Roscas métricas ISO: o guia completo

A rosca métrica ISO é o padrão mais difundido no mundo para parafusos e porcas de uso geral.

Seu sistema de designação intuitivo, geometria bem definida e normas unificadas garantem uma montagem confiável e consistente de componentes.

As roscas métricas ISO partilham semelhanças com as do Unified Thread Standard (UTS), predominantes na América do Norte (UNC e UNF), já que ambas possuem o característico perfil em V de 60°. A distinção fundamental reside no sistema de medição: o UTS utiliza a polegada, enquanto o ISO se baseia no sistema métrico, o que resulta em peças não intercambiáveis.

As roscas ACME, com seu perfil trapezoidal de 29°, representam outra categoria de roscas padronizadas, também difundidas na América do Norte, mas destinam-se principalmente à transmissão de potência e não a elementos de fixação.

As normas ISO funcionam como uma referência quase universal. Fora da América do Norte, a esmagadora maioria dos parafusos encontrados no mercado segue este padrão.

Sua adoção tem crescido também na América do Norte, especialmente em setores como o automotivo e o de eletrônicos, ainda que seu uso não seja tão generalizado como no resto do mundo.

O que é a norma ISO? E para que serve?

Quando se trata de porcas, parafusos e outros fixadores, uma questão é central: como garantir sua compatibilidade, independentemente do local de fabricação?

A resposta está na Padronização.

As roscas ISO são normas baseadas no sistema métrico que definem com precisão a geometria, os ângulos e as dimensões de um parafuso ou de uma porca.

Graças a essas regras, fabricantes de todo o mundo podem produzir peças compatíveis. Um parafuso fabricado na Alemanha, por exemplo, encaixará perfeitamente em uma porca fabricada no Japão, desde que ambos sigam a mesma norma.

Claro, desde que ambas as peças cumpram os requisitos da ISO, especialmente os descritos nas normas ISO 261 e ISO 724 para as dimensões, e ISO 68-1 para o perfil básico.

Ao adotar as roscas ISO, as indústrias globais evitam retrabalhos dispendiosos, reduzem erros e simplificam significativamente a gestão de suas cadeias de suprimentos. Da indústria automotiva à aeroespacial, passando pela fabricação de bens de consumo, as regras são as mesmas, e essa consistência se traduz em economia de tempo e de recursos.

Hoje, a série de roscas métricas domina o mercado mundial de elementos de fixação. E essa liderança não é por acaso.

Na prática, em quase todos os lugares fora da América do Norte (onde predomina o Unified Thread Standard ou UTS), as roscas métricas ISO são o padrão para parafusos e porcas de uso geral.

Essa predominância é o resultado de um acordo internacional inicial para adotar um sistema métrico comum, cujo sucesso foi comprovado ao longo de décadas de utilização.

Perfil básico e geometria

A forma de uma rosca ISO baseia-se num perfil em V simples e simétrico.

Este «V» tem um ângulo no vértice de 60 graus, o que significa que ambos os flancos da rosca estão inclinados com o mesmo ângulo.

Para descrever uma rosca, devem ser consideradas três dimensões principais:

• Diâmetro externo: o ponto mais externo da rosca, na crista do filete.
• Diâmetro da raiz: o ponto mais interno, no fundo do filete.
• Passo: a distância entre uma crista de filete e a seguinte, medida ao longo do eixo do parafuso. O passo da rosca é definido pela norma ISO 724.

Para visualizar melhor este conceito, imagine uma chave que encaixa numa fechadura.

Os dentes da chave (como os filetes de um parafuso) correspondem às ranhuras no interior da fechadura (como os filetes de uma porca).

Usinados com o mesmo ângulo e a mesma geometria, o encaixe é perfeito. O espaço mínimo entre eles, conhecido como folga, é rigorosamente controlado por classes de tolerância definidas na norma ISO 965. Isso garante que as peças girem livremente, sem emperrar nem apresentar folga excessiva.

Alturas, truncamentos e dimensões práticas

Em teoria, a forma em V de uma rosca tem uma certa altura que depende do passo.

Essa altura geométrica (H) é exatamente (√3/2) vezes o passo, o que corresponde aproximadamente a 0,866 vezes o passo.

No entanto, a crista (truncada exatamente em 1/8 de H) e a raiz (truncada exatamente em 1/4 de H) são achatadas. Essas cristas e raízes achatadas tornam a rosca mais forte, menos frágil e mais fácil de fabricar.

A norma ISO 68-1 define esses requisitos, incluindo as opções de raízes arredondadas nas roscas externas com um raio mínimo de 0,125 vezes o passo.

Após esses ajustes, a profundidade efetiva da rosca é exatamente 5/8 de H, o que corresponde aproximadamente a 0,541 vezes o passo.

Este número é importante, pois entra tanto nos cálculos de resistência quanto nas fórmulas de usinagem.

Na prática, essa regra simples permite estimar o diâmetro de furação para roscagem: ele corresponde aproximadamente ao diâmetro externo menos o passo.

Por exemplo, um parafuso M10 com um passo grosso de 1,5 mm exigirá um diâmetro de furação para roscagem de aproximadamente 8,5 mm. No entanto, para trabalhos de precisão, é fundamental verificar o tamanho exato nas tabelas da norma ISO 965 correspondentes à classe de tolerância exigida.

Limites das roscas externas e internas

Para definir corretamente uma rosca, é essencial compreender os limites dimensionais aplicáveis aos parafusos (roscas externas) e às porcas (roscas internas).

• Para um parafuso (rosca externa/macho):
  1. O diâmetro externo é o limite máximo. As cristas dos filetes não devem ultrapassar essa dimensão.
  2. O diâmetro da raiz é também um máximo para o fundo do filete. Para as roscas externas, a atualização de 2023 da norma ISO 68-1 especifica um raio de raiz mínimo de 0,125 vezes o passo para melhorar a resistência à fadiga.
• Para uma porca (rosca interna/fêmea):
  1. A lógica inverte-se. Aqui, o diâmetro externo e o diâmetro da raiz são limites mínimos.
  2. A forma do filete deve atingir pelo menos esses valores, mas pode ser cortada um pouco mais fundo ou arredondada para além desses limites.

Isso explica duas observações frequentes:

Primeiro, a medição do diâmetro externo de um parafuso resulta num valor muito próximo do seu diâmetro nominal (por exemplo, um parafuso M10 mede quase 10 mm).

Segundo, o diâmetro do núcleo de uma porca reflete seu limite mínimo, que corresponde ao diâmetro de furação antes da roscagem.

Diâmetro do flanco e aproximações comuns

O diâmetro do flanco é um conceito-chave na geometria das roscas.

É o diâmetro de um cilindro imaginário que corta os flancos da rosca de tal forma que as larguras dos filetes e dos vãos são iguais. Em outras palavras, ele se situa a meia altura do perfil do filete.

Para o perfil básico de uma rosca métrica ISO, podemos fazer algumas aproximações úteis:

Diâmetro do flanco (d₂):

onde (D) é o diâmetro externo e (P) é o passo.

Diâmetro da raiz de uma rosca externa (d₃):

Essas fórmulas fornecem estimativas rápidas sem a necessidade de consultar tabelas completas. Os limites exatos, no entanto, dependem da classe de tolerância definida na norma ISO 965, que especifica as folgas e os desvios permitidos para diferentes aplicações, como 6g para roscas externas de uso geral.

Embora sejam aproximações, são muito práticas. São frequentemente usadas para verificações rápidas de resistência, avaliações de ajuste ou controles de coerência durante o projeto e a usinagem, quando não se tem à mão um conjunto completo de dados de referência.

Designação: como interpretá-la?

A designação de uma rosca métrica ISO começa sempre com a letra M, que indica que se trata de uma rosca métrica.

Em seguida, vem o diâmetro nominal em milímetros.

Se o passo utilizado não for o padrão (chamado de «passo grosso»), seu valor é indicado após o diâmetro, separado por um hífen (–) ou um sinal de multiplicação (×). Ambas as notações são comuns e podem ser usadas de forma intercambiável.

Por exemplo: M8×1.25 ou M8–1.25 descrevem ambos uma rosca de 8 mm com um passo de 1,25 mm.

Quando se utiliza o passo grosso, seu valor geralmente é omitido.

Neste caso, M8 por si só designa uma rosca de 8 mm com o passo grosso padrão para esse tamanho (ou seja, 1,25 mm).

Se o comprimento do parafuso ou porca for especificado, ele aparece após outro separador, que também pode ser um hífen ou um sinal de multiplicação.

Por exemplo: M8×1.25×30 indica um diâmetro de 8 mm, um passo de 1,25 mm e um comprimento de 30 mm.

Em muitos catálogos, o passo é omitido quando se trata do passo grosso, to ando comum a designação M8×30. Nesses casos, subentende-se que é o passo grosso.

Classes de tolerância e ajuste

Nas roscas métricas ISO, as tolerâncias permitem controlar a qualidade do ajuste (se será apertado ou folgado) entre um parafuso e uma porca. Elas são definidas na norma ISO 965 (partes 1 a 5), que estabelece os princípios, os limites dimensionais e os casos especiais.

Quando especificadas, essas tolerâncias são indicadas após a designação da rosca. Elas são compostas por um número e uma letra:

O número indica o grau de tolerância, que define a amplitude do intervalo de tolerância (um número menor significa uma tolerância mais restrita).

A letra indica a posição da tolerância, também chamada de desvio fundamental.

• As roscas externas (parafusos) usam letras minúsculas como g ou h.
• As roscas internas (porcas) usam letras maiúsculas como G ou H.

Por exemplo, a combinação 6g para a rosca externa e 6H para a rosca interna é muito comum.

Essa combinação é amplamente utilizada porque oferece um ajuste confiável para a maioria das aplicações.

Mas existem muitas outras combinações.

Algumas são projetadas para ajustes mais apertados ou mais folgados, outras levam em conta revestimentos especiais, e outras são adaptadas a indústrias específicas.

Um caso especial importante é a galvanização por imersão a quente. Como este revestimento adiciona espessura aos filetes, as normas preveem classes de tolerância especiais para os parafusos que serão galvanizados, bem como para as porcas correspondentes, que são dimensionadas para garantir o ajuste após o tratamento.

Nesses casos, a letra de posição da tolerância indica se as dimensões se aplicam antes ou depois do tratamento de superfície. Portanto, é essencial consultar a seção pertinente da norma.

Dimensões preferenciais e séries de passos

A escolha das dimensões para as roscas métricas preferenciais não é arbitrária; pelo contrário, segue um plano bem estruturado.

A lista completa de combinações encontra-se na norma ISO 261, enquanto a norma ISO 262 define uma seleção restrita das dimensões mais utilizadas para parafusos e porcas.

Os valores baseiam-se nas “séries de Renard“, um sistema que espaça os números segundo uma progressão geométrica arredondada.

Esta abordagem garante uma progressão lógica e prática entre os tamanhos, evitando sobreposições desnecessárias.

Para cada diâmetro nominal, o passo grosso é a opção padrão. As roscas de passo grosso são mais fáceis de alinhar durante o aperto, menos suscetíveis a danos e adequadas para a maioria das aplicações gerais.

No entanto, muitos diâmetros também oferecem uma ou duas opções de passo fino, ou mesmo passos extrafinos. Essas roscas são destinadas a aplicações mais específicas.

Por que escolher um passo fino quando as roscas de passo grosso são mais simples e robustas?

Há três razões principais para seu uso:

• Núcleo mais resistente: para um mesmo diâmetro nominal, uma rosca fina deixa uma seção maior de material no núcleo do parafuso, o que pode melhorar sua resistência.
• Melhor resistência a vibrações: as roscas finas são ligeiramente menos propensas a se soltar sob o efeito de vibrações.
• Aplicações de parede fina: em peças de espessura limitada, uma rosca de passo grosso poderia atravessar a parede, enquanto uma rosca fina permite um engate mais controlado.

Exemplos concretos por tamanho

Alguns exemplos de tamanhos específicos ajudam a ilustrar melhor como o sistema funciona.

• M6: o passo grosso é de 1,0 mm, com uma opção de passo fino de 0,75 mm.
• M8: o passo grosso é de 1,25 mm, com opções de passo fino de 1,0 mm e 0,75 mm.
• M10: o passo grosso é de 1,5 mm, com opções de passo fino de 1,25 mm e 1,0 mm.
• M20: o passo grosso aumenta para 2,5 mm, com opções de passo fino em to o de 2,0 mm ou 1,5 mm, dependendo da série.

Esta tendência demonstra que, à medida que o diâmetro nominal aumenta, o passo grosso também se torna maior. Fixadores de maior diâmetro requerem roscas mais profundas para garantir resistência e pega suficientes.

No outro extremo da escala, diâmetros muito pequenos usam passos inferiores a um milímetro.

Por exemplo:

• M2: o passo grosso é de 0,4 mm, com uma opção de passo fino de 0,25 mm.

Em todos os casos, o objetivo é o mesmo: encontrar o melhor equilíbrio entre resistência, profundidade de engate e facilidade de fabricação.

As roscas de passo grosso são o padrão para uso geral, enquanto as de passo fino e extrafino são escolhidas quando as necessidades específicas do projeto (como resistência a vibrações ou paredes finas) as tornam mais adequadas.

A seguir, a tabela completa:

As normas que definem o sistema

O sistema de roscas métricas ISO é definido por um conjunto de normas internacionais que cobrem o perfil, as séries de dimensões e as regras de tolerância.

Perfil da rosca: a geometria básica da rosca, a forma em V de 60°, os truncamentos na crista e na raiz, bem como as proporções fundamentais, são definidos na norma ISO 68-1 (Roscas ISO para usos gerais — Perfil básico).

Diâmetros e passos: a gama completa de combinações preferenciais está listada na norma ISO 261 (Roscas métricas ISO para usos gerais — Plano geral).

Uma seleção mais restrita e prática das dimensões mais utilizadas para parafusos e porcas encontra-se na norma ISO 262 (Roscas métricas ISO para usos gerais — Seleção de tamanhos para parafusos e porcas). Juntas, estas duas normas definem as dimensões geralmente disponíveis no mercado.

Tolerâncias e ajustes: são cobertos pela norma ISO 965 (Roscas métricas ISO para usos gerais — Tolerâncias).

• Parte 1: princípios e dados básicos
• Parte 2: limites de tamanhos para roscas externas e internas de uso geral
• Parte 3: desvios para roscas de construção
• Parte 4: limites de tamanhos para roscas externas galvanizadas a quente
• Parte 5: limites de tamanhos para roscas internas destinadas à montagem com roscas externas galvanizadas a quente

Esses documentos garantem que as roscas fabricadas em diferentes países e indústrias sejam compatíveis e montadas de forma confiável.

As normas nacionais e regionais frequentemente adotam ou refletem essas regras da ISO:

• As normas britânicas (BS) fornecem detalhes sobre as roscas métricas em conformidade com a ISO.
• As normas americanas (ANSI/ASME) incluem um documento sobre o perfil métrico e um guia de «limites e ajustes» que segue de perto a abordagem da ISO.
• As normas alemãs (DIN) têm uma longa história de tabelas de roscas detalhadas, muitas das quais ainda são usadas como referências de oficina.
• As normas japonesas (JIS) também se baseiam nas roscas métricas ISO, mas existem algumas diferenças práticas nas dimensões das cabeças e nas seleções de passo. Não são mudanças fundamentais, mas adaptações às práticas locais.

Em conjunto, estas normas constituem um sistema global e coerente, garantindo que um parafuso fabricado num país se ajustará a uma porca fabricada noutro.

Famílias de roscas relacionadas e comparações

A rosca métrica ISO é o sistema mais utilizado atualmente, mas não é o único. Existem outras famílias de roscas, cada uma com sua própria história e aplicações.

Roscas unificadas (UNC/UNF): nos países que utilizam o sistema imperial, o Unified Thread Standard é comum. Ele usa o mesmo ângulo de perfil de 60° que as roscas métricas ISO, mas os diâmetros e passos são definidos em polegadas. Por exemplo, uma rosca ¼‐20 UNC (¼ de polegada de diâmetro, 20 fios por polegada) não corresponde a uma rosca métrica M6×1.0. Suas dimensões são próximas, mas os dois sistemas são incompatíveis.

Roscas Whitworth (BSW/BSF): um antigo sistema britânico, as roscas Whitworth usam um ângulo de 55° com cristas e raízes arredondadas. Atualmente, são menos comuns, mas ainda podem ser encontradas em equipamentos mais antigos.

Roscas para tubos (BSP, NPT, etc.): as roscas para tubos são projetadas para vedação e existem em formas paralelas e cônicas.

O British Standard Pipe (BSP) e o National Pipe Thread (NPT) são dois sistemas amplamente utilizados.

Também existe a família das roscas API, definida pelo American Petroleum Institute. São formas de roscas especializadas utilizadas na indústria de petróleo e gás, especialmente para tubos de revestimento, tubos de produção e hastes de perfuração.

Essas roscas não são intercambiáveis com as roscas métricas ISO, pois sua geometria e função diferem fundamentalmente.

Roscas trapezoidais e quadradas: estas formas são usadas para a transmissão de potência e fusos, como em tornos de bancada, macacos ou fusos de máquinas. A sua geometria está otimizada para oferecer resistência e eficiência na movimentação de cargas.

Roscas assimétricas: projetadas para cargas elevadas em uma única direção, as roscas assimétricas são usadas em aplicações como prensas ou sistemas de fixação de alta resistência.

Em resumo, as diferentes famílias de roscas são como diferentes ferramentas na mesma caixa de ferramentas. A escolha não é uma questão de estilo, mas de função: vedação, resistência, resistência a vibrações ou controle de movimento.

Tamanhos antigos e obsoletos pré-ISO

Antes da adoção de um sistema internacional unificado, muitos países tinham suas próprias séries de tamanhos de roscas métricas.

Algumas delas usavam diâmetros e passos que não fazem mais parte do conjunto preferencial da ISO.

• Ainda se podem encontrar tamanhos pequenos não padronizados como M2.3 ou M2.6 em máquinas e equipamentos antigos.
• Alguns tamanhos intermediários como M5.5 também aparecem em projetos antigos.

Esses tamanhos ainda estão documentados para trabalhos de manutenção e reparo, mas não são recomendados para novos projetos.

A prática moderna utiliza quase sempre os tamanhos preferenciais ISO atuais definidos nas normas ISO 261 e ISO 262. Encontrar um destes tamanhos obsoletos num produto antigo não é motivo para alarme.

Significa apenas que os fixadores e machos de substituição devem corresponder a essa medida específica, ou que o furo existente pode ser cuidadosamente roscado de novo para uma medida ISO moderna aproximada, se a aplicação o permitir.

Escolher entre passo grosso, fino ou extrafino

Na hora de escolher um passo de rosca, a opção padrão é o passo grosso.

As roscas de passo grosso são utilizadas na maioria das montagens gerais porque são:

• Mais fáceis de rosquear durante a montagem
• Mais tolerantes à sujeira ou a danos menores
• Mais baratas e mais disponíveis em estoque

No entanto, há situações em que as roscas de passo fino são preferíveis:

• Seções de parede fina: um passo fino permite um engate mais controlado sem atravessar a parede.
• Resistência do núcleo ligeiramente superior: para um mesmo diâmetro nominal, uma rosca fina deixa um núcleo de material maior no parafuso.
• Melhor resistência a vibrações: as roscas finas são menos propensas a se soltar em montagens sujeitas a vibrações.

No extremo, as roscas extrafinas são usadas em aplicações especializadas.

Surgem em áreas como componentes de suspensão ou componentes aeroespaciais, onde passos muito pequenos são parte integrante do projeto para alcançar um ajuste preciso, alta resistência ou uma geometria compacta.

Conclusão

O sistema de roscas métricas ISO pode parecer complexo à primeira vista, mas baseia-se em fundamentos claros e lógicos.

O perfil em V básico define a geometria, enquanto os diâmetros e passos preferenciais garantem a coerência entre as indústrias.

As roscas de passo grosso servem como opção confiável padrão, enquanto as opções de passo fino e extrafino oferecem soluções para paredes finas, resistência a vibrações ou aplicações especializadas.

O sistema assenta num conjunto de normas: ISO 68 para o perfil, ISO 261 e 262 para as séries de tamanhos, e ISO 965 para as tolerâncias e os ajustes. Esses documentos garantem que um parafuso fabricado em um país se encaixará em uma porca fabricada em outro, e que projetistas, operadores de usinagem e mecânicos possam trabalhar com as mesmas expectativas.

Também exploramos as implicações práticas do sistema: os tamanhos das cabeças, os diâmetros de broca para roscagem e as classes de tolerância que determinam se um ajuste será apertado ou folgado.

Até os tamanhos antigos nos recordam o longo caminho percorrido até se chegar às normas atuais. Em comparação com outras famílias (Unificada, Whitworth, de tubulação, trapezoidal), a rosca métrica ISO destaca-se como a linguagem universal da fixação.

A escolha da rosca (passo grosso, fino ou extrafino) não é uma questão de «melhor» ou «pior», mas de adaptar o projeto à aplicação.

A força do sistema ISO é que ele oferece a engenheiros, fabricantes e técnicos uma caixa de ferramentas comum: previsível, confiável e versátil. Por isso, décadas após sua adoção, a rosca métrica ISO continua sendo a espinha dorsal da fixação moderna.

Perguntas e respostas

O que significa o «M» na designação de uma rosca?
A letra M indica que se trata de uma rosca métrica ISO. O número que a segue é o diâmetro exte
o nominal em milímetros. Por exemplo, M6 designa uma rosca com um diâmetro externo nominal de 6 mm, que geralmente é pareada com um furo passante de 6,6 a 7 mm, dependendo da classe de ajuste necessária.

Quando se deve usar um passo fino em vez de um passo grosso?
As roscas de passo fino são escolhidas para seções de parede fina, quando se deseja uma maior seção do núcleo para um mesmo tamanho nominal, ou quando a resistência a vibrações é um critério importante. O passo grosso continua sendo a opção padrão para uso geral, pois é mais fácil de montar, mais tolerante à sujeira e amplamente disponível.

O que significam 6g e 6H em um desenho técnico?
São classes de tolerância. O número indica o grau (amplitude da tolerância), e a letra indica a posição (desvio fundamental).

• As letras minúsculas (p. ex., g, h) se aplicam às roscas externas.
• As letras maiúsculas (p. ex., G, H) se aplicam às roscas internas. Um par comum para uso geral é 6g externa com 6H interna.

Como as roscas métricas ISO se comparam com as roscas unificadas em polegadas?
Ambas usam um perfil em V de 60°, mas diferem nas unidades e nas combinações diâmetro-passo. Por exemplo, uma rosca ¼‐20 UNC não se encaixará com uma rosca M6×1.0, mesmo que os diâmetros sejam semelhantes. As duas famílias são incompatíveis.

As dimensões entre faces das cabeças são fixas para cada diâmetro métrico?
As porcas sextavadas e os parafusos de cabeça sextavada padrão seguem dimensões entre faces amplamente utilizadas, como 10 mm para M6 e 13 mm para M8. No entanto, algumas famílias de produtos (p. ex., parafusos com flange ou séries compactas) usam cabeças menores para economizar espaço и peso. Verifique sempre a norma do produto ou sua ficha técnica.

Por que o ângulo da rosca é fixado em 60 graus?
O ângulo de 60° é um equilíbrio que combina resistência, facilidade de fabricação e intercambialidade. É fácil de retificar e medir, oferece um bom contato nos flancos e se alinha com outras famílias de roscas importantes (como a rosca Unificada), o que simplifica o ferramental.

O que muda quando as peças são galvanizadas a quente?
A galvanização adiciona um revestimento protetor espesso nas cristas e nos flancos da rosca. Para levar isso em conta, a norma ISO 965 inclui tolerâncias específicas:

• As roscas externas são usinadas abaixo de sua cota nominal antes do revestimento, de modo que, após a galvanização, fiquem dentro dos limites corretos.
• As roscas internas correspondentes são roscadas com sobremedida para poderem acomodar o fixador revestido.