Tabela de tamanhos de chave: parafusos métricos (M6–M100) e em polegadas (¼″–4″)

Métrico: entre faces e passo

Entre faces = medida sobre as faces da chave. A coluna «antigo» só é indicada quando o valor histórico DIN 931 difere do valor ISO atual — em instalações antigas, verifique ambos. A coluna de passo fino indica os passos correntes segundo a ISO 261 / DIN 13, do mais grosso para o mais fino; os valores entre parênteses devem evitar-se na medida do possível segundo a ISO 261, e existem passos ainda mais finos normalizados mas invulgares em instalações industriais.

«Entre faces porca de flange» é a porca heavy hex métrica segundo a ASME B18.2.4.6M (materiais A194M/A563M), tal como é montada em flanges ASME aparafusadas em métrico. Em cada medida fica exatamente um degrau acima da porca normal na série ISO de medidas entre faces — M20 leva por isso 34 em vez de 30 e M64 leva 100 em vez de 95. Só estão incluídas as medidas preferenciais da norma (M12–M100); «—» significa: não consta na B18.2.4.6M.

* As medidas acima de M64 estão fora do âmbito das normas DIN EN ISO 4014/4017/4032. As distâncias entre faces seguem a série da ISO 272 ou da DIN 934 (porcas); em parafusaria de grande diâmetro as cotas da cabeça são às vezes executadas segundo desenho — confirme antes do planeamento das ferramentas.

Porque a regra prática «tamanho de chave = 1,5 × M» funciona quase sempre

Quem precisa de estimar em obra o tamanho de chave de um parafuso métrico multiplica o diâmetro da rosca por 1,5. Entre M12 e M24 isso não é uma aproximação, mas exatamente o valor normalizado: M12 → 18, M14 → 21, M16 → 24, M18 → 27, M20 → 30, M24 → 36 mm. A razão é mecânica: o binário de aperto necessário cresce aproximadamente com o cubo do diâmetro da rosca (pré-tensão ~ d², braço ~ d) — e do mesmo modo cresce a capacidade de carga do sextavado sobre as faces da chave. A relação entre faces/diâmetro tem, por isso, de se manter quase constante; a ISO 272 fixou-a em cerca de 1,5 e arredondou os valores para uma série deliberadamente curta de tamanhos de chave, de modo a que um conjunto reduzido de casquilhos cubra toda a gama.

Essa relação só é constante na zona intermédia. Abaixo de M12 é maior (M6: 1,67 · M8: 1,63 · M10: 1,60), entre M27 e M52 sobe ligeiramente até 1,56 (M45/M48: 70/75 mm em vez de 67,5/72) e a partir de M64 desce abaixo de 1,5 — em M85 são apenas 1,41 (120 mm em vez de 127,5). Para parafusaria de grande diâmetro a regra devolve, portanto, valores demasiado grandes. Como estimativa mantém-se útil em toda a gama; como base de encomenda, não.

A exceção real mais conhecida é M22: 1,5 × 22 = 33 mm — um tamanho de chave que nem existe na série ISO. Normalizados são 34 mm. M22 é também a única medida cuja distância entre faces foi aumentada com a mudança de norma. Também não são exatos: M30 (46 em vez de 45), M36 (55 em vez de 54) e M6/M8/M10, onde a regra fica 1 mm abaixo.

A regra engana em instalações existentes por causa dessa mudança de norma: em fevereiro de 1992, as DIN 931-1/DIN 933 foram substituídas pelas DIN EN 24014/24017 (hoje DIN EN ISO 4014/4017, distâncias entre faces segundo a ISO 272:1982). Mudaram quatro medidas: M10 17 → 16, M12 19 → 18, M14 22 → 21 e M22 32 → 34 mm. As instalações mais antigas estão por isso mistas — numa instalação dos anos 80, num M12 entra a chave de 19 e não a de 18. Só um sentido é crítico: um casquilho pequeno não entra na cabeça, enquanto um casquilho grande (34 num M22 antigo de 32 mm) parece assentar mas arredonda as arestas sob binário hidráulico — depois a ligação só se abre com corta-porcas.

O terceiro desvio é intencional — e afeta precisamente as ligações que contam em instalações industriais. Três séries são deliberadamente maiores: os conjuntos de alta resistência da construção metálica segundo a EN 14399-4/-6 (antes DIN 6914/6915), com M20 → 32, M22 → 36, M24 → 41 mm (cerca de 1,6 × M); a porca heavy hex métrica segundo a ASME B18.2.4.6M, sistematicamente um degrau ISO acima (coluna «Entre faces porca de flange»); e as porcas para parafusos de haste reduzida segundo a DIN 2510-5 forma NF — a clássica parafusaria de flanges de alta temperatura —, onde até M20 valem distâncias entre faces maiores devido à maior superfície de apoio necessária (M12 → 22, M16 → 27, M20 → 32 mm), voltando aos valores ISO a partir de M24. Em contrapartida, as normas de flanges propriamente ditas, como a EN 1515-1/-4 (flanges PN) ou a EN 1092-1, não prescrevem distâncias entre faces próprias; apenas selecionam normas de parafusos e porcas, e a medida resulta daí.

Como as chaves dinamométricas hidráulicas e as cassetes seguem a distância entre faces e não a rosca, em todas estas séries a regra de 1,5 conduz diretamente à cassete errada. Conclusão prática: 1,5 × M serve para chegar à gaveta certa; antes de aplicar ferramenta hidráulica, mede-se a distância entre faces — sempre em M22, em M10/M12/M14 em instalações antigas, em ligações de alta resistência, heavy hex e de haste reduzida, e acima de M64.

Polegadas: tamanhos de chave para parafusos imperiais (UNC / 8-UN, ¼″–4″)

Na petroquímica, em instalações concebidas segundo a ASME e em equipamento norte-americano ou britânico, as ligações flangeadas são em polegadas. Aí a regra de 1,5 é praticamente o princípio de projeto: a partir de ½″, a distância entre faces de um parafuso sextavado segundo a ASME B18.2.1 é exatamente 1,5 × o diâmetro nominal — sem exceção até 4″ (⅜″ coincide por acaso; ¼″, 5⁄16″ e 7⁄16″ desviam-se). A variante heavy hex habitual em flanges (ASME B18.2.2, p. ex. porcas ASTM A194 Gr. 2H em varões roscados A193 B7) fica exatamente ⅛″ acima.

A coluna 8-UN é a parafusaria de flanges: os varões roscados para flanges ASME B16.5 (ASTM A193 B7/B8, A320) são fabricados a partir de 1″ com 8 fios por polegada em todo o comprimento em vez de UNC — um varão de 4″ é portanto 4″-8UN e não 4″-4UNC. A distância entre faces não muda: 6″ no sextavado, 6⅛″ na porca heavy hex. Em flanges, o heavy hex usa-se a partir de ½″; abaixo disso vale a série sextavada normal.

O que isto significa para casquilhos, cassetes e tensionadores

No aparafusamento controlado, a escolha da ferramenta segue a distância entre faces e não a rosca. A chave dinamométrica hidráulica de quadra (habitualmente ¾″ a 2½″) recebe casquilhos de impacto: um mesmo corpo cobre muitas medidas e só o casquilho se troca — e este escolhe-se pela distância entre faces. A chave de perfil baixo ou de cassete, para espaços apertados, trabalha em vez disso com cassetes anelares, e aí cada distância entre faces tem a sua própria cassete. É precisamente por isso que os desvios das tabelas acima se refletem diretamente na lista de ferramentas: uma ligação M24 exige a cassete de 36 mm com porca ISO normal, mas a de 41 mm com um conjunto de alta resistência ou uma porca de flange heavy hex métrica. E quem planeia por 1,5 × M nem terá a de 34 mm para M22 no jogo.

No tensionamento de parafusos é exatamente o contrário: aí conta a rosca. O tensionador («tensioner») é uma ferramenta hidráulica de tensionamento de parafusos, ou seja, uma ferramenta de pré-tensão. É composto por corpo de pressão (cilindro hidráulico), ponte (bridge), tirante (puller/insert) e acionador de porca (nut driver); para outra medida de parafuso não se troca o corpo de pressão, mas o conjunto adaptador de tirante, ponte e acionador. O tirante é aparafusado na extremidade roscada livre e tem por isso de coincidir exatamente — diâmetro e passo. Para a parafusaria de flanges em polegadas isso significa que o tirante (puller/insert) segue a série de rosca dos parafusos: UNC até 1″ e a série 8-UN a partir de 1 1/8″. Os conjuntos adaptadores para flanges ASME B16.5 são assim, por regra, 8-UN — num varão de 4″ é 4″-8UN e não 4″-4UNC. Em ligações métricas trata-se do passo normal, mas em parafusos de grande diâmetro frequentemente do passo fino: um tirante M100 × 6 não entra num parafuso M100 × 4. É por isso que o passo fino consta da tabela acima.

Duas outras medidas decidem se o tensionamento é possível. Primeiro, o comprimento de rosca livre acima da porca: o tirante precisa de rosca para agarrar e exige-se cerca de um diâmetro de parafuso acima da face da porca — no aperto por binário bastam dois fios. Quem passa uma ligação do aperto por binário para o tensionamento tem portanto de encomendar os varões cerca de um diâmetro mais compridos; depois já não se resolve. Segundo, o acionador de porca: agarra a porca pelas faces da chave e tem de corresponder à distância entre faces. Um tensionador precisa, por isso, de ambos os dados — rosca para o tirante, distância entre faces para o acionador. A isto acrescem a altura disponível acima da porca e o afastamento dos furos no flange: com um círculo de furos apertado não toda a ligação fica acessível com ferramenta padrão, e trabalha-se então com adaptadores especiais ou em duas passagens, um parafuso em cada dois.

Porque não existe uma tabela universal de binários de aperto

O binário de aperto não se obtém apenas a partir do tamanho do parafuso. Depende da classe de resistência (p. ex. 8.8, 10.9, B7), do atrito e da lubrificação (coeficiente de atrito µ) e da pré-tensão exigida — no aperto por binário, até ~90 % do binário perde-se em atrito. Por isso, nas ligações flangeadas sob pressão o binário ou a pré-tensão é calculado por ligação (EN 1591-1, ASME PCC-1) e documentado.

Mais preciso do que o aperto por binário é o tensionamento hidráulico de parafusos (bolt tensioning, alongamento axial do parafuso): dispersão da pré-tensão tipicamente ±5–10 % em vez de ±25–30 %. Valores reais de projetos da HSOS dão a ordem de grandeza: flange de reservatório com parafusos 1¾″ → 4.800 Nm; pré-aquecedor de AP com M72 → 10.200 Nm.

FAQ: métodos, ferramentas e parafusos