Quais os tipos de fixadores utilizados na fabricação e como escolher o mais adequado?

Você sabe como estruturas e conjuntos mecânicos complexos são formados com juntas fortes e confiáveis? Bem, os fixadores são um dos itens essenciais usados ​​para unir várias peças mecânicas em um único sistema ou produto. Esses pequenos componentes de hardware vêm em diferentes variações, como porcas, parafusos, fixadores, pinos, etc.

A utilização de fixadores varia desde itens domésticos simples até sistemas de engenharia complexos, como aeronaves, eletrônicos, elementos arquitetônicos e motores automotivos. Compreender o formato, a instalação, as funções e as aplicações preferenciais de diferentes fixadores ajuda você a escolher o tipo certo de fixador de acordo com suas necessidades. Vamos discutir os diferentes tipos de fixadores e os fatores a serem considerados na hora de escolhê-los. 

Vamos começar. 

O que é um fixador?

É um componente físico crítico usado em grandes montagens para unir dois ou mais componentes individuais, especialmente aplicável em peças de chapa metálica em diversos setores. Além de proporcionar juntas seguras, também beneficia a distribuição de carga, o posicionamento das peças, a estabilidade estrutural, a retenção de pressão e a redução de vibrações.

O tamanho de um fixador pode variar de um milímetro a alguns centímetros. Basicamente, são os pequenos componentes mecânicos que unem peças maiores com segurança. Fixadores como porcas e parafusos criam juntas removíveis, enquanto outros criam juntas permanentes e não permitem a desmontagem das peças após a instalação.  

Existem diferentes tipos de fixadores, incluindo fixadores roscados, rebites, pinos mecânicos e arruelas. As seções a seguir detalharão brevemente esses tipos de fixadores.

Parafusos roscados

Podem ter superfícies roscadas internas, externas ou ambas. Elas criam uma forte ligação com o par de fixação correspondente.  Parafusos, porcas, pinos e prisioneiros são os tipos mais comuns de fixadores roscados usados ​​na fabricação. Vamos detalhar brevemente cada um deles.

Essas são as roscas mais populares que possuem ranhuras helicoidais (ou de outro tipo) em sua superfície, semelhantes a um prego. Elas podem fixar duas peças de metal com segurança, inserindo-as em um furo com rosca cruzada usando uma parafusadeira. 

Os parafusos também possuem a capacidade de auto-rosqueamento. Ao inserir e girar o parafuso no orifício correspondente, ele se encaixa perfeitamente e une o componente, criando uma rosca fêmea. 

• Parafusos para chapa metálica: Parafusos afiados e pontiagudos usados ​​para chapas metálicas finas ou plásticos. 
• Parafusos de fixação: Esses são parafusos robustos, com rosca grossa e cabeça sextavada. Os parafusos de fixação são adequados para trabalhos pesados ​​em madeira e fixação estrutural.
• Parafusos: Esses parafusos possuem cabeças superdimensionadas para uma fixação robusta em montagens de máquinas pesadas. 

Parafusos de fixação

As porcas de fixação permitem unir componentes mecânicos sem rosca interna. Em vez disso, são pequenos componentes de fixação com rosca interna e funcionam como um par de parafusos. Elas possuem o mesmo tamanho e padrão de rosca que o parafuso correspondente. 

Basta fazer um furo de tamanho compatível com as porcas na peça de trabalho, inserir o parafuso e fixar os componentes apertando a porca para obter uma junta forte e flexível.

Algumas variações típicas de nozes são as seguintes:

Porcas de solda: Essas peças são soldadas em um dos lados da junta para formar uma ligação permanente, normalmente usadas para parafusos longos e áreas de difícil acesso. 

Parafusos de fixação 

O que diferencia os parafusos dos pregos é que eles precisam de porcas correspondentes para unir os componentes. Essas porcas são roscas macho com cabeça arredondada ou plana e podem ser apertadas sem o uso de parafusadeiras elétricas. Os parafusos e porcas são úteis para montagens simples e robustas. Eles suportam cargas elevadas e oferecem excelente resistência mecânica. Parafusos e porcas estão disponíveis em vários tamanhos métricos padrão, como M6, M8, M10, etc., geralmente variando de M1.8 a M25. No entanto, também é possível fabricá-los sob medida. parafusos personalizados com o tamanho que você precisa para trabalhos específicos. 

Além disso, existem diferentes tipos de parafusos Disponíveis no mercado, incluindo parafusos sextavados, parafusos de cabeça quadrada, parafusos de dupla extremidade, parafusos em U e parafusos com olhal. 

Fixadores de pinos

Um parafuso prisioneiro é um elemento de fixação roscado sem cabeça que possui uma ou duas extremidades roscadas na haste. Em vez de uma cabeça, os parafusos prisioneiros são inseridos e fixados em componentes através de roscas duplas. Se o parafuso prisioneiro tiver rosca apenas em uma extremidade, será necessário um parafuso na outra extremidade para uma conexão segura.

Esses parafusos são adequados para distribuição uniforme de carga e alinhamento preciso de componentes unidos. Os pinos têm bom desempenho sob alta vibração e tensão mecânica. O uso comum de prisioneiros é evidente em conjuntos de blocos de motor, sistemas de tubulação e máquinas pesadas.

• Parafusos de extremidade dupla: Aquelas que possuem seções roscadas em ambas as extremidades.
• Parafusos prisioneiros com rosca completa: Parafusos com roscas ao longo de toda a extensão da haste.
• Parafusos de flange: Aqueles que possuem bordas chanfradas ao longo de um corpo totalmente roscado. 
• Parafusos sextavados:  Parafusos prisioneiros com rosca em ambas as extremidades e sextavado no meio. 

A tabela abaixo resume as diferenças entre os diferentes tipos de fixadores roscados:

Formato	Projeto	Características	Instalação	Funções e aplicações
Parafuso	Rosca externa com diferentes formatos de cabeça.	Tipos auto-roscantes ou mecanizados.	Encaixado diretamente em um furo ou porca.	Fixação rápida para chapas metálicas, plástico e madeira.
porca	Rosca interna, tipo sextavada ou de encaixe.	Compatível com parafusos/prisioneiros.	Apertado com uma chave inglesa ou uma ferramenta dinamométrica.	Proporciona fixação e fácil desmontagem.
parafuso	Rosca macho com cabeça e haste.	Alta resistência, usado com uma porca.	Insira pelo orifício e aperte até a pré-carga.	Juntas estruturais e de máquinas.
Viga	Haste sem cabeça e extremidades roscadas.	Alinhamento fixo, reutilizável.	Uma extremidade possui um furo roscado e a outra, uma porca.	Motores, flanges, máquinas pesadas.

Rebites ou fixadores sem rosca

Os rebites são um tipo de fixador que permite formar juntas fortes e confiáveis ​​sem roscas internas ou externas. São simplesmente hastes sólidas e lisas com uma cabeça e uma cauda em ambas as extremidades. Os rebites formam juntas permanentes, que são feitas inserindo o rebite em um furo e deformando sua extremidade, tipicamente cerca de 1.5 vezes o diâmetro do rebite. 

Existem vários tipos de rebites, incluindo rebites maciços, cegos, tubulares e especiais/personalizados.

Rebites maciços

Os rebites mais comuns têm um design simples. Uma haste sólida com uma extremidade aquecida é inserida em um furo, e a extremidade oposta se deforma para unir dois componentes. Eles são usados ​​em máquinas, estruturas de construção, automóveis e como elementos de fixação confiáveis. fechos aeroespaciais. 

Rebites cegos 

Rebites cegos, também chamados de rebites pop, unem duas ou mais peças quando o acesso é possível apenas por um lado. Eles consistem em um corpo de haste e um pino guia, que é puxado através do corpo para expandir o rebite e criar uma junta resistente. Os rebites cegos são leves e populares na construção civil, eletrônica, aeroespacial, automotiva e em outras montagens industriais. 

Rebites tubulares 

A estrutura tubular oca desses rebites permite uma instalação fácil com menor força de deformação. Normalmente, a extremidade da cauda é alargada para fora para uma conexão segura. Os rebites tubulares são usados ​​em dutos de HVAC, eletrônicos, luminárias e outras aplicações leves.

Rebites especializados/personalizados

Esses tipos de rebites são fabricados em formatos personalizados para atender a uma finalidade específica de rebitagem. Rebites especiais podem ter formato de anel R, de leque ou qualquer outra geometria personalizada, de acordo com a necessidade. 

Rebites Multi-Grip

Esses rebites são uma variação do rebite cego com uma faixa de fixação ampliada; eles podem se expandir em múltiplas dobras durante a instalação. Portanto, os rebites de múltiplas fixações são ideais para unir peças com diferentes espessuras. À medida que o mandril é retirado do corpo do rebite, este se contrai e expande para compensar a variação de espessura. 

A tabela abaixo resume as diferenças entre os diferentes tipos de fixadores sem rosca:

Formato	Projeto	Características	Instalação	Funções e aplicações
Sólido	Eixo sólido com cabeça.	Robusto e resistente à vibração.	Inserir quente/frio e deformar a cauda.	Aeroespacial, máquinas, construção.
Cego	Corpo oco com mandril.	Acesso unilateral necessário.	Puxe o mandril para expandir o corpo.	Automotivo, aeroespacial, eletrônica.
Tubular	Eixo parcialmente oco.	Requer menos força para fixar.	Alargue a extremidade oca para a trava.	Sistemas de climatização (HVAC), iluminação e juntas leves.
Multi-Aperto	Tipo cego com uma pega mais larga.	Adapta-se a diferentes espessuras.	O mandril expande-se em múltiplas dobras.	Painéis de espessuras variadas, reparos.
Rebite especial	Formas ou cabeças personalizadas.	Feito sob medida para cargas especiais.	Conforme exigido pelo projeto.	Máquinas personalizadas, acessórios especializados.

Pinos de fixação mecânicos 

Esses são outro tipo de fixadores sem rosca com um design cilíndrico. Os pinos mecânicos são úteis para alinhar, posicionar, segurar e fixar vários componentes. Eles podem transmitir com eficiência a carga de cisalhamento dentro da montagem.

Você pode escolher esses tipos de fixadores para juntas temporárias; eles podem ser desmontados sempre que necessário. Ao contrário de rebites ou parafusos, sua instalação utiliza interferência com o furo, clipes de travamento, fricção, ação de mola e um mecanismo de deformação expansível. 

Agora, vamos analisar os tipos comuns de pinos mecânicos usados ​​em montagens mecânicas:

• Pinos cilíndricos ou de encaixe: São pinos cilíndricos simples que posicionam componentes inserindo-os em orifícios correspondentes. Os pinos guia são utilizados em máquinas, ferramentas e na montagem de diversos itens industriais. 
• Pinos de mola: Também chamados de pinos elásticos, que possuem um orifício espiralado em uma das extremidades com diâmetro menor que o do corpo do pino. Após a inserção, eles se expandem e criam um encaixe firme. 
• Contrapinos: Também conhecidos como grampos bipartidos, em forma de U ou grampos de cabelo. O design consiste em uma argola na base e hastes que se estendem. Após a inserção no orifício, também é necessário um fixador ou pino adicional para garantir a fixação da junta. 
• Rolos de rolo: Esses são um tipo especializado de pino elástico, feito de uma tira enrolada, que é comprimida em um orifício para um encaixe firme. Os pinos elásticos são flexíveis e oferecem boa capacidade de absorção de impacto. 

Lavadoras Mecânicas

Embora as arruelas não sejam exatamente elementos de fixação, elas são usadas em conjunto com parafusos e porcas. Esses componentes finos em formato de disco são posicionados sob a porca ou o parafuso e na superfície de junção. 

As arruelas são benéficas na distribuição da carga e na prevenção do desgaste na superfície da junta. Elas também evitam possíveis danos durante o processo de aperto e impedem o afrouxamento após a instalação.

A lista abaixo descreve os tipos mais comuns de lavadoras mecânicas:

Arruelas de bloqueio: Como o próprio nome sugere, as arruelas de pressão mantêm o fixador na posição correta sob alta carga e vibração. Elas podem ser usadas para fixação com trava helicoidal, trava dentada e trava em cunha.

Arruelas planas ou lisas: Uma arruela simples e comum, com um design fino e plano e um furo no centro. Elas também servem como espaçador entre a superfície de junção e o fixador. 

Arruelas de pressão: Essas arruelas geralmente vêm em formatos helicoidais ou cônicos com boa flexibilidade axial. Você pode usar arruelas de pressão para evitar o afrouxamento e suportar cargas dinâmicas e vibrações.

Porcas Hexagonais: Essas peças são caracterizadas pelo formato hexagonal e se encaixam com o parafuso que possui geometria semelhante. 

Porcas de fixação/Acron: Como o próprio nome sugere, as porcas de cobertura são usadas para fechar a extremidade do parafuso. 

Fixadores de pregos

Muitas vezes, as pessoas confundem pregos com parafusos. A diferença é que os pregos não possuem roscas helicoidais; em vez disso, sua fixação depende inteiramente da compressão e do atrito. As cabeças são projetadas para serem redondas ou planas, de modo a aplicar a compressão. 

Normalmente, pregos são usados ​​para peças de metal macio, principalmente madeira e chapas metálicas finas. Com uma pistola de pregos, vários pregos podem ser instalados de uma só vez, o que reduz significativamente o tempo de instalação. 

• Pregos de alta resistência: Esses equipamentos são utilizados na construção civil e em máquinas pesadas. A haste espessa proporciona a resistência necessária.  
• Brad Nails: São pregos muito finos, especializados para trabalhos de acabamento e painéis. 
• Unha Roffing: De comprimento reduzido, com cabeça plana (ou anel) e utilizada em aplicações de cobertura. 

Quais materiais são usados ​​para fixadores? 

O primeiro critério para a escolha do material dos fixadores é o tipo de material das peças onde os fixadores serão utilizados, seguido pelos requisitos da aplicação.  Aço, aço inoxidável e alumínio são as opções de materiais mais comuns para isso.

Materiais	Notas	Usos comuns
Aço carbono	Grau SAE 2, 5, 8	Parafusos, porcas e arruelas de uso geral para máquinas, construção e outros setores. fixadores automotivos.
Aço inoxidável	304 (18-8), 316	Produtos para o setor marítimo, processamento de alimentos e atividades ao ar livre.
Liga de aço	ASTM A193 B7, Grau SAE 8	Máquinas pesadas, vasos de pressão e conjuntos estruturais
Resina	C36000	Fixadores elétricos, decorativos e de encanamento
Titânio	Grau 2 e Grau 5	Fixadores para os setores aeroespacial, médico e naval, onde resistência e leveza são fatores cruciais.
Nylon	Náilon 6/6	Componentes eletrônicos, químicos e de baixa potência

Além disso, os fixadores também recebem um revestimento secundário para melhorar a resistência à corrosão, o acabamento e o apelo estético. Alguns revestimentos também aprimoram as propriedades físicas, mecânicas e elétricas. Os revestimentos mais comuns para fixadores são o revestimento de zinco amarelo, a cromagem, a niquelagem, a galvanoplastia e o revestimento de fosfato cinza.

Considerações para escolher o tipo certo de fixadores 

Como existem diversas variações de fixadores mecânicos, você pode ficar confuso sobre qual escolher para sua aplicação, visando a máxima resistência e confiabilidade da junta. Um único tipo de fixador não é a melhor solução para todas as situações; a escolha depende de diversos fatores.

Para escolher o tipo de fixador mais adequado à sua necessidade, você deve considerar os seguintes fatores. Vamos abordar brevemente as considerações mais comuns.

Uso final ou aplicação pretendida

Primeiramente, defina os requisitos para suas aplicações. Por exemplo, resistência desejada da junta, juntas removíveis ou não, capacidade de carga, encaixe necessário e condições operacionais. O tipo de fixador escolhido deve atender a todos esses requisitos. 

tipo de material 

Em seguida, considere o tipo de material das peças que deseja unir. Os componentes relacionados à fixação devem ser compatíveis com o material do fixador. Por exemplo, escolha fixadores metálicos para unir peças metálicas individuais. Muitas vezes, recomenda-se usar o mesmo material do fixador ou um material ligeiramente mais resistente como a melhor opção.

Ambiente Operacional 

Considere o ambiente onde o componente unido ou os sistemas montados serão utilizados. Fixadores de aço inoxidável com revestimento de zinco são ideais para ambientes corrosivos. O alumínio pode ser uma boa opção para componentes leves sujeitos a altas temperaturas, e assim por diante.

Estética Desejada

Além dos fatores relacionados à funcionalidade e ao desempenho, considere também a aparência desejada. Isso é especialmente importante para itens decorativos, arquitetônicos e de mobiliário. Portanto, escolha cuidadosamente o fixador que ofereça bom desempenho sem comprometer a estética. 

Método de Instalação 

Ao escolher o tipo certo de fixador, leve em consideração os métodos e equipamentos disponíveis para a instalação. Por exemplo, você precisará de parafusadeiras elétricas para instalar os parafusos, uma rebitadeira para rebitar e assim por diante.

Processo de fabricação de fixadores

Se você estiver criando fixadores personalizados, considere também os métodos de fabricação disponíveis para produzi-los, como Usinagem CNC, torneamento e usinagem em tornos automáticos tipo suíço. Isso garante a fabricação de fixadores com as especificações exigidas.

Projeto de roscas para fixadores e padronização

Existem diferentes padrões utilizados no projeto de roscas para garantir uniformidade na fabricação em todo o mundo. Padrões e tamanhos permitem que fabricantes e compradores escolham o tipo certo de fixador. Os padrões mais comuns são o sistema métrico, ISO, UNC e UNF. 

Agora, vamos analisar o papel da geometria da rosca e das tolerâncias no projeto de roscas.

Geometria da rosca

Primeiramente, defina a geometria da rosca, como comprimento, passo, profundidade, ângulo (ângulo em V) e tolerâncias desejadas. Uma rosca de passo fino suporta cargas de tração mais elevadas e minimiza o risco de afrouxamento. Além disso, os parâmetros de projeto variam de acordo com o diâmetro da haste. 

Aqui está um exemplo de como você pode escolher diferentes variáveis ​​de projeto ao projetar as roscas. 

Dimensões:	Passo P (mm)	Profundidade	H/6 (mm)	1·D (mm)	1.5·D (mm)
M3	0.5	0.270633	0.072169	3	4.5
M4	0.7	0.378886	0.101036	4	6
M5	0.8	0.433013	0.11547	5	7.5
M6	1	0.541266	0.144338	6	9
M8	1.25	0.676582	0.180422	8	12
M10	1.5	0.811899	0.216506	10	15

Tolerância de rosca 

Observe a combinação de grau e posição, caso esteja seguindo o Sistema Métrico. Você pode consultar classes de tolerância como 6g/6H. Por outro lado, para o sistema unificado, consulte classes como 2A/2B. A tolerância é crucial, pois influencia diretamente a qualidade do encaixe e a integridade estrutural das juntas mecânicas.

Resumindo

Os fixadores mecânicos são componentes essenciais para montagens. Eles unem com segurança chapas metálicas, peças fundidas e usinadas. Você pode escolher entre diferentes tipos de fixadores com base nos requisitos da sua aplicação. No entanto, produzir fixadores compatíveis e confiáveis ​​para qualquer aplicação exige equipamentos avançados e conhecimento especializado. 

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Perguntas Frequentes

Quais são os cinco tipos básicos de fixadores?

Os tipos básicos de fixadores são parafusos, porcas, arruelas e rebites. Porcas e parafusos são fixadores roscados, enquanto rebites não possuem rosca. Já as arruelas distribuem a carga e reduzem o afrouxamento.

Qual é a sua real necessidade de um fixador?

A função essencial de um fixador é unir e posicionar componentes mecanicamente, transferir cargas e manter o alinhamento. Alguns tipos de fixadores também permitem a desmontagem quando necessário.

Que tipo de montagem um fixador roscado pode criar?

Os elementos de fixação podem criar montagens permanentes e temporárias. Parafusos e porcas criam montagens removíveis, enquanto rebites formam juntas permanentes.