A norma GB/T3098.7-2000 especifica as propriedades mecânicas de parafusos autoatarraxantes fabricados em aço cementado. Esta norma garante que esses fixadores atendam a critérios de desempenho rigorosos para aplicações que exigem roscas confiáveis e resistência. A seguir, detalhamos os principais aspectos dos materiais, propriedades mecânicas, métodos de ensaio e requisitos relacionados.
Materiais
Os parafusos autoatarraxantes devem ser fabricados em aço cementado por meio de forjamento a frio. A composição química fornecida na Tabela 1 serve como guia.
| Análise | Carbono (%) | Manganês (%) |
|---|---|---|
| Concha | 0.15~0.25 | 0.70~1.65 |
| Verificar | 0.13~0.27 | 0.64~1.71 |
Nota: O teor de boro pode atingir 0,005% se controlado pela adição de titânio e/ou alumínio para torná-lo ineficaz.
Propriedades Mecânicas e de Desempenho
4.1 Propriedades e Métodos de Teste
As propriedades mecânicas e de desempenho, juntamente com seus requisitos e métodos de teste, estão descritas na Tabela 2.
| Propriedade | Requisito (Cláusula ou Tabela) | Método de teste (cláusula) |
|---|---|---|
| Dureza do núcleo | 4.3 | 5.1 |
| Dureza da superfície | 4.3 | 5.2 |
| Profundidade do caso | 4.4, Tabela 4 | 5.3 |
| Resistência à torção | 4.5, Tabela 3 | 5.4 |
| Saúde da cabeça | 4.6 | 5.5 |
| dirigibilidade | 4.7, Tabela 3 | 5.6 |
| Resistência à fragilização por hidrogênio | 4.8 | 5.7 |
| Dureza do núcleo após retêmpera | 4.9 | 5.8 |
| Resistência à tracção | 4.10, Tabela 3 | 5.9 |
4.2 Tratamento Térmico
Os parafusos acabados devem passar por cementação e revenimento. A temperatura mínima de revenimento é de 340 °C e eles devem atender aos requisitos mecânicos e de desempenho da Tabela 3.
| Diâmetro nominal da rosca (mm) | Resistência mínima à torção (N·m) | Torque máximo de acionamento (N·m) | Carga de tração mínima (referência) (N) |
|---|---|---|---|
| 2 | 0.5 | 0.3 | 1940 |
| 2.5 | 1.2 | 0.6 | 3150 |
| 3 | 2.1 | 1.1 | 4680 |
| 3.5 | 3.4 | 1.7 | 6300 |
| 4 | 4.9 | 2.5 | 8170 |
| 5 | 10 | 5 | 13200 |
| 6 | 17 | 8.5 | 18700 |
| 8 | 42 | 21 | 34000 |
| 10 | 85 | 43 | 53900 |
| 12 | 150 | 75 | 78400 |
4.3 Dureza
A dureza do núcleo deve ser de 290 a 370 HV10, e a dureza mínima da superfície deve ser de 450 HV0,3.
4.4 Profundidade do caso
A profundidade da caixa deve estar em conformidade com a Tabela 4.
| Diâmetro nominal da rosca (mm) | Mínimo (mm) | Máximo (mm) |
|---|---|---|
| 2, 2.5 | 0.04 | 0.12 |
| 3, 3.5 | 0.05 | 0.18 |
| 4, 5 | 0.1 | 0.25 |
| 6, 8 | 0.15 | 0.28 |
| 10, 12 | 0.15 | 0.32 |
4.5 Resistência à Torção
Quando testada conforme 5.4, a resistência à torção deve atender à Tabela 3. Não deve ocorrer fratura na porção da rosca fixada.
4.6 Saúde da Cabeça
Quando testado conforme 5.5, nenhuma trinca deve aparecer na junção cabeça-haste quando a superfície de apoio da cabeça se deformar permanentemente em um ângulo de 7° com o plano perpendicular ao eixo da rosca. O teste é aprovado se a cabeça não se quebrar, mesmo que a fratura ocorra na primeira rosca.
4.7 Capacidade de Formação de Rosca
Parafusos sem deformação permanente da rosca (verificados com ampliação de 10x) devem formar roscas internas correspondentes na placa de teste, conforme 5.6. O torque de aperto não deve exceder os valores da Tabela 3. A rosca interna formada deve aceitar uma rosca externa conforme GB/T 197 com tolerância de 6h e suportar cargas de prova para a classe de resistência 8, conforme GB/T 3098.2.
4.8 Resistência à fragilização por hidrogênio
Parafusos autoatarraxantes, especialmente os galvanizados, são suscetíveis à fragilização por hidrogênio. Os processos devem ser verificados de acordo com a norma GB/T 3098.17 (método de superfície de apoio paralela) para controlar os riscos relacionados ao hidrogênio. Caso seja detectada fragilização, os processos devem ser aprimorados. Parafusos galvanizados devem ser submetidos à expulsão de hidrogênio conforme a norma GB/T 5267.
Nota: Recomenda-se o uso de revestimentos de zinco em flocos não eletrolíticos, conforme a norma ISO 10683.
4,9 Dureza do Núcleo após Retêmpera
Quando testado de acordo com 5.8, a redução da dureza do núcleo após o revenido não deve exceder 20 HV.
4.10 Resistência à Tração
Para parafusos com comprimento ≥12 mm ou ≥3d, o ensaio de tração pode ser acordado entre o fornecedor e o comprador. Nota: Os valores de carga de tração da Tabela 3 são apenas para referência.
Métodos de teste
5.1 Teste de dureza do núcleo
A dureza do núcleo deve ser medida na metade do raio em uma seção transversal afastada da extremidade e através do diâmetro menor, conforme GB/T 4340.1.
5.2 Teste de dureza superficial
Os testes de rotina podem ser realizados na extremidade, na haste ou na cabeça (se a geometria permitir). Testes conforme GB/T 4340.1 após a remoção do revestimento. Para arbitragem, utilize a microdureza Vickers (HV0,1) em perfis a ≥0,05 mm da borda para diâmetros ≥4 mm; negocie para <4 mm.
5.3 Teste de Profundidade da Carcaça
A profundidade da camada endurecida é a distância perpendicular da superfície até o ponto onde a dureza é a dureza do núcleo +30 HV0,3. Para fins de arbitragem, utilize a microdureza (HV0,3).
5.4 Teste de resistência à torção
Aperte o parafuso de fixação com pelo menos duas roscas completas na peça e duas expostas. Aplique torque até a ruptura; o valor deve estar de acordo com a Tabela 3.
5.5 Teste de sanidade da cabeça
Insira o parafuso na cunha com diâmetro do furo igual a nominal +0,05 mm (≤M6) ou +0,1 mm (>M6~M12). Aplique carga axial até uma deformação de 7°. Não adequado para parafusos de cabeça escareada.
5.6 Teste de dirigibilidade
Insira o parafuso na placa de teste (aço de baixo carbono, 140~180 HV30, espessura = diâmetro nominal, furo conforme Tabela 5) até que uma rosca fique saliente. Força axial inicial: ≤50 N (≤M5), ≤100 N (>M5). Velocidade ≤30 rpm para fins de arbitragem. O torque máximo é o torque de acionamento; lubrificantes são permitidos.
| Diâmetro nominal da rosca (mm) | 2 | 2.5 | 3 | 3.5 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Espessura (mm) | 2 | 2.5 | 3 | 3.5 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 | |
| Diâmetro do furo (mm) | Máximo | 1.825 | 2.275 | 2.775 | 3.18 | 3.68 | 4.53 | 5.43 | 7.336 | 9.236 | 11.143 |
| Min | 1.8 | 2.25 | 2.75 | 3.15 | 3.65 | 4.5 | 5.4 | 7.3 | 9.2 | 11.1 | |
Nota: Tolerância da espessura da placa de teste conforme GB/T 709.
5.7 Teste de Fragilização por Hidrogênio
Conforme GB/T 3098.17.
5.8 Teste de retêmpera
Diferença na dureza média do núcleo (três pontos) antes/depois do revenido (330°C, 1h) ≤20 HV. Apenas para fins de arbitragem.
5.9 Ensaio de Tração
Aperte o parafuso com ≥6 roscas expostas. Aplique uma carga axial ≤25 mm/min até a fratura, que deve ocorrer na haste ou na rosca, e não na junção da cabeça.
Chaves de torque
Chaves dinamométricas para testes de torção e dirigibilidade devem ter erro de medição dentro de ±3% do valor especificado. Chaves manuais para arbitragem.
Marcação
7.1 Símbolo de marcação
Parafusos autoatarraxantes temperados e revenidos, marcados com “-O-”.
7.2 Identificação
Os parafusos cementados devem apresentar marcação rebaixada ou em relevo, conforme 7.1. Obrigatória para cabeças sextavadas ou hexalobulares ≥5 mm, preferencialmente na cabeça. Outros tipos mediante acordo.
7.3 Marca do Fabricante
A marca ou identificação do fabricante é obrigatória em todos os produtos marcados.
Perguntas frequentes
- Qual é a temperatura mínima de revenimento para parafusos autoatarraxantes de acordo com esta norma?
- A temperatura mínima de revenimento é de 340°C para garantir a conformidade com propriedades mecânicas como dureza e resistência.
- Como se resolve o problema da fragilização por hidrogênio em parafusos galvanizados?
- Os processos são verificados de acordo com a norma GB/T 3098.17, e a expulsão de hidrogênio é exigida conforme a norma GB/T 5267. Revestimentos não eletrolíticos, como o zinco em flocos conforme a norma ISO 10683, são recomendados para minimizar os riscos.
- Quais são os requisitos de dureza do núcleo e da superfície?
- A dureza do núcleo deve ser de 290 a 370 HV10 e a dureza da superfície de pelo menos 450 HV0,3, garantindo durabilidade e capacidade de formação de rosca.
- Para quais tamanhos de parafuso o ensaio de tração é opcional?
- O ensaio de tração é opcional, mediante acordo, para parafusos com comprimento ≥12 mm ou ≥3 vezes o diâmetro nominal, com cargas de referência na Tabela 3.
- Que tipo de marcação é necessária para parafusos autoatarraxantes cementados?
- O símbolo “-O-” deve ser aplicado, juntamente com a marca registrada do fabricante, especialmente em cabeças com diâmetros ≥5 mm para tipos hexagonais.
- Como é medida a profundidade da cavidade e quais são os limites para um parafuso de 4 mm?
- Medido conforme 5.3 usando HV0.3; para 4 mm, mínimo de 0,1 mm e máximo de 0,25 mm para equilibrar dureza e tenacidade.
