Especificações e modelos de parafusos: dimensões explicadas
2025-12-16
一. Conhecimentos Básicos sobre Parafusos
1.1 Definição e Classificação
Definição de parafuso: Um termo geral para fixadores com roscas externas, que alcançam a conexão através da força de aperto gerada pelo engajamento da rosca.
Principais classificações:
Parafusos de máquina: Usados com porcas ou furos roscados, perfil de rosca padrão de 60°
Parafusos autoatarraxantes: Podem fazer roscas em materiais macios por conta própria
Parafusos autoperfurantes: Possuem uma broca na extremidade para perfuração e rosqueamento diretos.
1.2 Ilustração dos Parâmetros Chave
Dimensões chave:
- d = Diâmetro nominal (por exemplo, 6mm para M6)
- P = Passo (distância entre roscas adjacentes)
- L = Comprimento nominal (excluindo a cabeça)
二. Comparação dos Principais Sistemas Padrão
| Sistema Padrão | Código | Características | Aplicações Comuns | Exemplos |
| Padrão Nacional Chinês | GB/T | Principal no mercado interno | Máquinas em geral | GB/T 5782 (Parafusos de cabeça sextavada) |
| Padrão Internacional | ISO | Aplicável globalmente | Produtos de exportação | ISO 4017 (Parafusos de cabeça sextavada) |
| Padrão Alemão | DIN | Comumente usado na Europa | Máquinas de precisão | DIN 912 (Parafusos de cabeça cilíndrica com sextavado interno) |
| Padrão Americano | ANSI | Sistema Imperial | Equipamentos americanos | ANSI B18.3 |
| Padrão Japonês | JIS | Região da Ásia | Produtos eletrônicos | JIS B1176 |
Observação: Mesmo que o nome do produto seja o mesmo, as dimensões específicas podem variar ligeiramente dependendo do padrão.
2.1 Exemplos de Comparação de Padrões ANSI e ISO/GB
| Especificações ANSI | Diâmetro Externo (polegada/mm) | Passo (TPI/mm) | Mais próximo da especificação ISO | Diferença de Diâmetro Externo | Considerações de Aplicação |
| #10-24 UNC | 0.190"/4.83mm | 24TPI/1.06mm | M5×0.8 | +0.17mm | ANSI é ligeiramente menor e não pode ser diretamente intercambiável. |
| 1/4"-20 UNC | 0.250"/6.35mm | 20TPI/1.27mm | M6×1.0 | +0.35mm | A distribuição de tensão é diferente, portanto, é necessário recalcular. |
| 5/16"-18 UNC | 0.313"/7.94mm | 18TPI/1.41mm | M8×1.25 | -0.06mm | Dimensões semelhantes, mas passo diferente |
| 3/8"-16 UNC | 0.375"/9.53mm | 16TPI/1.59mm | M10×1.5 | -0.47mm | Não intercambiável, requer adaptador. |
2.2 Princípios de seleção entre padrões:
Princípio da Prioridade: Evite misturar diferentes sistemas padrão o máximo possível.
Substituição Equivalente: A resistência deve ser recalculada; a substituição simples baseada no tamanho não é aceitável.
Solução de Conversão: Use adaptadores roscados ou redesenhe a interface.
Caso Típico: Ao reparar equipamentos americanos, um parafuso de 1/4"-20 pode ser danificado. Em uma emergência, um parafuso M6×1.0 pode ser usado como substituto temporário, mas a especificação original deve ser substituída o mais rápido possível.
三. Especificações e Detalhes do Modelo
3.1 Exemplo de Interpretação do Número do Modelo
Exemplo 1: M6×20-8.8
M6: Rosca métrica, diâmetro 6mm
×20: Comprimento 20mm
8.8: Classe de resistência (resistência à tração 800MPa, limite de escoamento 640MPa)
Exemplo 2: ST4.2×16-FPB
ST4.2: Rosca autoatarraxante, diâmetro 4.2mm
×16: Comprimento 16mm
F: Cabeça chata
P: Cabeça Phillips
B: Acabamento preto
3.2 Tabela de Especificação de Rosca Métrica (Roscas Grossas Comuns)
| Especificações | Passo (mm) | Diâmetro da Broca (mm) | Sextavado da Cabeça Entre Faces (mm) | Referência de Capacidade de Carga (kN)* |
| M3 | 0.5 | 2.5 | 5.5 | 1.8 |
| M4 | 0.7 | 3.3 | 7 | 3.3 |
| M5 | 0.8 | 4.2 | 8 | 5.3 |
| M6 | 1.0 | 5.0 | 10 | 7.4 |
| M8 | 1.25 | 6.8 | 13 | 13.6 |
| M10 | 1.5 | 8.5 | 16 | 21.6 |
| M12 | 1.75 | 10.2 | 18 | 31.2 |
| M16 | 2.0 | 14.0 | 24 | 58.0 |
*A capacidade de carga é baseada na carga de tração mínima de parafusos de classe 8.8 de acordo com o padrão GB/T 5782.
3.3 Tabela de especificação de parafusos autoatarraxantes
| Especificações | Diâmetro Externo da Rosca (mm) | Passo da Rosca (mm) | Diâmetro do Furo Pré-perfurado (mm) | Espessura da Placa Aplicável (mm) |
| ST2.2 | 2.2 | 0.8 | 1.6-1.8 | 0.5-2.0 |
| ST2.9 | 2.9 | 1.1 | 2.2-2.4 | 0.8-3.0 |
| ST3.5 | 3.5 | 1.3 | 2.6-2.8 | 1.0-4.0 |
| ST4.2 | 4.2 | 1.4 | 3.1-3.3 | 1.5-5.0 |
| ST4.8 | 4.8 | 1.6 | 3.6-3.8 | 2.0-6.0 |
Princípios para calcular o diâmetro do furo pré-perfurado:
Aço macio/Aço de baixo carbono: Diâmetro do furo = Diâmetro externo da rosca × 0.75
Aço inoxidável/Materiais duros: Diâmetro do furo = Diâmetro externo da rosca × 0.80-0.85
Liga de alumínio/Metais macios: Diâmetro do furo = Diâmetro externo da rosca × 0.70-0.75
Plástico/Madeira: Diâmetro do furo = Diâmetro externo da rosca × 0.60-0.70
四. Parâmetros Técnicos de Profundidade
4.1 Explicação Detalhada das Classes de Resistência dos Parafusos
| Classe | Resistência à Tração (MPa) | Limite de Escoamento (MPa) | Cenários de Aplicação | Materiais |
| 4.8 | 400 | 320 | Carga leve | Aço de baixo carbono |
| 6.8 | 600 | 480 | Máquinas em geral | Aço de médio carbono |
| 8.8 | 800 | 640 | Conexões importantes | Têmpera de aço de médio carbono |
| 10.9 | 1000 | 900 | Requisitos de alta resistência | Têmpera de aço ligado |
| 12.9 | 1200 | 1080 | Ocasiões especiais | Têmpera de aço ligado |
4.2 Cálculo do Torque de Aperto
Fórmula básica:
T = K × d × F
Onde:
T = Torque de Aperto (N·m)
K = Coeficiente de Torque (geralmente considerado como 0.15-0.20)
d = Diâmetro Nominal da Rosca (m)
F = Pré-carga (N) = Limite de Escoamento × Área Efetiva × 0.6-0.7
Tabela de Referência de Torque de Aperto Comum (classe 8.8, K=0.16):
4.3 Ajuste e Tolerância da Rosca
Classes de Ajuste:
6H/6g: Ajuste padrão (mais comumente usado)
6G/6h: Ajuste folgado (fácil de montar)
4H/4h: Ajuste de precisão (requisitos de alta precisão)
五. Guia de Seleção Inteligente
5.1 Fluxograma de Seleção Rápida
Iniciar Seleção
↓ [Determinar o Tipo de Conexão]
├─→ Placa de Metal Espessa → Parafuso de Máquina + Porca
├─→ Placa de Metal Fina → Parafusos Autoatarraxantes/Autoperfurantes
├─→ Peças de Plástico → Parafusos Autoatarraxantes Específicos para Plástico
└─→ Madeira → Parafusos para Madeira
↓
[Calcular a Resistência Necessária]
├─→ Carga Leve (<50kg) → M4-M6
├─→ Carga Média (50-200kg) → M8-M10
└─→ Carga Pesada (>200kg) → M12 e acima
↓
[Determinar os Requisitos Ambientais]
├─→ Interior Seco → Aço Carbono Galvanizado
├─→ Exterior/Úmido → Aço Inoxidável 304
└─→ Marinho/Químico → Aço Inoxidável 316
↓
[Selecionar o Tipo de Cabeça e Fenda]
├─→ Requer Acabamento Embutido → Cabeça Chanfrada
├─→ Alto Torque → Cabeça Sextavada/Cabeça Sextavada Interna
└─→ Montagem Padrão → Cabeça Panela Cruzada
5.2 Casos de Aplicação Industrial
Indústria automotiva
Montagem do Motor
Cenário de Aplicação: Conexão do Parafuso da Cabeça do Cilindro
Seleção de Especificação: Rosca fina M10×1.25, classe 12.9
Requisitos Especiais: Aperto usando o método de controle do ponto de escoamento, método de monitoramento do ângulo
Ponto Chave: Usando revestimento de MoS2 para reduzir a variação do coeficiente de atrito
Sistema de Chassis
Cenário de Aplicação: Conexão do Sistema de Suspensão
Seleção de Especificação: M14×1.5, classe 10.9, tratamento Dacromet
Requisitos Especiais: Resistência a choques e vibrações, resistência à corrosão
Exemplo: Um modelo de carro alemão usa parafusos M14×80 com função de travamento para o braço inferior da suspensão dianteira.
Aeroespacial
Estrutura da Fuselagem
Cenários de Aplicação: Rebitagem de Chapa de Liga de Alumínio
Seleção de Especificação: NAS1351C4-6 (Parafusos de Liga de Titânio 1/4"-28 UNF)
Requisitos Especiais: Leveza, Alta Resistência, Resistência à Fadiga
Especificações Técnicas: Resistência à Tração ≥1100MPa, 45% mais leve que o aço
Componentes da Seção Quente do Motor
Cenários de Aplicação: Instalação da Lâmina da Turbina
Seleção de Especificação: Material Inconel 718, M6×20
Temperatura de Operação: 650°C
Tratamento Especial: Revestimento de Prata para Evitar Apreensão
Equipamentos Eletrônicos
Fixação da Placa PCB
Cenários de Aplicação: Conexão da placa de circuito à estrutura
Especificações: M2.5×5, latão niquelado
Requisitos Especiais: Não magnético, aterramento condutivo
Torque de Montagem: 0.35 N·m (para evitar deformação da PCB)
Instrumentos de Precisão
Cenários de Aplicação: Mecanismo de ajuste do instrumento óptico
Especificações: Rosca fina M3×0.35, aço inoxidável 316
Processo Especial: Polimento eletrolítico, sem rebarbas
Classe de Precisão: 6g
Dispositivos Médicos
Implantes Ortopédicos
Requisitos de Material: Liga de titânio Ti6Al4V, biocompatível
Tratamento de Superfície: Anodização, rugosidade Ra0.8
Tamanho Típico: HA3.5×14 (tipo autoatarraxante)
Requisitos de Esterilização: Esterilização em alta temperatura e alta pressão
5.3 Recomendações de Seleção para Ambientes Especiais
Ambiente de Vibração
Use parafusos com função de travamento (anéis de travamento de nylon)
Use arruelas de pressão ou arruelas de travamento
Considere o uso de revestimentos anti-afrouxamento (como Loctite)
Ambiente de Alta Temperatura
<250°C: Aço Inoxidável 310
<550°C: Liga de Alta Temperatura A286
550°C: Liga à base de níquel Inconel
Ambiente Limpo
Selecione parafusos sem graxa
Use superfícies passivadas ou eletropolidas
Evite o risco de descascamento do revestimento
六. Problemas Comuns e Soluções
6.1 Prevenção de Desgaste da Rosca
Análise da Causa:
Torque de aperto excessivo
Ajuste inadequado da rosca
Incompatibilidade da resistência do material
Soluções:
Use uma chave de torque para controlar o torque
Verifique a compatibilidade da especificação da rosca
Atualize a classe de resistência da rosca
6.2 Diretrizes para Seleção de Materiais Resistentes à Corrosão
| Condições ambientais | Materiais recomendados | Tratamento de superfície | Expectativa de vida útil |
| Secagem interna | Aço carbono | Galvanizado 5-8μm | 5-10 anos |
| Condições atmosféricas externas | Aço carbono | Galvanizado a quente >45μm | 15-20 anos |
| Corrosão leve | Aço Inoxidável 304 | Passivação | 20-30 anos |
| Ambiente marinho | Aço inoxidável 316 | Passivado | Mais de 30 anos |
| Ácidos e bases fortes | Liga Hastelloy | - | Liga Hastelloy |
6.3 Precauções de Montagem
Requisitos de Pré-perfuração
Parafusos de máquina: Diâmetro do furo = Diâmetro da rosca + 0.1-0.2mm
Parafusos autoatarraxantes: Diâmetro do furo = 0.7-0.8 × Diâmetro da rosca
Seleção do Comprimento da Rosca
Aço: ≥ 1.0 × Diâmetro da rosca
Ferro fundido: ≥ 1.5 × Diâmetro da rosca
Liga de alumínio: ≥ 2.0 × Diâmetro da rosca
Sequência de Aperto
Para conexões com vários parafusos, use o aperto diagonal.
Atingir gradualmente o torque alvo em 2-3 passagens.
七. Ferramentas de Referência Rápida Práticas
7.1 Tabela de Conversão Imperial-Métrica
| Unidades imperiais | Aproximadamente equivalente a unidades métricas (mm) | Mais próximo das unidades métricas |
| #4-40 | 2.84 | M3 |
| #6-32 | 3.51 | M3.5 |
| #8-32 | 4.17 | M4 |
| #10-24 | 4.83 | M5 |
| 1/4"-20 | 6.35 | M6 |
| 5/16"-18 | 7.94 | M8 |
| 3/8"-16 | 9.53 | M10 |
| 1/2"-13 | 12.70 | M12 |
7.2 Fórmula de Estimativa Rápida
Estimativa da Quantidade de Parafusos:
n = (1.5 × F) / (f × d²)
Onde:
n = Número de parafusos
F = Carga total (N)
f = Tensão admissível por unidade de área (MPa)
d = Diâmetro do parafuso (mm)
Fator de Segurança Recomendado:
Carga estática: 1.5-2.5
Carga dinâmica: 2.5-4.0
Carga de impacto: 4.0-6.0
八. Resumo e Recomendações
8.1 Princípios Essenciais de Seleção
Segurança em Primeiro Lugar: Escolha maior em vez de menor.
Padrões em Primeiro Lugar: Priorize peças padrão para reduzir custos.
Compatibilidade Ambiental: Os materiais devem ser adequados para o ambiente operacional.
Facilidade de Manutenção: Considere a facilidade de substituição posterior.
Padrões da Indústria: Siga os padrões técnicos específicos da indústria.
8.2 Recomendações de Aquisição
Estabeleça uma lista de especificações comumente usadas em estoque.
Selecione fornecedores de boa reputação.
Exija certificados de material e relatórios de teste.
Realize testes em pequenos lotes antes de compras em massa.
Indústrias especiais (como aeroespacial e médica) exigem fornecedores certificados.
