ELEMENTOS DE FIXAÇÃO IMPERIAIS
SISTEMAS DE MEDIÇÃO
Existem dois sistemas principais para medir pesos e distâncias: o sistema métrico e o sistema imperial. O sistema imperial baseia-se na Lei Britânica de Pesos e Medidas de 1824 e, embora a sua utilização tenha diminuído gradualmente, continua a ser comum em vários países de língua inglesa e antigas colónias britânicas. As dimensões dos produtos de acordo com o sistema imperial são expressas em thou (Reino Unido) ou mil (EUA), polegadas, pés, jardas, milhas, etc. Embora a designação oficial do sistema de medição dos EUA seja sistema consuetudinário dos EUA, que apresenta algumas diferenças em relação ao sistema imperial oficial, os sistemas utilizados para elementos de fixação são equivalentes ou, pelo menos, altamente compatíveis. As unidades dimensionais mais utilizadas para elementos de fixação são polegadas e pés. As unidades de tensão e pressão no sistema imperial são libra-força por polegada quadrada (lbf/in2ou psi); 1.000 psi equivalem a 1 ksi, quilolibra-força por polegada quadrada. Um ksi equivale aproximadamente a 6,9 MPa (= N/mm2).
A unidade de base “polegada” equivale exatamente a 25,4 mm. Um pé contém 12 polegadas, pelo que 1 pé equivale a 304,8 mm. Uma jarda equivale a 3 pés, ou 36 polegadas, e mede portanto 914,4 mm. Nas referências dimensionais, as polegadas são abreviadas simplesmente com aspas duplas (”). No Reino Unido, as dimensões em polegadas são geralmente apresentadas sob a forma de frações (por exemplo, 3/4", 1.17/64”), enquanto nos EUA é frequente utilizar a notação decimal para dimensões não nominais (por exemplo, 1.2656”, mas também 3/4”).
Outra diferença importante entre os sistemas imperial e métrico é que o passo das roscas é expresso pelo número de fios por polegada (TPI), ao contrário do sistema métrico, no qual o passo (P) é definido como a distância entre duas cristas consecutivas da rosca. A conversão é simples, como mostra a ilustração abaixo. Uma rosca com 10 TPI tem um passo P de 25,4/10 = 2,54 mm.
TIPOS COMUNS DE ROSCAS EM POLEGADAS
Em ecrãs mais pequenos, deslize horizontalmente para ver todas as colunas da tabela.
| Tipo de rosca | Ângulo da rosca | Sistema de passo | Tamanhos comuns | Aplicações típicas |
|---|---|---|---|---|
| UNC | 60° | Grossa (TPI) | #1 to 6" | Elementos de fixação de uso geral nos EUA, parafusos estruturais |
| UNF | 60° | Fina (TPI) | #0 to 1½" | Montagens de precisão, indústria automóvel e aeroespacial |
| 8UN | 60° | Constante de 8 TPI | >1" diameter | Pernos roscados petroquímicos e flanges pesadas |
| BSW | 55° | Grossa (TPI) | ¼" to 4" | Equipamentos britânicos antigos e maquinaria mais antiga |
| BSF | 55° | Fina (TPI) | 3/16" to 4" | Engenharia britânica de precisão e veículos clássicos |
| BSPP | 55° | Paralela | ⅛" to 6" | Acessórios hidráulicos e ligações de tubagem sem vedação pela rosca |
| BSPT | 55° | Cónica | ⅛" to 6" | Juntas de tubagem estanques à pressão e canalização |
ROSCAS UNIFICADAS EM POLEGADAS – PASSO GROSSO NACIONAL (UNC) E PASSO CONSTANTE (8UN)
O tipo de rosca mais comum nos EUA é a rosca grossa Unified National, abreviada UNC (por vezes também se utiliza “NC”). Esta é a rosca grossa normalizada nos EUA. As roscas unificadas em polegadas têm um ângulo de 60° e várias combinações de diâmetro e passo. Este sistema de rosca foi desenvolvido por William Sellers em 1864 e, poucos anos depois, foi adotado como norma americana. Pode encontrar informações detalhadas sobre este tipo de rosca nas normas ASME B1.1 e ISO 5864.
Exemplos de designações de rosca UNC são 3/8” UNC ou, de forma mais completa, 3/8”-16UNC, em que 16 corresponde ao número de fios por polegada (TPI) e o símbolo ” significa polegada. Um exemplo de designação completa para o diâmetro nominal de um elemento de fixação com rosca exterior é 3/8”-16UNC-2A, que inclui também a classe de rosca 2A, a classe “normal” com desvio permitido — um desvio fundamental em relação ao diâmetro nominal — e um campo de tolerância. Os elementos com rosca interior são designados 3/8”-16UNC-2B, sendo 2B a classe “normal” sem desvio permitido e apenas com um campo de tolerância.
As roscas UNC normalizadas mais pequenas, com diâmetros entre 0.0730” e 0.2160”, são designadas por números: de No.1-64UNC a No.12-24UNC. Os diâmetros superiores são indicados em frações, começando em 1/4”-20UNC e chegando a 6” de diâmetro.
A rosca 8UN é uma variante de passo constante da rosca UNC. O número 8 em 8UN significa que, acima de determinado diâmetro nominal (os limites estão definidos nas normas mencionadas), o passo é sempre de 8 TPI para todos os diâmetros. No caso da 8UN, todos os diâmetros superiores a 1” têm este passo constante de 8 TPI. A rosca 8UN é frequentemente utilizada em elementos de fixação para a indústria petroquímica, como pernos roscados. A designação completa é semelhante à das roscas UNC, por exemplo 1.1/2”-8UN-2A/2B ou 3.1/4”-8UN-2A/2B. Outras séries de passo constante, muito menos comuns, incluem 4UN, 6UN, 12UN até 32UN.
Todas as combinações de diâmetro e passo que não fazem parte das séries normalizadas das normas acima referidas, mas cujos desvios e tolerâncias são calculados segundo as fórmulas dessas normas, recebem a designação UNS, em que “S” significa rosca especial.
ROSCAS UNIFICADAS EM POLEGADAS – PASSO FINO NACIONAL (UNF) E EXTRAFINO (UNEF)
A rosca fina Unified National, abreviada UNF (por vezes “NF”), é a versão de passo fino das roscas unificadas em polegadas utilizadas habitualmente nos EUA. UNEF é a designação de uma rosca de passo extrafino, com um número de TPI ainda superior ao das roscas UNF. As roscas unificadas em polegadas têm um ângulo de 60° e várias combinações de diâmetro e passo. Este sistema foi desenvolvido por William Sellers em 1864 e, poucos anos depois, adotado como norma americana. Pode encontrar informações detalhadas nas normas ASME B1.1 e ISO 5864.
Exemplos de designações de rosca UNF são 3/8” UNF ou, de forma mais completa, 3/8”-24UNF, em que 24 é o número de fios por polegada (TPI) e o símbolo ” indica polegadas. Um exemplo de designação completa para o diâmetro nominal de um elemento com rosca exterior é 3/8”-24UNF-2A. A classe 2A é a classe “normal” com desvio permitido — um desvio fundamental em relação ao diâmetro nominal — e um campo de tolerância. Os elementos com rosca interior são designados 3/8”-24UNF-2B; 2B é a classe “normal” sem desvio permitido e apenas com campo de tolerância. As roscas UNEF são designadas de modo semelhante, por exemplo 3/8”-32UNEF-2A/2B.
As roscas UNF normalizadas mais pequenas têm 0.0600” de diâmetro e aumentam até 0.2160”. Estes tamanhos são designados por números, de No.0-80UNF a No.12-28UNF. Os diâmetros superiores são indicados em frações, começando em 1/4”-28UNF e chegando a 1.1/2”-12UNF. O tamanho UNEF mais pequeno é No.12-32UNEF e o maior diâmetro da série é 1.11/16”-18UNEF.
Existe alguma confusão em torno do diâmetro nominal de 1” para roscas UNF. Na norma ASME B1.1, a rosca UNF de 1” tem 12 TPI. No entanto, há muitos anos — pelo menos desde 1935 — são amplamente utilizados elementos de fixação não normalizados 1”-14UNS com 14 TPI em vez do tamanho normalizado 1”-12UNF. A Tabela 2 da ASME B1.1 inclui uma nota relativa à rosca de 1”-14 TPI (designada 1”-14UNS): “Anteriormente NF. Tamanho normalizado não recomendado. As tolerâncias e os desvios permitidos baseiam-se num comprimento de engrenamento igual a um diâmetro.”
Após várias décadas, os elementos de fixação 1"-14UNS são frequentemente designados como rosca fina normalizada ou UNF. Embora tecnicamente incorreto, 1"-14UNF é universalmente aceite como designação para elementos de 1” com rosca fina e tornou-se um termo de uso corrente. Por isso, ao especificar elementos de fixação com rosca UNF de 1”, é sempre aconselhável confirmar o TPI necessário.
ROSCAS BRITISH STANDARD WHITWORTH (BSW OU WW)
Um tipo de rosca imperial originário do Reino Unido é a rosca British Standard Whitworth, abreviada BSW ou simplesmente WW. A BSW foi a rosca grossa mais utilizada no Reino Unido, mas a sua popularidade diminuiu rapidamente devido à tendência mundial para adotar roscas métricas. As roscas British Standard Whitworth têm um ângulo de 55°. Este tipo de rosca deve o nome ao inglês Sir Joseph Whitworth, que em 1841 propôs a normalização das roscas. As suas propostas tornaram-se prática normal no Reino Unido na década de 1860 e são consideradas a primeira norma nacional de roscas do mundo. Pode encontrar informações detalhadas na norma BS 84.
Exemplos de designações são 3/8” WW, 3/8” BSW ou, de forma mais completa, 3/8”-16BSW, em que 16 é o número de fios por polegada (TPI) e o símbolo ” significa polegada. Quando necessário, a classe da rosca pode ser indicada entre parênteses após a designação. A BS 84 define as classes close e free (apenas para roscas exteriores), normal (apenas para roscas interiores) e medium para parafusos e porcas. Na ausência de especificação, é fornecida uma classe normal ou medium.
As roscas BSW estão normalizadas em diâmetros de 1/8”-40BSW a 6”-2.5BSW. A intercambiabilidade com roscas UNC é possível porque algumas combinações de diâmetro e passo BSW são iguais, mas não é recomendada devido aos diferentes ângulos de rosca e a outras pequenas diferenças de geometria.
ROSCAS BRITISH STANDARD FINE (BSF)
A rosca British Standard Fine, abreviada BSF, é a variante de passo fino do perfil BSW (British Standard Whitworth). A forma Whitworth foi em tempos a rosca grossa mais comum no Reino Unido, mas a sua popularidade diminuiu rapidamente devido à preferência mundial por roscas métricas. Tal como as BSW, as roscas British Standard Fine têm um ângulo de 55°. Pode encontrar informações detalhadas na norma BS 84.
Exemplos de designações são 3/8” BSF ou, de forma mais completa, 3/8”-20BSF, em que 20 é o número de fios por polegada (TPI) e o símbolo ” significa polegada. Quando necessário, a classe da rosca pode ser indicada entre parênteses após a designação. A BS 84 define as classes close e free (apenas para roscas exteriores), normal (apenas para roscas interiores) e medium para parafusos e porcas. Na ausência de especificação, é fornecida uma classe normal ou medium.
As roscas BSF estão normalizadas em diâmetros de 3/16”-32BSF a 4.1/4”-4BSF. Não existem combinações de diâmetro e passo BSF iguais às das roscas UNF ou UNEF.
ROSCAS PARA TUBOS (BSP)
A rosca BSP para tubos, frequentemente denominada rosca Whitworth para tubos, é o tipo de rosca mais utilizado no mundo em aplicações de tubagem. É utilizada em muitos produtos, incluindo tubos, acessórios de tubagem e bicos de lubrificação. As roscas BSP têm um ângulo de 55°. Todos os aspetos deste tipo de rosca são descritos em pormenor nas normas EN ISO 228-1, EN 10226-1 e EN 10226-2, sendo as duas últimas baseadas na ISO 7-1.
A rosca BSP existe em dois tipos: paralela ou cilíndrica (BSPP) e cónica (BSPT). A EN ISO 228-1 descreve as roscas BSPP exteriores e interiores como inadequadas para criar juntas estanques à pressão através da própria rosca. Quando uma montagem BSPP tem de ser estanque, a vedação pode ser obtida comprimindo duas superfícies de aperto fora da rosca, com uma junta adequada entre elas. A EN 10226-1 descreve a combinação de rosca exterior BSPT com rosca interior BSPP, e a EN 10226-2 descreve a combinação de roscas BSPT exterior e interior. Ambos os sistemas permitem criar uma junta estanque à pressão nos flancos da rosca. Pode ser aconselhável utilizar um vedante, como fita de PTFE, para otimizar a estanquidade e evitar fugas em espiral.
A designação do diâmetro nominal das roscas BSP corresponde ao tamanho do tubo. As roscas paralelas exteriores e interiores em que a vedação à pressão não é feita pela rosca (EN ISO 228-1) são designadas pela letra G. Nas roscas exteriores acrescenta-se ainda A ou B para indicar a classe de tolerância. Para roscas que criam uma junta estanque à pressão na própria rosca (EN 10226), utiliza-se R para rosca exterior cónica, Rp para rosca interior paralela e Rc para rosca interior cónica.
Segundo a EN ISO 228-1, exemplos são G1.1/2” e G1.1/2”A para roscas paralelas interior e exterior, respetivamente. De acordo com a EN 10226, R1.1/2” designa uma rosca exterior cónica, Rp1.1/2” uma rosca interior paralela e Rc1.1/2” uma rosca interior cónica.
Importa ainda mencionar a ASME B1.20.1, que abrange várias roscas para tubos (NPT, NPSC, NPTR, NPSM e NPSL), e a ASME B1.20.3, relativa a roscas de vedação a seco (NPTF-1, NPTF-2, PTF-SAE SHORT, NPSF e NPSI). Estas últimas podem criar uma vedação estanque à pressão sem agentes de vedação, pois a interferência entre a crista e o fundo da rosca forma uma vedação circular. Todas estas roscas têm um ângulo de 60° e uma função semelhante às BSPP e BSPT. A designação combina o tamanho do tubo, o passo e a abreviatura do tipo de rosca. São utilizadas sobretudo nos EUA e não são intercambiáveis com roscas BSP.
NORMAS PARA ELEMENTOS DE FIXAÇÃO IMPERIAIS E RESPETIVOS MATERIAIS
Uma norma é um documento que contém acordos, especificações ou critérios relativos a um produto, serviço ou método. As normas podem ser estabelecidas numa empresa, organização, consórcio de organizações ou por organismos de normalização reconhecidos. Os organismos de normalização reconhecidos, nacionais e internacionais, trabalham de acordo com um processo predefinido.
As normas são muito importantes no comércio internacional. Facilitam a aceitação de produtos e serviços noutros países. Quando existe uma norma, o produto necessita de pouca ou nenhuma descrição adicional. A maioria das suas características está definida na norma; no caso dos elementos de fixação, as normas especificam frequentemente dimensões, tolerâncias, materiais e propriedades mecânicas. Também simplificam a comunicação e a disseminação de novas tecnologias.
Principais organismos de normalização para elementos de fixação imperiais:
AISI– Instituto Americano do Ferro e do Aço
ANSI– Instituto Nacional Americano de Normalização
ASME– Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos
ASTM– Sociedade Americana de Ensaios e Materiais
BS– Norma Britânica
IFI– Instituto de Elementos de Fixação Industriais
SAE– Sociedade de Engenheiros Automóveis
PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS ELEMENTOS DE FIXAÇÃO IMPERIAIS
Os requisitos relativos às propriedades mecânicas dos elementos de fixação imperiais estão especificados nas normas SAE e ASTM. As tabelas abaixo resumem as propriedades mecânicas de alguns elementos de fixação comuns.
Em ecrãs mais pequenos, deslize horizontalmente para ver todas as colunas. Os símbolos de identificação de classe das imagens originais são apresentados como texto acessível.
| Especificação | Material | Intervalo de tamanhos (polegadas) |
Tensão mínima de prova (psi) |
Resistência mínima à tração (psi) |
Dureza Rockwell no núcleo | Limite de elasticidade mínimo (psi) |
Marcação de identificação da classe | Porcas compatíveis | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Mín. | Máx. | ||||||||
| SAE J429 Grade 2 | Aço de baixo ou médio teor de carbono | ¼"–¾" | 55,000 | 74,000 | B80 | B100 | 57,000 | Sem marcação radial de classe | ASTM A563 Grade A |
| ⅞"–1½" | 33,000 | 60,000 | B70 | B100 | 36,000 | ||||
| SAE J429 Grade 5 | Aço de médio teor de carbono, temperado e revenido | ¼"–1" | 85,000 | 120,000 | C25 | C34 | 92,000 | Três linhas radiais | SAE J995 Grade 5 |
| 1⅛"–1½" | 74,000 | 105,000 | C19 | C30 | 81,000 | ||||
| SAE J429 Grade 8 | Aço ligado de médio teor de carbono, temperado e revenido | ¼"–1½" | 120,000 | 150,000 | C33 | C39 | 130,000 | Seis linhas radiais | SAE J995 Grade 8 |
| ASTM A574 socket head cap screw | Aço ligado de médio teor de carbono, temperado e revenido | No. 0–½" | 140,000 | 180,000 | C39 | C45 | 153,000 | — | — |
| ⅝"–4" | 135,000 | 170,000 | C37 | C45 | |||||
| ASTM F835 socket button- and flat-countersunk head cap screw | Aço ligado de médio teor de carbono, temperado e revenido | No. 0–½" | — | 140,000 | C39 | C44 | — | — | — |
| ⅝"–1½" | — | 135,000 | C37 | C44 | — | ||||
| Especificação | Material | Intervalo de tamanhos (polegadas) |
Tensão de carga de prova (psi) |
Dureza Rockwell no núcleo | Marcação de identificação da classe | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Mín. | Máx. | |||||
| SAE J995 Grade 2 | Aço-carbono | ¼"–1½" | 90,0001 80,0002 |
— | C32 | Sem marcação de classe |
| SAE J995 Grade 5 | Aço-carbono | ¼"–1" | 120,0001 109,0002 |
— | C32 | Marcação de identificação da porca de classe 5 |
| 1⅛"–1½" | 105,0001 94,0002 |
— | C32 | |||
| SAE J995 Grade 8 | Aço ligado de médio teor de carbono, temperado e revenido | ¼"–⅝" | 150,000 | C24 | C32 | Marcação de identificação da porca de classe 8 |
| ¾"–1" | C26 | C34 | ||||
| 1⅛"–1½" | C26 | C36 | ||||
1Elementos de fixação com rosca UNC e 8UN.
2Elementos de fixação com rosca UNF, UNEF e outras roscas finas.
| Especificação e material | Condição | Intervalo de tamanhos (polegadas) |
Resistência à tração (psi) |
Dureza Rockwell no núcleo | Limite de elasticidade mínimo (psi) |
Marcação de identificação da classe | Porcas compatíveis | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Mín. | Máx. | |||||||
| ASTM F593 alloy group 1 (304, 304L) |
CW1 | ¼"–⅝" | 100,000–150,000 | B95 | C32 | 65,000 | F593C | ASTM F594 C |
| CW2 | ¾"–1½" | 85,000–140,000 | B80 | C32 | 45,000 | F593D | ASTM F594 D | |
| ASTM F593 alloy group 2 (316, 316L) |
CW1 | ¼"–⅝" | 100,000–150,000 | B95 | C32 | 65,000 | F593G | ASTM F594 G |
| CW2 | ¾"–1½" | 85,000–140,000 | B80 | C32 | 45,000 | F593H | ASTM F594 H | |
CW = forjado e laminado a partir de material recozido, adquirindo assim um certo grau de encruamento; os tamanhos de ¾" e superiores podem ser trabalhados a quente e submetidos a recozimento de solubilização.
| Especificação e material | Condição | Intervalo de tamanhos (polegadas) |
Tensão de prova (psi) |
Dureza Rockwell no núcleo | Marcação de identificação da classe | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Mín. | Máx. | |||||
| ASTM F594 alloy group 1 (304, 304L) |
CW1 | ¼"–⅝" | 100,000 | B95 | C35 | F594C |
| CW2 | ¾"–1½" | 85,000 | B80 | C35 | F594D | |
| ASTM F594 alloy group 2 (316, 316L) |
CW1 | ¼"–⅝" | 100,000 | B95 | C35 | F594G |
| CW2 | ¾"–1½" | 85,000 | B80 | C35 | F594H | |
CW = recozido e trabalhado a frio; os tamanhos de ¾" e superiores podem ser trabalhados a quente e submetidos a recozimento de solubilização.
ÁREAS DE APLICAÇÃO DOS ELEMENTOS DE FIXAÇÃO IMPERIAIS
Os produtos fabricados em regiões do mundo que utilizam o sistema imperial de medição contêm frequentemente elementos de fixação com designações imperiais. Também podem ser produzidos noutras regiões, mas, quando se destinam a países que utilizam o sistema imperial, podem incorporar elementos de fixação imperiais.
SETORES EM QUE OS ELEMENTOS DE FIXAÇÃO IMPERIAIS SÃO COMUNS
- Indústria automóvel
- Indústria dos transportes (por exemplo, aeroespacial, ferroviária e marítima)
- Indústria petroquímica
- Construção de máquinas
- Construção
- Indústria de elevação
- Eletrónica e engenharia eletrotécnica
- Produtos destinados a mercados imperiais
Perguntas frequentes sobre elementos de fixação imperiais
Qual é a diferença entre roscas UNC e UNF?
A UNC (Unified National Coarse) tem menos fios por polegada, o que permite uma montagem mais rápida e oferece maior tolerância a pequenos danos. A UNF (Unified National Fine) tem mais fios por polegada e proporciona uma área resistente à tração superior para o mesmo diâmetro nominal, sendo adequada para aplicações de precisão nos setores automóvel e aeroespacial. A resistência ao desaperto por vibração depende também do projeto da junta, da pré-carga e do método de bloqueio.
Posso utilizar elementos de fixação imperiais com roscas métricas?
Não. As roscas imperiais e métricas não são intercambiáveis, mesmo quando alguns tamanhos parecem semelhantes. A utilização do tipo de rosca incorreto pode provocar roscagem cruzada, danos e falha da união. Verifique sempre o perfil, o diâmetro e o passo da rosca com um calibre adequado antes da montagem.
O que significa UNC 3/8"-16?
A designação divide-se da seguinte forma: 3/8" é o diâmetro nominal (9,525 mm), 16 é o número de fios por polegada (TPI) e UNC indica a série de rosca grossa Unified National. Um sufixo de classe, como 2A para rosca exterior ou 2B para rosca interior, define o ajuste e a tolerância.
Que indústrias ainda utilizam frequentemente elementos de fixação imperiais?
Os elementos de fixação imperiais continuam a ser comuns na construção, petroquímica, petróleo e gás e indústria aeroespacial dos EUA. Também são amplamente utilizados na manutenção de maquinaria britânica mais antiga, veículos clássicos e equipamentos fabricados para mercados que utilizam dimensões consuetudinárias dos EUA ou imperiais.
Como converter fios por polegada (TPI) em passo métrico?
Divida 25,4 pelo valor de TPI. Por exemplo, uma rosca de 16 TPI tem um passo de 25,4 ÷ 16 = 1,5875 mm. Esta conversão ajuda a comparar o espaçamento das roscas, mas não torna intercambiáveis os elementos de fixação imperiais e métricos.
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Última atualização:julho de 2026