Introdução
A norma GB/T 3098.4 é uma norma nacional chinesa que especifica as propriedades mecânicas de porcas com rosca fina para fixadores. Esta norma abrange sistemas de marcação, materiais e requisitos de desempenho mecânico para porcas com rosca fina, garantindo a compatibilidade com parafusos, pinos e prisioneiros. Aplica-se a porcas com alturas nominais e comprimentos de rosca efetivos definidos, com foco em classes de desempenho para garantir a confiabilidade em conjuntos mecânicos. A norma enfatiza a prevenção de falhas por espanamento da rosca, priorizando a fratura do parafuso em cenários de sobretorque, aumentando a segurança nas aplicações.
Sistema de marcação
O sistema de marcação da norma GB/T 3098.4 distingue as porcas com base na sua altura nominal e no comprimento efetivo da rosca.
3.1 Porcas com altura nominal ≥ 0,8D (comprimento efetivo da rosca ≥ 0,6D)
Essas porcas são marcadas com o primeiro dígito da classe de desempenho do parafuso com o qual são compatíveis, selecionando-se a classe compatível mais alta na Tabela 2. Porcas de classe de desempenho superior geralmente podem substituir as de classe inferior. Os conjuntos parafuso-porca podem suportar tensões acima do limite de escoamento ou da tensão de prova do parafuso.
O aperto excessivo pode levar a falhas como fratura do parafuso, espanamento da rosca do parafuso, espanamento da rosca da porca ou espanamento combinado. A fratura do parafuso é preferível, pois é repentina e detectável, ao contrário do espanamento gradual. Para roscas de 8 a 39 mm, a seleção adequada da porca, conforme a Tabela 2, garante que não haverá espanamento na carga de prova do parafuso. Os projetos devem garantir a fratura do parafuso no aperto excessivo 10% para alertar sobre a montagem incorreta.
Para informações detalhadas sobre a resistência da montagem e os tipos de porcas, consulte o Apêndice A da norma GB/T 3098.2.
| Grau de desempenho da porca | Parafusos, porcas e pinos compatíveis | Noz | ||
|---|---|---|---|---|
| Tipo 1 | Tipo 2 | |||
| Grau de desempenho | Faixa de tamanhos de rosca, mm | Faixa de tamanhos de rosca, mm | ||
| 5 | 3.6, 4.6, 4.8 | ≤39 | ≤39 | / |
| 5.6, 5.8 | ||||
| 6 | 6.8 | ≤39 | ≤39 | / |
| 8 | 8.8 | ≤39 | ≤39 | ≤16 |
| 10 | 10.9 | ≤39 | ≤16 | ≤39 |
| 12 | 12.9 | ≤16 | / | ≤16 |
3.2 Porcas com altura nominal ≥ 0,5D mas < 0,8D (comprimento efetivo da rosca ≥ 0,4D mas < 0,6D)
Essas porcas são marcadas com dois dígitos: o segundo dígito representa 1/100 da tensão de prova nominal (em N/mm²) medida com um mandril de teste endurecido; o primeiro dígito “0” indica capacidade de carga reduzida em comparação com as porcas 3.1. A capacidade real depende da dureza da porca, do comprimento efetivo e da resistência à tração do parafuso de acoplamento. Consulte a Tabela 3 para obter informações sobre marcação e tensão de prova.
| Grau de desempenho da porca | Estresse de prova nominal | Prova real de estresse |
|---|---|---|
| 4 | 400 | 380 |
| 5 | 500 | 500 |
Materiais
Os materiais para cada classe de desempenho são especificados na Tabela 4, com composições químicas em conformidade com as normas relevantes. As classes 05, 8 (Tipo 1), 10 e 12 requerem têmpera e revenido. Elementos de liga podem ser adicionados para melhorar as propriedades.
Nota 1: Os graus de desempenho 5 e 6 podem usar aço de corte livre (salvo acordo em contrário), com S máximo de 0,34%, P de 0,11% e Pb de 0,35%.
Nota 2: A adição de elementos de liga é opcional para os graus 8, 10 e 12 para melhorar as propriedades mecânicas.
| Grau de desempenho | Composição química, % | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| C | Mn | P | S | ||
| máximo | min | máximo | máximo | ||
| 51), 6 | / | 0.5 | / | 0.06 | 0.15 |
| 82) | 0.58 | 0.25 | 0.06 | 0.15 | |
| 102) | 0.58 | 0.3 | 0.048 | 0.058 | |
| 122) | / | 0.58 | 0.45 | 0.048 | 0.058 |
Propriedades Mecânicas
As propriedades mecânicas devem atender à Tabela 5 quando testadas conforme o Capítulo 8. Os defeitos de superfície devem estar em conformidade com a norma GB/T 5779.2.
| Diâmetro da rosca D mm | Grau de desempenho 4 | Grau de desempenho 5 | Grau de desempenho 5 | Grau de desempenho 6 | Grau de desempenho 8 | Nota de desempenho 10 | Desempenho Grau 12 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 8 ≤ d ≤ 10 | 380 | 188 | 302 | Sem tratamento térmico | Afinar | 500 | 272 | 353 | Temperado e revenido | Afinar | 690 | 175 | 302 | Sem tratamento térmico1) | 1 | 770 | 188 | 302 | Sem tratamento térmico1) | 1 | 955 | 250 | 353 | Resfriado | 1 | 890 | 195 | 302 | Sem tratamento térmico | 2 | 1100 | 295 | 353 | Temperado e revenido | 1 | 1055 | 250 | 353 | Temperado e revenido | 2 | 1200 | 295 | 353 | Temperado e revenido | 2 |
Carga de prova e carga de ruptura
A Tabela 6 fornece os valores de carga de prova para porcas de passo fino. Área de tensão As é calculado como As = (π/4) * (d2 + d3)/2², onde d2 é o diâmetro primitivo, d3 = d1 – H/6, H = 0,866025P.
| Especificação da rosca D×P | Área de estresse As mm² | Grau de desempenho | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| M8×1 | 39.2 | 14900 | 19600 | 27000 | 30200 | 37400 | 34900 | 43100 | 41400 | 47000 |
A Tabela 7 fornece as relações entre a resistência mínima ao arrancamento e as cargas de prova dos parafusos para porcas com altura nominal ≥ 0,5D, mas < 0,8D.
| Grau de desempenho da porca | Relação com a carga de prova do parafuso, % | |||
|---|---|---|---|---|
| Grau de desempenho do parafuso | ||||
| 6.8 | 8.8 | 10.9 | 12.9 | |
| 4 | 85 | 65 | 45 | 40 |
| 5 | 100 | 85 | 60 | 50 |
Perguntas frequentes
- Qual é a finalidade de preferir a fratura do parafuso em vez do espanamento da rosca na norma GB/T 3098.4?
- A fratura do parafuso é repentina e facilmente detectável, reduzindo os riscos de acidentes causados por falhas graduais de desgaste não detectadas.
- Como o sistema de marcação difere para porcas finas nesta norma?
- Para porcas com altura < 0,8D, a marcação utiliza “0” seguido de 1/100 da tensão de prova nominal, indicando capacidade reduzida em comparação com porcas de altura padrão.
- Porcas de qualidade superior podem substituir as de qualidade inferior?
- Sim, geralmente, mas a compatibilidade com as classes de parafusos e tamanhos de rosca deve ser verificada conforme a Tabela 2 para garantir o desempenho.
- Qual o tratamento térmico necessário para porcas de grau 10?
- As porcas de grau 10 requerem têmpera e revenimento para atingir a dureza e a tensão de prova especificadas.
- Como é calculada a área de tensão para a carga de prova?
- Usando a fórmula As = (π/4) [(d2 + d3)/2]2, onde d2 e d3 são derivadas das dimensões da rosca.
- Quais são as normas aplicáveis a defeitos de superfície?
- Os defeitos superficiais devem estar em conformidade com a norma GB/T 5779.2 para garantir a integridade.
