Esta calculadora online gratuita de torque de parafusos ajuda engenheiros e técnicos a determinar o torque de aperto correto para conexões aparafusadas. Baseada nas normas internacionais ISO 16047 e VDI 2230, ela calcula a força de pré-carga, o fator K (coeficiente de atrito) e fornece sequências de aperto passo a passo. Suporta parafusos métricos de M3 a M48 e parafusos imperiais de 1/4" a 1-1/4", classes de resistência de 4.6 a 12.9, graus SAE 2-5-8 e diversas condições de lubrificação, incluindo seca, lubrificada com óleo, MoS2 e PTFE. A calculadora utiliza a fórmula T = K × F × d, onde T é o torque, K é o coeficiente de atrito, F é a força de pré-carga e d é o diâmetro do parafuso.

Resultados do cálculo

Torque recomendado
—
Força de pré-carga
—
Coeficiente de torque (K)
—
Faixa de torque
—
📋 Sequência de aperto
  • 1 Apertar à mão até ficar firme.
  • 2 Aperte para — (30% de torque)
  • 3 Aperte para — (70% de torque)
  • 4 Aperte para — (100% de torque) em movimento suave

📘 Teoria e Dados de Referência

Fórmula de cálculo de torque

O torque de aperto necessário é calculado utilizando a fórmula VDI 2230:

T = K × F × d
  • T — torque de aperto (N·m)
  • K — coeficiente de atrito (adimensional, normalmente 0,10–0,25)
  • F — força de pré-carga (N)
  • d — diâmetro nominal do parafuso (m)

Força de pré-carga

F = S × As × η
  • S — base de força: Rp (rendimento) ou Sp (prova) (MPa)
  • Como — área de tensão de tração (mm²)
  • η — fator de utilização (50–90%)

Coeficiente de torque (fator K / fator de porca)

Condição da superfície Fator K Notas
Fios secos 0,20 – 0,25 Resultados inconsistentes, evite.
Óleo leve 0,14 – 0,18 Escolha padrão
Graxa de molibdênio 0,10 – 0,12 Altas cargas, aço inoxidável
PTFE / Teflon 0,08 – 0,10 Atrito mínimo
Zincado 0,17 – 0,20 Depende da qualidade.

Classes de propriedades de parafusos (ISO 898-1)

Aula Rm (MPa) Rp (MPa) Sp (MPa) Aplicativo
4.6 400 240 225 Conexões não críticas
8.8 800 640 580 (≤16 mm), 600 (>16 mm) Conexões padrão
10.9 1000 900 830 Aplicações de alta resistência
12.9 1200 1080 970 Conexões críticas

Os valores de Sp são mostrados por questões de transparência (tabela resumo ISO 898-1): BoltportPara trabalhos críticos, verifique a conformidade com a edição oficial da norma ISO 898-1 e a faixa de diâmetros.

Exemplos práticos

🔧 Exemplo 1: Flange da bomba

Condições: Parafusos M12, classe 8.8, lubrificação com óleo leve.

Cálculo: K=0,16, F=40 kN, d=12 mm → T = 0,16 × 40000 × 0,012 = 77 N·m

Padrão: Aperto em padrão cruzado em 3 passagens

⚙️ Exemplo 2: Montagem da caixa de câmbio

Condições: Parafusos M20, classe 10.9, pasta antiengripante

Cálculo: K=0,12, F=166 kN, d=20 mm → T = 0,12 × 166000 × 0,020 = 398 N·m

Nota: Verifique novamente o torque após 24 horas.

⚠️ Notas importantes

  • Apertar em excesso pode danificar a rosca ou quebrar o parafuso.
  • A aplicação de torque insuficiente leva ao afrouxamento das juntas e a vazamentos.
  • Calibre regularmente sua chave dinamométrica.
  • Limpe as roscas antes da montagem — a sujeira altera o coeficiente de atrito.
  • Parafusos reutilizados de classe 10.9 ou superior devem ser substituídos.

Padrões de aperto

4 parafusos: Padrão cruzado (1-3-2-4)

6 parafusos: Padrão de estrela (1-4-2-5-3-6)

8+ parafusos: Diametralmente opostos, depois 90°

Aperto em múltiplas passagens: 30% → 70% → 100% → verificar

📋 Guia de Referência Completo da ISO 16047:2005

ISO 16047:2005 — Norma internacional "Fixadores — Teste de torque/força de aperto". Define as condições para a realização de testes de torque e força de aperto em fixadores roscados e peças similares.

1. Âmbito de aplicação da norma

A norma define as condições de teste para os ensaios de torque e força de aperto de:

  • Parafusos, porcas e arruelas com rosca métrica M3 — M39
  • Fixadores fabricados em aço carbono e aço liga.
  • Produtos com propriedades mecânicas de acordo com as normas ISO 898-1 e ISO 898-2.

Não aplicável a: Parafusos de fixação, parafusos com rosca prensada, fixadores autotravantes.

Temperatura de teste: 10°C — 35°C (salvo acordo em contrário).

2. Termos e Definições Chave

Prazo Símbolo Definição
Força de fixação F Força de tração axial atuando na haste do parafuso ou força de compressão nas peças fixadas durante o aperto.
Força de aperto de escoamento Fy Força de aperto na qual o alongamento da haste do parafuso excede o limite elástico sob estado de tensão combinada.
Força de fixação máxima Fu Força máxima de aperto na qual a haste do parafuso se fratura
Torque de aperto T Torque aplicado à porca ou parafuso durante o aperto.
Torque da rosca Tth Torque transmitido através da rosca de acoplamento para a haste do parafuso
Torque de atrito da superfície do rolamento Tuberculose Torque transmitido através das superfícies de apoio para as peças fixadas durante o aperto.
Fator K K Coeficiente de torque: K = T / (F × d)

3. Tabela completa de símbolos (ISO 16047)

Símbolo Descrição Unidade
dDiâmetro nominal da roscamm
d₂Diâmetro primitivo da rosca do parafusomm
dADiâmetro do furo para parafuso no dispositivo de testemm
dhDiâmetro do furo da arruela ou da placa de apoiomm
Banco de dadosDiâmetro para torque de atrito da superfície de apoiomm
FazerDiâmetro externo da superfície de apoiomm
DpDiâmetro da superfície da placa de apoio planamm
FForça de aperto (pré-carga)N, kN
FpCarga de prova conforme ISO 898-1/898-2N, kN
FuForça de fixação máximaN, kN
FyForça de fixação de rendimentoN, kN
hEspessura da placa de apoio ou arruelamm
KCoeficiente de torque (fator K)—
LcComprimento fixadomm
TenenteComprimento total da rosca entre as superfícies de apoiomm
PPasso da roscamm
Ttorque de apertoN·m
Tuberculosetorque de atrito da superfície do rolamentoN·m
TthTorque da roscaN·m
Tutorque de aperto máximoN·m
ObrigadoTorque de aperto de escoamentoN·m
θÂngulo de rotação°
μbCoeficiente de atrito na superfície do rolamento—
μthCoeficiente de atrito em um fio—
μtotCoeficiente de atrito total—

4. Fórmulas de cálculo de acordo com a ISO 16047

4.1. Fator K (Coeficiente de Torque)

K = T / (F × d)

Determinado com uma força de aperto de 75% de carga de prova (0,75 Fp). O fator K é válido apenas para fixadores com condições de fricção idênticas, diâmetro e geometria idênticos.

4.2. Equação de Kellermann-Klein

Fórmula completa do torque de aperto:

T = F × [ (P / 2π) + (1,154 × μth × d₂) + (μb × (Do + dh) / 4) ]

4.3. Coeficiente de Atrito Total μtot

Aproximação (erro de 1-2%):

μtot = (T/F - P/2π) / (0,577 × d₂ + 0,5 × Db)

onde: Db = (Do + dh) / 2 — diâmetro médio da superfície de apoio

Importante: A equação μtot baseia-se na suposição de que o coeficiente de atrito da rosca e o coeficiente de atrito da superfície de apoio são iguais (μth = μb).

4.4. Coeficiente de Atrito da Rosca μth

μth = (Tth/F - P/2π) / (0,577 × d₂)

onde o torque da rosca: Tth = T - Tb

4.5. Coeficiente de atrito da superfície do rolamento μb

μb = Tb / (0,5 × Db × F)

onde o torque da superfície de apoio: Tb = T - Tth

5. Métodos para Determinar as Propriedades de Aperto

Propriedade F T Tth Tuberculose θ
Fator K●●———
Coeficiente de atrito total μtot●●———
Coeficiente de atrito da rosca μth●—●——
Coeficiente de atrito da superfície do rolamento μb●——●—
Força de fixação de escoamento Fy●———●
Torque de aperto de rendimento Ty●●——●
Força de fixação máxima Fu●————
Torque de aperto máximo Tu●●———

● — medição obrigatória, — — não obrigatório

6. Requisitos de Equipamentos de Teste

6.1. Bancada de Teste

  • Precisão da medição: ±2% de valor medido
  • Precisão da medição de ângulos: ±2° ou ±2% (o que for maior)
  • Os resultados serão registrados eletronicamente.
  • A rigidez da máquina deve permanecer constante.

6.2. Velocidade de aperto

Diâmetro da rosca Velocidade de rotação
M3 — M1610 a 40 rpm
M16 — M395 a 15 rpm

6.3. Dispositivo de teste

  • Comprimento da rosca Lt ≥ 1d ao apertar até o limite de elasticidade ou fratura
  • Diâmetro do furo dA conforme ISO 273:1979, série de ajuste preciso
  • As peças de substituição devem ser instaladas coaxialmente e travadas para impedir a rotação.

7. Peças de substituição para testes

7.1. Substituição de placas/arruelas de apoio

Parâmetro Tipo HH (Alta Dureza) Tipo HL (Baixa Dureza)
Dureza50 — 60 HRC200 — 300 HV
Rugosidade da superfície Ra(0,5 ± 0,3) μm≤1,6 μm (h≤3mm), ≤3,2 μm (h>3mm)
Buraco dhDe acordo com a norma ISO 273, série média
Espessura hDe acordo com a norma ISO 7093-1
PlanicidadeDe acordo com a norma ISO 4759-3:2000, grau A

7.2. Variação da espessura Δh na mesma peça

d, mm 3-5 6 a 10 12—20 22—33 36
Δh, mm 0.05 0.1 0.15 0.2 0.3

7.3. Substituição de porcas por parafusos de teste

  • Parafusos de classe ≤10.9 → porca conforme ISO 4032/8673, classe de propriedade 10
  • Parafusos classe 12.9 → porca conforme ISO 4033/8674, classe de propriedade 12

7.4. Substitua as porcas de teste por parafusos.

  • Conforme as normas ISO 4014, 4017, 4762, 8765, 15071 ou 15072
  • Classe de propriedade ≥ classe de nozes, mas não inferior a 8,8.
  • O fio deve ser enrolado.
  • Protrusão da rosca: 2 a 7 passos

7.5. Preparação de Peças Substitutas

  • Remova graxa, óleo e contaminantes.
  • Limpe com ultrassom usando o solvente apropriado.
  • Condição da superfície: limpa, sem revestimento ou zinco A1J conforme ISO 4042
  • As peças só podem ser usadas uma vez!

8. Condições de teste

8.1. Condições Padrão

  • Temperatura: 10°C — 35°C
  • Testes de árbitro: não antes de 24 horas após a aplicação do revestimento.
  • As peças de substituição devem estar à temperatura ambiente.
  • Determinação do fator K e do μtot em F = 0,75 Fp

8.2. Condições Especiais

A ser acordado entre as partes contratantes:

  • Peças de substituição não padronizadas
  • Velocidades de aperto especiais
  • Parafusos/porcas cativos (com arruelas cativas)

9. Normas relacionadas

Padrão Título
ISO 898-1Propriedades mecânicas de elementos de fixação — Parafusos, porcas e pinos
ISO 898-2Propriedades mecânicas dos fixadores — Porcas
ISO 68-1Rosca métrica de uso geral ISO — Perfil básico
ISO 273Fixadores — Orifícios de folga para parafusos e porcas.
ISO 4042Fixadores — Revestimentos eletrodepositados
ISO 4759-3Tolerâncias para fixadores — Arruelas planas
ISO 7093-1Arruelas lisas — Série grande
VDI 2230Cálculo sistemático de juntas aparafusadas altamente tensionadas

10. Conteúdo do Relatório de Teste

10.1. Descrição dos Fixadores

Obrigatório:

  • Designação padrão
  • Valor Db calculado
  • Revestimento de superfície
  • Lubrificação
  • Método de fabricação de rosca

Quando aplicável:

  • Propriedades mecânicas reais
  • rugosidade da superfície
  • Método de fabricação

10.2. Resultados dos testes

  • Número de amostras
  • Valor Db (se não calculado)
  • Torque na força de aperto especificada
  • Ângulo de rotação (se necessário)
  • Fator K, μtot, μth, μb
  • Relação T/F ou F/T

11. Recomendações práticas

📌 Escolhendo um Método de Descrição de Atrito
Método Complexidade Aplicabilidade
Relação T/F Simples Somente para articulações específicas testadas
Fator K Médio Um diâmetro com as mesmas condições.
Coeficientes μth, μb Complexo Todos os tamanhos com as mesmas condições de fricção

⚠️ Notas Críticas

  • O fator K é válido. apenas para um diâmetro — não pode ser extrapolado!
  • O μtot total assume que μth = μb — isso é uma simplificação!
  • As peças substitutas são Para uso único.
  • Ao reutilizar pratos — documente a condição inicial.
  • Testes em T > Ty ou T > Tu — interrompa imediatamente após o pico ser excedido.

12. Bibliografia

  • ISO 16047:2005 — Fixadores — Teste de torque/força de aperto
  • ISO 16047:2005/Emenda 1:2012 — Emenda 1
  • VDI 2230:2015 — Cálculo sistemático de juntas aparafusadas altamente tensionadas
  • Kellermann, R. e Klein, H.-C. — Untersuchungen über den Einfluss der Reibung auf Vorspannung und Anzugsmoment von Schraubenverbindungen (1955)
  • DIN 946 — Determinação do coeficiente de atrito de conjuntos parafuso/porca
  • ECSS-E-HB-32-23A — Manual de fixadores roscados (ESA)

❓ Perguntas frequentes (FAQ)

Qual é a fórmula para calcular o torque de aperto de um parafuso?

A fórmula padrão para o torque de aperto de parafusos é:

T = K × F × d

Onde:

  • T = Torque de aperto (N·m)
  • K = Coeficiente de atrito (fator K), tipicamente entre 0,10 e 0,25
  • F = Força de pré-carga alvo (N)
  • d = Diâmetro nominal do parafuso (m)

Esta fórmula é baseada em VDI 2230 padroniza e fornece resultados precisos para juntas aparafusadas padrão.

O que é o fator K no aperto de parafusos?

Fator K (também chamado de coeficiente de torque ou fator de porca) é um valor adimensional que representa as características de atrito combinadas de uma junta aparafusada. Inclui tanto o atrito da rosca (μth) quanto o atrito da superfície de apoio (μb).

Valores típicos do fator K:

  • Fios secos: 0,20 – 0,25
  • Fios oleados: 0,14 – 0,18
  • Lubrificação com MoS₂: 0,10 – 0,12
  • Revestimento de PTFE: 0,08 – 0,10

Por ISO 16047, O fator K é determinado a 75% de carga de prova (0,75 Fp) e é válido apenas para fixadores com condições de fricção e diâmetro idênticos.

Qual é a porcentagem de pré-carga recomendada para os parafusos?

A pré-carga recomendada, expressa como percentagem da resistência selecionada, depende da aplicação:

  • 50% — Conjuntos leves e sujeitos a vibração
  • 65% — Aplicações de serviço moderado
  • 75% — Prática industrial padrão (mais comum)
  • 85% — Juntas de alto desempenho
  • 90% — Somente para aplicações críticas e de máxima relevância

A força de pré-carga é calculada como: F = S × As × η, onde S é Rp (resistência ao escoamento) ou Sp (tensão de prova) (MPa), As é a área de tensão de tração (mm²) e η é o fator de utilização (0,50–0,90).

O que especifica a norma ISO 16047?

ISO 16047:2005 (Fixadores — Teste de torque/força de aperto) especifica:

  • Escopo: Parafusos métricos M3–M39 conforme ISO 898-1/898-2
  • Equipamento de teste: Precisão de medição de ±2%
  • Velocidades de aperto: 10–40 rpm (M3–M16), 5–15 rpm (M16–M39)
  • Peças substitutas: Tipos HH (50–60 HRC) e HL (200–300 HV)
  • Fórmulas: Cálculos de fator K, μtot, μth e μb
  • Condições de teste: Temperatura 10–35°C
  • Equação de Kellermann-Klein para análise completa de torque

A norma garante testes de torque/força de aperto consistentes e comparáveis em todo o mundo.

Como a lubrificação afeta o torque dos parafusos?

Lubrificação reduz significativamente o fator K, que significa menos torque é necessário para atingir a mesma força de pré-carga:

DoençaFator KEfeito
Seco0.22Linha de base
Óleo leve0.1627% menos torque
MoS₂0.1150% menos torque
PTFE0.0959% menos torque

Aviso: Usar um fator K para parafusos lubrificados, mesmo sem lubrificação, resultará em aperto excessivo, podendo causar a falha do parafuso. Sempre ajuste o fator K às condições reais do processo.

Qual é a sequência correta de aperto dos parafusos?

A sequência de aperto correta garante uma distribuição uniforme da carga:

  1. Aperte com a mão Aperte todos os parafusos até ficarem firmes.
  2. Aperte para 30% de torque final (no padrão)
  3. Aperte para 70% de torque final (no padrão)
  4. Aperte para 100% torque final em movimento suave
  5. Verificar Torque final em todos os parafusos

Padrões:

  • 4 parafusos: Padrão cruzado (1-3-2-4)
  • 6 parafusos: Padrão em estrela (1-4-2-5-3-6)
  • 8+ parafusos: Diametralmente opostos, depois rotação de 90°

Qual classe de propriedade de parafuso devo usar?

Seleção da classe de propriedade por ISO 898-1:

AulaRp (MPa)Rm (MPa)Aplicativo
4.6240400Cargas não críticas e de baixa intensidade
8.8640800Estrutural padrão
10.99001000Automotivo de alta resistência
12.910801200cargas críticas e máximas

Decodificação: Primeiro dígito × 100 = resistência à tração (Rm) em MPa. Primeiro dígito × segundo dígito × 10 = limite de escoamento (Rp) em MPa. Exemplo: 8,8 → Rm = 800 MPa, Rp = 8 × 8 × 10 = 640 MPa.

Posso reutilizar parafusos de alta resistência?

Geralmente, não. Parafusos de alta resistência (classes 10.9 e 12.9) não devem ser reutilizados após serem apertados com a pré-carga de projeto porque:

  • A deformação plástica ocorre durante o aperto.
  • Os danos na rosca podem não ser visíveis.
  • A resistência do parafuso é reduzida após o alongamento.
  • Os parafusos de torque controlado são projetados para uso único.

Exceções: Materiais de classe 8.8 e inferiores podem ser reutilizados se não apresentarem danos visíveis e a aplicação não for crítica. ISO 16047, As peças de reposição para testes são de uso único.

Qual a precisão do aperto com chave dinamométrica?

Precisão da ferramenta de torque:

  • Chave dinamométrica tipo clique: ±4–5%
  • Chave dinamométrica tipo feixe: ±3–4%
  • Chave dinamométrica digital: ±1–2%
  • Equipamento de teste ISO 16047: ±2%

No entanto, A precisão da relação torque-pré-carga é limitada pelas variações de atrito. Mesmo com torque preciso, a pré-carga real pode variar. ±25–30% devido a:

  • variações no acabamento da superfície
  • Inconsistência na lubrificação
  • Diferenças na qualidade da linha

Para aplicações críticas, considere método de torque-ângulo ou tensionamento hidráulico (Precisão de pré-carga de ±5%).

Qual a diferença entre ISO 16047 e VDI 2230?

Essas normas servem a propósitos diferentes, mas complementares:

AspectoISO 16047VDI 2230
FocoMétodos de testeCálculos de projeto
PropósitoMedir propriedades de fricçãoCalcular requisitos conjuntos
SaídaValores de fator K, μth e μbDimensões e torque dos parafusos necessários
AplicativoFabricantes de fixadores, laboratóriosEngenheiros de projeto

ISO 16047 Indica como medir os coeficientes de atrito; VDI 2230 Explica como utilizá-los em projetos de juntas aparafusadas.