 1800–2500 |
| ST 4.8 | 2 + 2 = 4 | 250 | 7 | 1800–2500 |
| ST 5.5 | 2 + 3 = 5 | 350 | 11 | 1000–1800 |
| ST 6.3 | 2 + 3 = 5 | 350 | 13 | 1000–1800 |
A espessura da placa de teste pode ser composta por duas placas de aço. Esses valores são apenas para inspeção de aceitação.
Procedimento de teste
Rosqueie a amostra revestida ou não revestida na placa de teste até que uma rosca completa a atravesse. Aplique força axial e velocidade conforme a Tabela 2 durante toda a perfuração e rosqueamento.
Inspeção de perfuração
Mediante acordo, realize a inspeção de perfuração utilizando placas de teste conforme 4.2.1.1 com espessura conforme a Tabela 3. Pré-marque um ponto de localização. Após a perfuração completa, o diâmetro máximo do furo não deve exceder os limites da Tabela 3.
| Tamanho da rosca | Espessura da placa (mm) | Diâmetro mínimo do furo (mm) | Diâmetro máximo do furo (mm) |
|---|---|---|---|
| ST 2.9 | 1 | 2.2 | 2.5 |
| ST 3.5 | 1 | 2.7 | 3 |
| ST 4.2 | 2 | 3.2 | 3.6 |
| ST 4.8 | 2 | 3.7 | 4.2 |
| ST 5.5 | 2 | 4.2 | 4.8 |
| ST 6.3 | 2 | 4.8 | 5.4 |
O dispositivo ilustrado na Figura 2 complementa a Figura 1. O diâmetro interno da bucha é 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, conforme a Tabela 2, orientam a instalação; excedê-las pode causar fratura ou superaquecimento.
Teste de torque
Prenda o parafuso em uma matriz ou dispositivo de divisão de rosca compatível, sem danificar a parte presa. Consulte a Figura 3 para a configuração. Após a fixação, pelo menos duas roscas completas devem estar expostas e pelo menos duas roscas completas (excluindo a ponta da broca) devem estar fixadas. Para parafusos curtos, prenda toda a rosca sem aplicar força de aperto na cabeça do parafuso.
Aplique torque utilizando um dispositivo calibrado até a fratura. O parafuso deve atender aos torques mínimos de ruptura da Tabela 4.
| Tamanho da rosca | Torque mínimo de falha (Nm) |
|---|---|
| ST 2.9 | 1.5 |
| ST 3.5 | 2.8 |
| ST 4.2 | 4.7 |
| ST 4.8 | 6.9 |
| ST 5.5 | 10.4 |
| ST 6.3 | 16.9 |
Chave dinamométrica
As chaves de torque para teste devem ter um erro de medição dentro de ±3% do valor de torque especificado. Dispositivos elétricos com precisão e exibição de torque equivalentes podem ser usados. Para testes de arbitragem, utilize chaves de torque manuais para garantir precisão e reprodutibilidade.
Perguntas frequentes
- Quais materiais são recomendados para parafusos autoperfurantes de acordo com esta norma?
Aço cementado ou aço tratado termicamente, que proporciona a dureza superficial necessária para perfuração e a ductilidade do núcleo para resistência. - Como é controlada a fragilização por hidrogênio em parafusos galvanizados?
Por meio de medidas como secagem após o revestimento e testes de acordo com a norma GB/T 3098.17, juntamente com as considerações da norma GB/T 5267.1, para minimizar os riscos de fratura. - Qual a importância de evitar a faixa de têmpera de 275–315°C?
Essa faixa de temperatura pode induzir fragilização por martensita revenida, levando à ruptura frágil; o revenimento a ≥330°C garante maior tenacidade. - Como deve ser testado o núcleo de diferentes tamanhos de parafusos?
Utilize HV 5 para ST ≤ 4,2 e HV 10 para ST > 4,2 em microsecções transversais, conforme GB/T 4340.1, para uma avaliação precisa das propriedades internas. - Quais forças axiais são aplicadas durante os testes de perfuração e por quê?
As forças variam de 150 N a 350 N por tamanho de rosca (Tabela 2) para simular as condições de instalação, evitando sobrecargas que possam danificar a ponta da broca. - Por que os testes de resistência à torção são cruciais?
Verifica se o parafuso suporta os torques de instalação sem quebrar, garantindo confiabilidade em aplicações com altos requisitos de aperto, conforme a Tabela 4.
