Parafusos para alumínio: material, tipo e guia de instalação

Por que o alumínio pune a escolha errada do parafuso

Dois painéis de alumínio presos com o parafuso errado podem parecer perfeitamente bem no dia da instalação e apresentar manchas de ferrugem e furos dezoito meses depois. O alumínio causa mais dores de cabeça nos fixadores do que quase qualquer outro metal comum, e isso se resume a dois problemas distintos que são agrupados como "basta usar aço inoxidável".

A primeira é a corrosão galvânica. O alumínio fica no topo da extremidade anódica da série galvânica, o que significa que quando toca um metal mais nobre – aço inoxidável, latão, cobre – na presença de umidade, o alumínio se sacrifica para proteger o outro metal. Visão geral técnica da SSINA sobre corrosão galvânica observa que a taxa de corrosão do alumínio acelera acentuadamente quando ele é acoplado diretamente a um metal mais catódico com um eletrólito regularmente presente – exatamente a condição criada por um parafuso não revestido colocado em uma junta úmida.

O segundo problema é mecânico, não químico. O alumínio é macio em relação ao aço, portanto, um parafuso com o perfil de rosca errado ou um orifício piloto superdimensionado se solta muito antes de a junta atingir sua carga nominal. Resolver a corrosão e resolver a remoção exige decisões diferentes, e tratá-las como um único problema é onde a maior parte da seleção de parafusos erra.

Correspondência do material do parafuso com o alumínio

A combinação de material mais segura para o alumínio é o próprio alumínio - um parafuso de alumínio em um metal base de alumínio não cria nenhum par galvânico, embora diminua a resistência necessária para algumas juntas. Além disso, a escolha certa depende tanto do ambiente quanto da carga:

• Parafusos de alumínio — risco galvânico zero, ideal para montagens leves e de baixo estresse
• Aço carbono zincado — aceitável para uso interno e seco; o revestimento de zinco se sacrifica antes do alumínio, mas se desgasta com o tempo
• Aço inoxidável (304 ou 316) — forte e resistente à corrosão por si só, mas reativo com alumínio e precisa de isolamento em ambientes úmidos ou externos
• Latão ou cobre — entre as combinações mais agressivas com o alumínio; evite imediatamente em qualquer aplicação exposta à umidade

O aço carbono não revestido é a única combinação a ser totalmente descartada. Ele corrói o alumínio por ação galvânica e enferruja por conta própria, falhando em ambas as frentes ao mesmo tempo.

Parafusos auto-roscantes versus parafusos de máquina para alumínio

O tipo de parafuso que se ajusta depende se o alumínio já possui um furo roscado. Folhas finas de alumínio, extrusão ou tubos sem rosca pré-cortada exigem parafusos auto-roscantes de aço inoxidável , que cortam sua própria linha à medida que são inseridos e eliminam uma etapa de rosqueamento separada.

Onde a peça de alumínio já possui um furo usinado ou roscado — caixas fundidas, perfis extrudados com canais pré-formados ou conjuntos que precisam ser desmontados e remontados repetidamente — parafusos de máquina com recesso cruzado para furos de alumínio pré-roscados resistem melhor a ciclos repetidos, uma vez que não cortam novo material de rosca cada vez que são removidos e reinstalados.

Para montagens que apresentam vibração contínua — gabinetes próximos a motores, painéis em equipamentos móveis — combine qualquer tipo de parafuso com arruelas de pressão para conjuntos de alumínio sujeitos a vibrações em vez de depender apenas do atrito da rosca para manter a junta firme.

Dimensionamento do furo piloto e técnica de instalação

Um furo piloto muito pequeno retira a rosca de alumínio na primeira instalação; perfurado muito grande e o parafuso nunca desenvolve a força de retenção adequada. A meta geral é de 85 a 90 por cento do diâmetro menor do parafuso para parafusos auto-roscantes em alumínio – menor que a proporção usada para o aço, uma vez que a menor resistência ao cisalhamento do alumínio significa que ele precisa de um pouco mais de folga para evitar rachaduras ao redor do furo.

A técnica de condução é tão importante quanto o tamanho do furo. Drivers de baixa velocidade e alto controle com limitador de torque evitam as duas falhas de instalação mais comuns: rosca cruzada por dirigir muito rápido e roscas descascadas por torque excessivo além do ponto onde o alumínio pode segurar. Como regra geral, encaixe pelo menos 1,5 vezes o diâmetro do parafuso na profundidade da rosca para obter resistência adequada ao arrancamento de um metal tão macio.

Isolando fixadores para evitar corrosão galvânica

Quando um parafuso inoxidável é a escolha certa em termos de resistência, mas o alumínio não pode ser trocado, o isolamento fecha a lacuna. Arruelas planas de aço inoxidável para isolar metais diferentes — emparelhado com uma luva de náilon ou borracha, não usado sozinho — quebra o contato direto metal com metal que permite a formação da célula galvânica em primeiro lugar.

Além das arruelas, um composto antigripante ou um revestimento dielétrico nas roscas dos parafusos adiciona uma segunda barreira e compensa duas vezes: retarda a corrosão e evita que os parafusos inoxidáveis ​​escorram nas roscas de alumínio, um problema separado que não tem nada a ver com eletroquímica e tudo a ver com a tendência do aço inoxidável de emperrar sob fricção. Compatibilidade de fixadores e referência de revestimento da Fastenal estabelece quais combinações de revestimento funcionam melhor em pares de metais comuns. Nosso guia para arruelas planas de aço inoxidável e prevenção de corrosão galvânica aborda a seleção e instalação da arruela com mais profundidade.

Escolhendo entre 304 e 316 para conjuntos de alumínio externos

Uma vez tratado o isolamento, a decisão restante é qual tipo de aço inoxidável especificar. 304 cobre uso geral interno e levemente úmido a um custo menor, mas sua resistência à corrosão por pites causada por cloreto é limitada. 316 adiciona molibdênio à liga, o que melhora significativamente a resistência à exposição ao sal e a torna a escolha padrão para ambientes costeiros, marinhos ou com sal descongelado.

A distinção é mais importante com o alumínio na imagem do que com as juntas de aço com aço, uma vez que um parafuso 304 desgastado desenvolve uma superfície mais áspera e mais reativa ao longo do tempo – acelerando o próprio processo galvânico que as medidas de isolamento deveriam controlar. Nosso comparação detalhada de fixadores de aço inoxidável 304 versus 316 analisa as diferenças de liga e onde cada classe se sustenta.

Erros comuns que destroem ou corroem juntas de alumínio

• Fazer um furo piloto subdimensionado para o parafuso, que retira a rosca de alumínio macio na primeira instalação
• Usar aço inoxidável ou aço carbono não revestido diretamente contra o alumínio em qualquer ambiente externo ou úmido
• Torque excessivo dos parafusos autoatarraxantes além do ponto que a rosca de alumínio pode segurar, especialmente com drivers de potência em configurações de alto torque
• Ignorando as arruelas de isolamento porque a junta “não está perto da água”, ignorando a umidade ambiente como eletrólito suficiente
• Reutilização de parafusos autoatarraxantes no mesmo furo após a desmontagem, quando a rosca original já foi cortada e não se encaixa novamente corretamente

A maioria das falhas de fixação de alumínio remontam a um deles, e não a uma escolha de material fundamentalmente errada - e é por isso que acertar o furo piloto, o torque e o isolamento geralmente é mais importante do que debater apenas o tipo de aço inoxidável.