Marcas em porcas e parafusos: um guia completo de identificação

Por que existem marcações de fixadores

Um parafuso sem marcações visíveis e estampado com três linhas radiais pode parecer quase idêntico em uma caixa de peças. A diferença na resistência à tração entre eles pode exceder 30.000 PSI. As marcações dos fixadores existem precisamente porque essa diferença é invisível a olho nu – e usar a classe errada em uma aplicação de suporte de carga pode resultar em falha do fixador sem aviso prévio.

As marcações têm duas funções distintas. O primeiro é identificação de desempenho : a classe, classe de propriedade ou classificação de resistência estampada em um fixador informa ao instalador exatamente qual carga esse fixador foi projetado para suportar. O segundo é rastreabilidade : as marcas de identificação do fabricante – letras, logotipos ou símbolos registrados para produtores específicos – permitem que os fixadores individuais sejam rastreados até um lote de produção no caso de um problema de qualidade ou recall. Ambas as funções são requisitos obrigatórios nos termos das principais normas que regem a produção de fixadores.

Três organizações definem os sistemas de marcação mais comumente encontrados na fabricação e construção global: a Sociedade de Engenheiros Automotivos (SAE), a Organização Internacional de Padronização (ISO) e a ASTM International. Cada um usa uma linguagem de marcação diferente e todos os três sistemas podem aparecer em fixadores da mesma instalação ou projeto. Compreender todos os três é a base para a seleção competente de fixadores.

Marcações da cabeça do parafuso SAE: Sistema de linha radial

SAE J429 rege os parafusos da série em polegadas usados principalmente na América do Norte. De acordo com esta norma, o grau de resistência do parafuso é comunicado através de um padrão de linhas radiais estampadas na parte superior da cabeça sextavada. A contagem de linhas segue uma fórmula: o número de linhas é igual ao número da nota menos dois. Isso significa que um parafuso Grau 2 não carrega linhas radiais, um parafuso Grau 5 carrega três linhas e um parafuso Grau 8 carrega seis linhas.

Além das linhas de classificação, cada parafuso em conformidade com a SAE com mais de ¼" de diâmetro deve ter uma marca de identificação do fabricante - uma letra, símbolo ou combinação exclusiva daquele fabricante e registrada no órgão de normalização relevante. Esta marca aparece ao lado das linhas radiais na cabeça do parafuso. Um parafuso com linhas de classificação, mas sem marca do fabricante, não está em total conformidade com a SAE J429 e deve ser tratado com cautela em aplicações críticas.

Os parafusos Allen e os parafusos Allen apresentam uma variação deste sistema. Como o soquete embutido ocupa a maior parte da face do cabeçote, as linhas radiais raramente são usadas. Em vez disso, parafusos allen com cabeça de soquete são normalmente marcados com um número de classe de propriedade na lateral da cabeça ou na face do soquete - mais comumente 12,9 para versões de liga de aço de alta resistência, seguindo o sistema ISO descrito na próxima seção.

Marcações métricas de parafusos: sistema de classe de propriedade ISO

A ISO 898-1 rege parafusos métricos e usa um sistema numérico de classes de propriedades em vez de linhas radiais. A classe está estampada diretamente na cabeça do parafuso como dois números separados por um ponto – por exemplo, 8,8, 10,9 ou 12,9. Esses números codificam a resistência à tração mínima e a taxa de escoamento em uma única marcação compacta.

Ler a classe de propriedade é simples quando a fórmula é compreendida. O número antes do decimal, multiplicado por 100, fornece a resistência à tração mínima aproximada em megapascais (MPa). O número após o decimal, multiplicado por 10, dá o limite de escoamento como uma porcentagem da resistência à tração. Portanto, um parafuso classe 10.9 tem uma resistência à tração mínima de aproximadamente 1.000 MPa e um limite de escoamento de aproximadamente 90% desse valor – o que significa que ele começa a se deformar permanentemente em torno de 900 MPa.

Os parafusos métricos de aço inoxidável usam uma convenção de marcação separada sob a ISO 3506. O formato combina um código de material e uma designação de resistência: A2-70 indica aço inoxidável 304 com resistência à tração mínima de 700 MPa; A4-70 indica aço inoxidável 316 de grau marítimo no mesmo nível de resistência; A4-80 indica aço inoxidável 316 a 800 MPa. O prefixo “A” identifica o aço inoxidável austenítico. Parafusos de cabeça sextavada em aço inoxidável são comumente produzidos de acordo com as especificações A2-70 ou A4-70, dependendo dos requisitos de resistência à corrosão do ambiente de aplicação.

Marcações de parafusos estruturais ASTM

ASTM International define padrões de fixadores usados principalmente em aplicações estruturais e de construção. Ao contrário do sistema de linha radial SAE ou do sistema numérico ISO, os parafusos ASTM são normalmente marcados com designações de classe alfanuméricas estampadas diretamente na cabeça do parafuso, acompanhadas por uma marca de identificação do fabricante.

ASTM A307 cobre parafusos de aço carbono para uso estrutural geral. Os parafusos de grau A não possuem nenhuma marcação específica além da marca do fabricante; Os parafusos de grau B para juntas de tubos flangeados são identificados de forma semelhante. Estes são fixadores de resistência relativamente baixa para ligações estruturais não críticas.

ASTM A325 é o padrão para parafusos estruturais de alta resistência usados em conexões de aço com aço. A cabeça do parafuso está marcada como “A325” junto com o símbolo de identificação do fabricante. Esses parafusos têm resistência à tração mínima de 120.000 PSI para diâmetros de até 1" e são a especificação padrão para construção em aço estrutural na América do Norte.

ASTM A490 cobre parafusos estruturais de ultra-alta resistência com resistência à tração mínima de 150.000 PSI. A cabeça está marcada como "A490". Eles são especificados para as conexões estruturais mais exigentes – estruturas de aço pesadas, construção de pontes e estruturas industriais sujeitas a cargas dinâmicas significativas.

Uma distinção importante: os parafusos ASTM nunca devem ser substituídos por parafusos SAE de resistência aparentemente semelhante sem verificar se as propriedades mecânicas e os padrões dimensionais correspondem. As normas são desenvolvidas para diferentes ambientes de utilização final e a sua equivalência não é direta.

Marcações de nozes: o sistema de posição do relógio

As marcações das porcas seguem uma lógica diferente das marcações dos parafusos, em parte porque a face plana do rolamento de uma porca sextavada oferece menos área de marcação do que a cabeça do parafuso, e em parte porque as porcas de diferentes graus são frequentemente usadas de forma intercambiável de maneiras que tornam a identificação visual na face do rolamento impraticável. O sistema SAE aborda isso com uma marcação de posição de relógio em uma das faces hexagonais.

De acordo com a SAE J995, a classe de uma porca sextavada é indicada por uma única marca radial em uma superfície plana, posicionada para corresponder à posição da hora em um mostrador de relógio que corresponda ao número da classe. Uma porca de grau 5 traz uma marca na posição de 5 horas. Uma porca de grau 8 traz uma marca na posição de 8 horas. Isto permite a identificação do grau mesmo quando a face do rolamento está contra uma superfície ou arruela.

As marcas podem ser elevadas (gravadas durante a conformação) ou recortadas (estampadas após a conformação) - ambas são permitidas pela norma. Algumas porcas também possuem uma marca de identificação do fabricante na face do rolamento ou em uma superfície adjacente.

ASTM A563 rege os requisitos de marcação para porcas sextavadas estruturais usadas em conjunto com parafusos A325 e A490. De acordo com esta norma, o grau da noz é identificado por uma combinação de algarismos arábicos e letras estampadas na face da noz. Para uma análise detalhada dos requisitos específicos de marcação e designações de grau, Especificação padrão oficial da ASTM A563 para porcas de aço carbono e liga fornece a referência oficial. Porcas sextavadas em aço inoxidável seguem a ISO 3506-2 e são marcados com o mesmo código de material A2 ou A4 do parafuso correspondente, garantindo que a classificação de resistência à corrosão seja visível em ambos os componentes correspondentes. Porcas flangeadas hexagonais carregam marcações de grau na face do flange ou na superfície hexagonal, dependendo do processo de produção do fabricante.

Acabamento de superfície e marcas de revestimento

Além do grau de resistência, as marcações dos fixadores às vezes comunicam o tratamento de superfície – o revestimento ou acabamento aplicado após a fabricação para fornecer resistência à corrosão, lubricidade ou propriedades elétricas específicas. Essas notas são menos padronizadas do que as notas, mas seguem convenções reconhecíveis.

Zincagem (galvanizada): Frequentemente indicado pelo sufixo "Zn" ou um código de cores (normalmente transparente/prata para chapa de zinco padrão). Não existe nenhuma marcação universal estampada, mas a documentação e a embalagem do produto especificarão o padrão de galvanização (por exemplo, ISO 4042 ou ASTM B633).

Galvanização por imersão a quente: Produz um revestimento espesso de zinco reconhecível pela sua textura fosca e ligeiramente áspera. Os fixadores estruturais galvanizados que atendem à ASTM A153 são especificados nos documentos de aquisição, em vez de marcados no próprio fixador, pois a espessura do revestimento torna a estampagem adicional impraticável em diâmetros menores.

Classes de aço inoxidável: Conforme descrito na seção de marcação métrica, as marcações A2 e A4 nas cabeças dos parafusos e nas faces das porcas comunicam diretamente o material e a classe de resistência à corrosão. Este é o exemplo mais claro de uma propriedade de superfície/material codificada diretamente no sistema de marcação de fixadores.

Óxido / fosfato preto: Esses revestimentos de conversão fornecem resistência mínima à corrosão e são normalmente usados para fins estéticos ou aplicações internas suaves. Não existe marcação padronizada; a identificação é feita por inspeção visual do acabamento superficial escuro fosco ou preto combinada com a documentação do produto.

Quando o acabamento superficial afeta a relação torque-tensão – como acontece com fixadores lubrificados ou encerados – a especificação do revestimento torna-se um elemento crítico do procedimento de instalação, e não apenas uma consideração sobre corrosão. Os fixadores lubrificados com película seca geralmente apresentam uma notação de “cera” ou “Teflon” na documentação do produto, em vez de uma marca estampada.

Usando Marcações para Verificação de Aquisições

Para compradores e gerentes de qualidade que compram fixadores em grande volume, as marcações no cabeçote são a ferramenta de verificação de primeira linha para inspeção de entrada. Uma remessa de parafusos que afirme ser de Grau 8 ou classe de propriedade 10.9 deve ser verificada no local em relação às especificações de marcação antes de ser aceita em estoque – a verificação visual da marcação leva segundos por peça e detecta as formas mais comuns de deturpação de grau ou erro de embalagem.

As duas verificações de aquisição mais importantes são: primeiro, confirmar se a classificação corresponde exatamente à especificação de compra; segundo, confirme se uma marca de identificação do fabricante está presente ao lado da marca de classificação. Um parafuso com linhas de classificação, mas sem marca do fabricante, não atende todos os requisitos da SAE J429 ou ISO 898-1 e não pode ser rastreado no caso de falha de qualidade. Os parafusos não marcados devem ser tratados como Grau 2/classe de propriedade 5.8, independentemente de quaisquer reivindicações verbais ou de embalagem.

As classes de porcas e parafusos também devem ser combinadas corretamente. A regra geral é que o grau da porca deve ser igual ou superior ao grau do parafuso – emparelhar uma porca Grau 5 com um parafuso Grau 8 deixa a junta com o componente mais fraco como ponto de falha, anulando o propósito de usar o parafuso de grau superior. Porcas autotravantes carregam marcações de classificação sob as mesmas convenções SAE e ISO que as porcas sextavadas padrão; sua função de bloqueio não altera a classificação da série nem o requisito de correspondência.

Finalmente, fixadores SAE e métricos nunca devem ser misturados na mesma junta. Apesar das aparentes semelhanças de resistência entre, por exemplo, SAE Grau 5 e ISO 8.8, as formas e passos das roscas são incompatíveis. A rosca cruzada de um parafuso métrico em um furo roscado SAE – ou vice-versa – resultará em uma junta que parece montada, mas carrega uma fração de sua capacidade de carga nominal. Existem sistemas de marcação especificamente para evitar isso: um parafuso marcado com linhas radiais é da série em polegadas; um parafuso marcado com um número de classe de propriedade é métrico. Essa distinção é visível em menos de um segundo em qualquer fixador marcado.