Como fazer um parafuso prisioneiro?

Os processos padrão utilizados para produzir alta qualidade parafusos prisioneiros Para aplicações críticas como vasos de pressão, flanges e máquinas.

Segue uma descrição detalhada de como os parafusos prisioneiros são fabricados, desde a matéria-prima até o produto final.

1. Matéria-prima principal: Barras de aço

Os parafusos prisioneiros são quase sempre fabricados a partir de barras redondas. O material é escolhido com base na resistência necessária e no ambiente de serviço:

• Classes comuns: ASTM A193 (B7, B8, B8M para serviço/alta temperatura), ASTM A320 (para baixas temperaturas), ASTM A307 (para uso geral de menor resistência).
• Materiais: Aço liga (ex.: 4140, 4142 para B7), aço inoxidável (304, 316), aço inoxidável duplex, ligas de níquel.

2. Processos Primários de Fabricação

A) Forjamento a quente ou a frio (para parafusos de alta resistência)

Este é o método mais comum para pinos de alta qualidade.

1. Corte: A barra de aço é cortada em um comprimento aproximado (ligeiramente maior que o montante final para permitir a conformação das extremidades).
2. Aquecimento (para forjamento a quente): As extremidades são aquecidas até atingirem um estado plástico para a conformação.
3. Recalcamento/Forjamento: A extremidade aquecida é colocada em uma matriz e uma máquina de recalcamento recala (formando um formato de cogumelo) o material para criar um diâmetro maior que o da haste. Isso forma o "bloco" para a seção da rosca.
4. Corte: O excesso de material reluzente é cortado.

B) Usinagem a partir de barras (para pinos de precisão ou especiais)

Utilizado para diâmetros grandes, volumes baixos ou ligas especiais que não são facilmente forjadas.

1. Torneamento: Uma barra é carregada em um torno ou máquina CNC.
2. Redução da haste: A parte central é torneada até o diâmetro nominal.
3. Formação das extremidades: As extremidades são deixadas com (ou aumentadas para) o diâmetro total para a passagem da rosca, frequentemente criando um ressalto.

3. Enroscamento: A Etapa Crítica

É isso que define um parafuso prisioneiro: roscas em ambas as extremidades com uma haste sem rosca no meio.

• Método 1: Enrolamento de rosca (Mais comum e superior)
• Um processo de conformação a frio onde o tarugo é prensado entre matrizes endurecidas que deslocam o material para formar as roscas.
• Vantagens: Roscas mais resistentes (endurecidas por trabalho a frio, fluxo contínuo de grãos), excelente acabamento superficial e sem desperdício de material.
• Feito em máquinas de laminação de roscas de alta velocidade.
• Método 2: Corte de rosca (Usinagem)
• Utilizado para parafusos de grande diâmetro ou quando a laminação não é viável. Um torno ou matriz remove o material para formar a rosca.
• Desvantagem: Corta a estrutura do grão, tornando as roscas ligeiramente menos resistentes à fadiga.
• Chanfro: Ambas as extremidades são chanfradas para facilitar a entrada nas porcas.

4. Tratamento térmico (para classes de alta resistência)

Essencial para séries como ASTM A193 B7:

1. Têmpera e revenido: Os pinos são aquecidos a uma temperatura muito alta (por exemplo, 1500-1600°F para B7), temperados em óleo ou água e, em seguida, revenidos a uma temperatura mais baixa para atingir a dureza, resistência e ductilidade precisas especificadas na norma.
2. Testes: Os lotes tratados termicamente são submetidos a testes mecânicos (dureza, resistência à tração).

5. Acabamento e Revestimento Secundários

• Limpeza e desincrustação: Remoção de incrustações resultantes de tratamentos térmicos (ex.: jateamento com granalha, decapagem).
• Revestimento/Calandragem: Para proteção contra corrosão ou lubrificação.
• Comuns: Zincagem (cromato amarelo ou transparente), Galvanização a quente (para ambientes agressivos), Fosfatização.
• Antiaderente: Às vezes aplicado na fábrica.

6. Controle de Qualidade e Marcação

• Verificações dimensionais: comprimento, diâmetro, passo da rosca, comprimento da rosca.
• Inspeção visual: para defeitos superficiais.
• Marcação: A classificação (por exemplo, B7) é normalmente estampada ou marcada a laser em uma das extremidades para rastreabilidade.

Fluxograma de processo simplificado:

```
Barra redonda de estoque
↓
Corte no comprimento desejado
↓
[Terminais de Forjamento a Quente (se aplicável)]
↓
Haste da máquina
↓
Laminação de rosca
↓
Tratamento térmico
↓
Limpeza
↓
Revestimento/Calandragem
↓
Inspeção
↓
Marcação
↓
Embalagem
```

Você consegue fazer um em casa?

Para aplicações não críticas e de baixa resistência, você pode usar um parafuso prisioneiro como aproximação:

1. Material: Utilize uma barra roscada (toda rosca).
2. Método: Corte no comprimento desejado. Centralize uma seção da rosca em um torno e torneie-a até criar uma haste lisa. Isso deixa as partes roscadas em ambas as extremidades.
3. Limitação: Este não é um pino forjado. O material e a estrutura granular não são otimizados para altas tensões. A seção torneada é um ponto frágil se não for executada com perfeição.

Nota importante sobre o uso

Parafusos prisioneiros São instaladas com duas porcas, uma em cada extremidade, e são normalmente usadas onde um dos lados é um furo cego. Elas permitem uma montagem/desmontagem mais fácil de flanges em comparação com parafusos passantes.

Em resumo, a fabricação de um parafuso prisioneiro adequado envolve metalurgia, conformação de precisão, tratamento térmico controlado e rigoroso controle de qualidade para garantir que ele suporte com segurança as cargas de tração e pressões para as quais foi projetado. Para qualquer aplicação estrutural ou pressurizada, adquira sempre parafusos prisioneiros de um fabricante de renome que os certifique de acordo com a norma ASTM/ASME/ISO relevante.