Parafusos: História, Materiais, Design, Fabricação e Normas de Qualidade

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Contexto

Parafusos pertencem à família de fixadores roscados que também inclui parafusos de máquina, prisioneiros e tipos especializados como parafusos para madeira de carpinteiro e parafusos de cabeça sextavada automotivos. Eles vêm em duas variedades principais: parafusos de máquina, que têm diâmetro constante e são tipicamente usados com porcas, e parafusos para madeira, que se afilam para agarrar a superfície da madeira. As roscas podem ser destras ou canhotas, cônicas, retas ou paralelas.

História

Embora o conceito de parafuso remonte a cerca de 200 a.C., o parafuso metálico familiar hoje emergiu durante o Renascimento. Parafusos antigos eram limados à mão, tornando a produção em massa impossível. A descoberta veio em 1586, quando Jacques Besson introduziu a primeira máquina de rosquear, preparando o terreno para inovações futuras.

Em 1760, os irmãos ingleses Job e William Wyatt patentearam um dispositivo automático de rosquear que podia produzir 10 parafusos por minuto, um passo fundamental para a produção industrial. O início do século XIX viu Henry Maudslay na Inglaterra e David Wilkinson nos Estados Unidos desenvolverem os primeiros tornos de rosquear acionados por força. Avanços subsequentes incluíram o torno revolver de Stephen Finch (1845) e o torno totalmente automático de Christopher Walker após a Guerra Civil.

A primeira fábrica de parafusos, Abom & Jackson, abriu em Rhode Island em 1810. Em 1895, fabricantes de parafusos americanos organizaram sindicatos exigindo salário mínimo de $1,75 para jornada de dez horas para membros e $1,25 para aprendizes. Inovações continuaram, como o método de corte de rosca angular de John E. Sweet, que cortava uma rosca inteira de um lado.

Em 1836, William Keane desenvolveu a laminação de rosca, um processo que, após desafios iniciais, tornou-se o método de fabricação dominante porque produz roscas sem remover material, preservando assim a resistência e melhorando a precisão.

Matérias-Primas

Parafusos são tipicamente forjados de arame de aço de baixo a médio carbono, mas aço inoxidável, latão, ligas de níquel e ligas de alumínio também são usados quando maior resistência ou resistência à corrosão é necessária. A qualidade do metal é crítica para prevenir trincas. Uma máquina de cabeçagem a frio corta um comprimento de arame, então forma a cabeça com um ou dois punções. Posteriormente, uma máquina de fenda de cabeça molda os blanks do parafuso. Acabamentos superficiais devem ser compatíveis com o metal; revestimentos comuns incluem zincagem, cadmiagem, niquelação e cromagem para proteção adicional.

Design

Para um parafuso de rosca simples, o passo é igual ao passo. Em um parafuso de rosca dupla, o passo é o dobro do passo; para parafusos de rosca tripla, é três vezes o passo. O passo — a distância entre duas roscas adjacentes — também é expresso como número de roscas por polegada ou por centímetro. O passo mede o quanto o parafuso avança por revolução.

O Processo de Fabricação

Usinagem é reservada para parafusos únicos ou miniatura. A grande maioria é produzida via laminação de rosca, que é mais rápida, menos desperdiçadora e mais econômica.

Cabeçagem a Frio

• Arame é alimentado de uma bobina através de uma máquina de pré-endireitamento, então automaticamente cortado no comprimento e conformado em matriz na cabeça. A máquina usa matriz aberta ou fechada; a fechada rende maior precisão. Cabeçagem a frio tipicamente produz 100–550 blanks de parafuso por minuto.

Laminação de Rosca

• Blanks cabeçados a frio são automaticamente alimentados de uma tremonha vibratória para as matrizes de laminação de rosca.
• O blank é moldado usando um de três métodos:
  • Matriz reciprocante: uma matriz fixa e uma matriz móvel laminam o blank.
  • Matriz cilíndrica sem centro: o blank rola entre dois ou três dados redondos.
  • Matriz rotativa planetária: o blank permanece estacionário enquanto múltiplas matrizes giram ao redor dele.
• Laminação de rosca imprimi a rosca no blank em vez de cortá-la, preservando a resistência do material e alcançando maior precisão dimensional. A matriz rotativa planetária é a mais produtiva, atingindo 60–2.000 peças por minuto.

Controle de Qualidade

Em 1928, a Comissão Nacional de Rosca de Parafuso estabeleceu padrões de intercambiabilidade. A Declaração Internacional de Acordo de 1948 adotou o sistema de Rosca Unificada. A ISO introduziu um padrão global em 1966, definindo faixas de tamanho métrico e polegada com passos grosso e fino. Esses padrões garantem qualidade consistente mundialmente.