Nota: Conteúdo educacional. Fatores K variam conforme lubrificante, acabamento e condição de superfície. ASME PCC-1 recomenda validação por teste. Para projeto, consulte Appendix J ou O da norma.
Junta que segura por décadas e junta que falha em semanas — a diferença quase sempre é o torque. E torque errado não avisa: a porca solta devagar ou o parafuso rompe no aperto. A ASME PCC-1 é a referência mundial pra isso, mas aplicar exige saber o que cada variável da fórmula significa de verdade.
A fórmula
T = K × F × d
- T = Torque (N·m ou lbf·ft)
- K = Fator de torque — muda com lubrificação E acabamento
- F = Carga de prova do parafuso (N ou lbf) = Sp × 75% × Área efetiva
- d = Diâmetro nominal (m ou ft)
O fator K: onde a maioria erra
K é a eficiência de conversão de torque em pré-carga. Quanto mais lubrificado o parafuso, menor o K — porque o atrito cai e menos torque é "desperdiçado" em atrito. Mas K também depende do acabamento superficial.
| Acabamento | K (seco) | K (lubrificado) | Referência |
|---|---|---|---|
| Zincado Branco/Amarelo | 0,20 | 0,15 | ASTM B633 / Machinery's HB |
| Galvanizado a Fogo (HDG) | 0,27 | 0,20 | VDI 2230 / ISO 1461 |
| Níquel Eletrodepositado | 0,15 | — | ASTM B689 |
| Fosfatizado + óleo | 0,15 | — | MIL-DTL-16232 |
| Zinco-Níquel (ZnNi) | 0,18 | 0,14 | ASTM B841 |
| Cromo Duro | 0,18 | — | ASTM B456 |
| Níquel Químico (Electroless) | 0,15 | — | ASTM B733 |
| Xylan / PTFE | 0,06 | 0,04 | ISO 10683 |
Lubrificação multiplica o K do acabamento: Seco (1,0) → Óleo (0,80) → Graxa Li (0,70) → Pasta Cu (0,60) → MoS₂ (0,55) → PTFE (0,50). Exemplo: Zincado branco seco = 0,20 × 1,0 = 0,20. Zincado branco com óleo = 0,15 × 0,80 = 0,12.
Desavisados: K errado = pré-carga errada. Uma variação de ±30% no K altera a pré-carga na mesma proporção. Junta solta ou parafuso rompido — os dois cenários são evitáveis. ASME PCC-1 recomenda validação por teste quando possível.
Carga de prova não é ruptura
Carga de prova (proof load) é a carga máxima que o parafuso aguenta sem deformar permanentemente. Não é a de ruptura. Para grau 8.8 (ISO 898), a tensão de prova (Sp) é 580 MPa (d ≤ 16 mm) contra 800 MPa de ruptura mínima — ou seja, ~72% da ruptura. Usar a ruptura no cálculo resulta em sobre-torque e rompimento.
Exemplo: M16 × 2, grau 8.8 (d ≤ 16 mm)
- Tensão de prova (Sp): 580 MPa
- Área efetiva (As): 157 mm²
- Carga de prova: 580 × 157 = 91.060 N
Exemplo: M16 8.8, zincado branco, seco
T = 0,20 × 91.060 × 0,016 = 291 N·m
Com óleo (K = 0,15 × 0,80 = 0,12): 175 N·m. Diferença de 40% só na lubrificação.
Tabela rápida: torque por diâmetro
Grau 8.8, zincado branco, seco (K = 0,20):
| Diâmetro | Passo (mm) | Carga Prova (kN) | Torque (N·m) |
|---|---|---|---|
| M10 | 1,5 | 33,6 | 40 |
| M12 | 1,75 | 49,3 | 71 |
| M16 | 2,0 | 91,1 | 291 |
| M20 | 2,5 | 147 | 587 |
| M24 | 3,0 | 211 | 1.013 |
| M30 | 3,5 | 343 | 2.058 |
Carga de prova = Sp (580 MPa d≤16mm, 560 MPa d>16mm) × 75% × Área efetiva ISO 898-1 Tabela 5.
O que dá errado na prática
- K genérico: 0,12 a 0,27 de variação. Sempre declare acabamento + lubrificação.
- Confundir prova com ruptura: Resulta em torque alto demais e parafuso rompe.
- Ignorar acabamento: HDG tem K diferente de zinco eletrolítico. Não é detalhe.
- Esquecer a arruela: Arruela de ponta dura (HVS) muda o atrito efetivo.
- Sequência errada em flanges: Padrão estrela com múltiplas passagens. Sem atalho.
Normas de referência
- ASME PCC-1–2022: Aperto de juntas pressurizadas (Appendix J: Lubricant Nut Factors, Appendix O: Target Torque Index)
- ISO 898-1:2013: Propriedades mecânicas de parafusos de aço (Tabelas 3 e 5: proof loads)
- ASTM A193 / A194: Alta temperatura
- ASME B18.2.1: Dimensões de parafusos
- VDI 2230: Cálculo sistemático de juntas aparafusadas
E o Compatibilizador?
Calcule o torque selecionando o parafuso, acabamento e lubrificação. A ferramenta retorna N·m, lbf·ft e o fator K — sem precisar decorar tabela.