Buchas com flange: 5 tipos, tabela de dimensões e guia de seleção

O que é um mancal liso flangeado?

Na maioria dos conjuntos de eixo e alojamento, a retenção de uma bucha lisa axialmente exige um ressalto usinado no alojamento ou uma arruela de encosto separada — ambas as soluções aumentam o custo e o comprimento do conjunto.

O mancal liso flangeado resolve essa necessidade em uma única peça: trata-se de uma bucha cilíndrica com um colar de extensão radial — a flange — em uma das extremidades.

A flange assenta-se na face do alojamento e suporta a carga axial de encosto proveniente do ressalto do eixo, enquanto o furo interno suporta a carga radial. Assim, obtêm-se ambas as funções sem componentes adicionais.

Isso parece simples — e de fato é —, o que em parte explica por que os mancais lisos flangeados continuam entre as configurações de mancais de deslizamento mais especificadas em máquinas industriais, equipamentos agrícolas, articulações automotivas e eletrodomésticos.

Quando a carga é moderada, o ambiente é contaminado ou o movimento é oscilante, em vez de rotação contínua, uma bucha flangeada bem selecionada frequentemente supera a vida útil de um rolamento de esferas, a um custo muito menor — veja nossa comparação entre mancal liso e rolamento de esferas para entender em que aplicações cada um se destaca.

Tipos de mancais lisos flangeados

A família dos mancais lisos flangeados se divide principalmente pelo método de fabricação, que determina a espessura da parede, a precisão dimensional, a capacidade de carga e os requisitos de lubrificação.

Definir corretamente essa classificação é a primeira decisão em qualquer processo de seleção.

Buchas flangeadas usinadas em material maciço

Usinadas a partir de barra maciça — normalmente bronze para mancais, bronze alumínio ou ferro fundido —, essas buchas oferecem a maior precisão dimensional e a melhor relação entre capacidade de carga e tamanho.

A espessura da parede normalmente varia de 2 a 20 mm, dependendo do diâmetro do furo.

São a escolha padrão para rotação contínua acima de 3 m/s de velocidade periférica ou quando a pressão radial excede 15 MPa.

A contrapartida está no custo: os tempos de usinagem tornam essas buchas de 3 a 5 vezes mais caras por unidade do que as equivalentes sinterizadas, no mesmo diâmetro interno.

Buchas flangeadas sinterizadas (impregnadas com óleo)

São formadas a partir de pó metálico compactado e sinterizado — normalmente bronze Cu-Sn10 ou ferro — com poros interconectados que representam 18–25% do volume total.

Esses poros retêm o óleo por capilaridade e o liberam para a superfície do eixo à medida que a bucha aquece em operação.

O resultado é uma bucha realmente isenta de manutenção para aplicações de serviço leve a moderado, com diâmetros internos de 3 mm a 50 mm cobertos pela maioria dos catálogos padrão.

A capacidade de carga dinâmica é limitada a cerca de 7 MPa; acima desse valor, a estrutura dos poros se comprime e o mecanismo de autolubrificação se deteriora.

Veja a linha da LILY Bearing de buchas flangeadas autolubrificantes impregnadas com óleo para séries métricas e em polegadas padrão.

Buchas flangeadas enroladas (parede fina)

Formadas por laminação de chapa metálica em formato cilíndrico e, em seguida, flangeadas.

A construção mais comum é com suporte de aço, camada intermediária de bronze sinterizado (~0,25 mm) e camada de deslizamento em PTFE/polímero (~0,025 mm).

A espessura total da parede normalmente varia de 1,0 a 2,5 mm, o que torna essas buchas a escolha ideal quando o espaço no alojamento é limitado.

Suportam uma ampla faixa de temperatura (de −200°C a +280°C para a camada de PTFE) e operam a seco, sem lubrificação externa.

São comuns em dobradiças de portas automotivas, articulações agrícolas e pinos de pistão de cilindros hidráulicos.

Buchas flangeadas bimetálicas

Casquilho de aço ou bronze com revestimento de babbitt, alumínio-estanho ou bronze ao chumbo aplicado por fundição ou laminação na superfície do furo.

O suporte de aço fornece rigidez estrutural; o revestimento macio (normalmente com 0,1 a 0,5 mm de espessura em aplicações de precisão, podendo chegar a 1,0 mm em projetos pesados) absorve partículas duras de contaminantes e se adapta a pequenos desalinhamentos do eixo.

As buchas bimetálicas são mais comuns em bielas de motores, eixos de transmissão e grandes caixas de engrenagens agrícolas.

Buchas flangeadas de polímero / autolubrificantes

Moldados ou usinados a partir de compósitos de PTFE, PEEK, nylon (PA66) ou acetal (POM).

A carga contínua máxima é relativamente modesta — normalmente inferior a 10 MPa —, mas sua inércia química e a ausência total de contaminação metálica fazem deles a única opção prática em equipamentos de processamento de alimentos, máquinas farmacêuticas e sistemas de manuseio de semicondutores.

da LILY Bearing série flangeada de funcionamento a seco cobre as configurações poliméricas mais comuns. Para ambientes marítimos e de processos químicos, a linha flangeada resistente à corrosão acrescenta opções em aço inoxidável e compósitos.

Materiais e seus compromissos de desempenho

A escolha incorreta do material é a causa-raiz mais comum de falha prematura do rolamento — não o cálculo de carga incorreto, nem uma instalação deficiente.

Escolha a liga inadequada para a temperatura ou para a condição de lubrificação, e a falha ocorrerá independentemente de todo o restante ter sido executado corretamente.

Os cartões abaixo resumem as quatro principais famílias e as aplicações mais adequadas para cada uma.

Tabela de dimensões de buchas flangeadas (dimensões ISO 4379)

As dimensões das buchas flangeadas são padronizadas pela ISO 4379:2021 (métrico) e pelas séries em polegadas correspondentes da ANSI/ABMA.

Cinco parâmetros definem a bucha: diâmetro interno (d), diâmetro externo (D), comprimento total (L), diâmetro externo da flange (D₁) e espessura da flange (t).

Use a tabela de dimensões abaixo para consultar tamanhos representativos da série métrica ISO.

Principais relações dimensionais

• Relação L/d: Mantenha entre 0,5 e 2,0 para garantir distribuição uniforme da carga. Relações acima de 2,0 aumentam o risco de carregamento nas bordas se o eixo se flechar sob carga.

• Diâmetro externo da flange (D₁): Tipicamente, D + (2 × espessura da parede) + 3–6 mm — área de ressalto suficiente para suportar o esforço axial sem elevar a tensão de flexão na raiz da flange.

• Espessura da flange (t): 1,0 mm para furos abaixo de 12 mm; 2,0–3,5 mm para furos de 12–50 mm; até 6,0 mm para buchas de serviço pesado acima de 50 mm de furo.

Capacidade de carga e limites de PV

O parâmetro de projeto padrão para mancais de deslizamento é o valor de PV — produto entre a pressão do mancal P (MPa) e a velocidade superficial V (m/s).

O PV é um indicador da taxa de geração de calor por atrito.

Ao ultrapassar o limite de PV do material, a superfície do mancal entra em superaquecimento, o filme lubrificante se rompe e ocorre travamento.

Os limites abaixo se referem à operação contínua na temperatura nominal; em regime intermitente ou oscilante, normalmente são admissíveis valores de P 2–3 vezes mais altos, pois o calor se dissipa entre os ciclos.

Exemplo prático de PV — bucha de bronze com furo de 20 mm a 500 RPM

Como escolher uma bucha flangeada

Saber como escolher uma bucha flangeada para a aplicação exige avaliar, em ordem, sete parâmetros.

Pular qualquer um deles aumenta o risco de superdimensionar o componente, com desperdício de recursos, ou de subdimensioná-lo, com falha prematura. A sequência é a seguinte:

1. Separar a carga radial da carga axial (de empuxo)

A flange suporta o empuxo; a parede do furo suporta a carga radial. Calcule a pressão P do mancal para cada superfície de forma independente. Uma flange especificada para 5 kN de empuxo pode estar em uma bucha cujo furo suporta apenas 2 kN em carga radial — não se trata do mesmo valor. Se o empuxo exceder ~20% da carga radial, especifique uma bucha com dupla flange ou adicione uma arruela de empuxo separada.

2. Definir o tipo de movimento do eixo — este costuma ser subestimado

Rotação contínua, oscilação ou indexação se comportam de maneira totalmente diferente do ponto de vista da lubrificação. Juntas oscilantes, com movimento inferior a ±15°, mantêm condições de lubrificação limítrofe independentemente do suprimento de óleo, porque a velocidade do eixo é baixa demais para formar um filme hidrodinâmico. Nesse caso, compósitos com PTFE sobre aço ou bronze chumbado apresentam desempenho superior a qualquer projeto hidrodinâmico. Muitas falhas em campo decorrem da especificação de um mancal para rotação contínua em uma junta que, na prática, opera em movimento oscilante.

3. Calcular a temperatura de operação — não apenas a ambiente

Considere tanto a temperatura ambiente quanto o calor gerado por atrito. Uma estimativa aproximada é: ΔT ≈ PV × μ / (coeficiente de dissipação de calor). Para rolamentos poliméricos, esse ponto é crítico: o acetal (POM) amolece a 90°C, e um mancal carregado operando a 70°C de ambiente, com elevação de 20°C por atrito, já está no limite. O bronze oferece maior tolerância, mas ainda reduz a viscosidade da lubrificação em temperaturas elevadas.

4. Confirmar a disponibilidade de lubrificação

Banho de óleo, alimentação pressurizada, graxa, névoa ou nenhuma lubrificação? Se o mancal não puder ser acessado para manutenção, bronze sinterizado ou revestimento de PTFE são as opções mais práticas. Se houver suprimento de óleo pressurizado e a velocidade do eixo for suficiente, a operação com filme hidrodinâmico amplia de forma significativa a vida útil do mancal. Verifique o número de Sommerfeld para sua relação L/d e a viscosidade do óleo específicas — não existe um único limite universal. Consulte referências de projeto de mancais de deslizamento para consultar os gráficos aplicáveis.

5. Verificar o ambiente químico

Água do mar e meios clorados atacam bronzes com chumbo — especifique bronze de alumínio (C95400) ou, alternativamente, polímero com suporte em aço inoxidável. Ácidos e álcalis fortes inviabilizam a maioria dos metais; compósitos de PTFE ou PEEK passam a ser as opções restantes. A linha de buchas flangeadas resistentes à corrosão vale a pena ser avaliada para aplicações marítimas e em plantas químicas.

6. Verificar o material do alojamento e a capacidade de ajuste por interferência

Alojamentos de alumínio e plástico não suportam a mesma interferência de montagem por pressão que o aço. Alojamentos de alumínio exigem interferência menor (0,01–0,03 mm) e estão sujeitos à gripagem durante a desmontagem; alojamentos plásticos frequentemente requerem retenção por adesivo. Dimensione o diâmetro da sede da flange para que o mancal possa ser assentado perpendicularmente — uma prensagem desalinhada provoca deformação permanente do furo antes mesmo de a bucha entrar em operação.

7. Defina a vida útil necessária em função do plano de manutenção

Um intervalo de manutenção de 5 anos em um pivô agrícola lubrificado com graxa — com movimento oscilante, alto nível de contaminação e 500 horas de operação por ano — exige um rolamento muito diferente daquele aplicado em um eixo de transportador em operação contínua e com o mesmo diâmetro de furo. Calcule a taxa de desgaste com base no fator k fornecido pelo fabricante do rolamento para as condições específicas de P, V e lubrificação — não faça extrapolações a partir de tabelas genéricas de vida útil sem verificar se as condições assumidas correspondem às suas.

Recomendações de instalação e ajuste

A maior parte das falhas prematuras em buchas flangeadas está relacionada a ajuste incorreto ou instalação inadequada — e não a desempenho insuficiente do material.

Quando o ajuste por interferência e o acabamento do furo estão corretos, o rolamento opera conforme a especificação. Quando estão incorretos, a falha pode ocorrer em poucos dias, independentemente da classe do material.

Ajustes por interferência recomendados por material do mancal

• Sempre pressione buchas sinterizadas com um mandril dimensionado ao diâmetro final do furo — nunca aplique a força sobre a face do flange, pois isso gera tensão de flexão na raiz do flange e deforma o furo.

• Se houver um furo de lubrificação, alinhe-o ao canal de óleo da carcaça antes da prensagem. Girar a bucha após a montagem para corrigir o alinhamento compromete o ajuste por interferência.

• Após a prensagem de tipos sinterizados ou de parede fina, faça o mandrilamento de acabamento ou a mandrilagem com alargador para restabelecer a dimensão do furo. O fechamento típico do furo após a montagem em uma carcaça de aço H7 é de 0,01–0,05 mm.

• A face do flange deve ficar nivelada com a face da carcaça ou saliente em 0–0,05 mm. Um flange recuado não suporta a carga axial de forma uniforme e apresenta basculamento sob ciclos axiais.

• Quanto à dureza do eixo: o bronze SAE 660 apresenta melhor desempenho em eixos com 35–60 HRC (idealmente acima de 45 HRC para operação contínua). Um acabamento retificado e polido do eixo com Ra 0,4–0,8 µm minimiza o início do desgaste abrasivo.

Lubrificação: regimes e intervalos

Regime de lubrificação determina a vida útil do rolamento mais do que a seleção do material em muitas aplicações.

Existem três regimes, e cada um exige diferentes tipos de rolamento.

A escolha incorreta do regime — especificar um mancal hidrodinâmico quando apenas a lubrificação limítrofe é viável, por exemplo — é um erro de projeto comum e evitável.

Lubrificação hidrodinâmica (filme integral)

O eixo gera uma cunha de óleo pressurizada que o separa completamente do alojamento do mancal.

O coeficiente de atrito cai para 0,001–0,01 e o desgaste tende a zero.

Esse regime exige fornecimento contínuo de óleo, velocidade de eixo adequada (determinada pelo número de Sommerfeld para a geometria específica do seu rolamento e a viscosidade do óleo — não por um valor universal único) e rugosidade superficial do eixo abaixo de Ra 0,8 µm.

A maioria das grandes caixas redutoras industriais, dos mancais-guia de turbinas e dos fusos de alta rotação opera nessa condição.

Bronze SAE 660 e bronze de alumínio são as opções padrão de material.

Lubrificação limítrofe / de filme misto

O filme de óleo é incompleto — as asperezas do eixo e do alojamento entram em contato intermitente. O coeficiente de atrito normalmente fica entre 0,05 e 0,15.

Essa é a realidade operacional da maioria das aplicações de mancais flangeados com partidas e paradas, movimentos oscilantes e baixa velocidade, independentemente da quantidade de óleo fornecida.

As propriedades do material do mancal — dureza, capacidade de incorporação de partículas e conformabilidade — predominam na taxa de desgaste nesse regime.

O bronze SAE 660 com filme de óleo mantém serviço confiável em P de até 20 MPa; o bronze sinterizado é mais limitado, em cerca de 7 MPa dinâmicos.

Seco / autolubrificado

Os mancais com revestimento de PTFE e os mancais de bronze sinterizado são projetados para operação sem óleo.

O PTFE transfere um filme molecular para a superfície do eixo durante o assentamento inicial — nas primeiras horas de serviço, o desgaste é ligeiramente superior até que o filme de transferência se estabilize.

Durante o assentamento, mantenha as cargas em até 50% do valor dinâmico nominal.

Para bronze sinterizado em serviço seco contínuo, mantenha PV abaixo de 0,12 MPa·m/s; para revestimento de PTFE, mantenha abaixo de 0,10 MPa·m/s em regime contínuo.

da LILY Bearing série flangeada multipropósito inclui opções impregnadas com óleo e de funcionamento a seco dentro da mesma família dimensional.

Perguntas frequentes

Qual é a diferença entre um mancal liso flangeado e um mancal liso sem flange?

Um mancal liso sem flange (bucha reta) suporta apenas carga radial e requer um mecanismo separado — ressalto do alojamento, anel elástico ou arruela de encosto — para impedir o deslocamento axial.

O mancal liso flangeado incorpora uma aba em uma das extremidades, que apoia-se na face do alojamento e suporta carga axial limitada em uma direção.

O projeto flangeado simplifica a montagem, reduz a quantidade de componentes e é a escolha padrão quando é preciso acomodar cargas radiais e axiais moderadas em um conjunto compacto.

Uma bucha flangeada pode suportar cargas axiais nos dois sentidos?

Uma bucha flangeada simples, padrão, suporta esforço axial em apenas uma direção — a face da flange apoia-se no ressalto do alojamento.

Para esforço axial bidirecional, utilize uma bucha com dupla flange (flanges nas duas extremidades) ou instale duas buchas flangeadas simples em oposição, com as flanges voltadas para fora.

A configuração com dupla flange acrescenta comprimento axial, mas elimina a necessidade de qualquer dispositivo adicional de retenção axial.

Como identificar quando um mancal liso flangeado precisa ser substituído?

O indicador mais claro é a folga diametral: meça o diâmetro do eixo e o diâmetro interno com um alesômetro.

Quando a diferença ultrapassa 0,5–1,0% do diâmetro nominal do furo (por exemplo, mais de 0,10–0,20 mm em um furo de 20 mm), o mancal está se aproximando do fim de sua vida útil.

Sinais complementares incluem aumento da temperatura do alojamento, ruídos audíveis de rangido ou batida na partida e presença de partículas metálicas ou descoloração no lubrificante.

Em máquinas críticas, a análise periódica de vibração pode detectar frequências subsíncronas que indicam folga no mancal antes que o desgaste visível se torne mensurável.

Qual dureza de eixo é necessária para operação contra um mancal flangeado de bronze?

Para bronze SAE 660, o eixo deve ter no mínimo 35 HRC (aproximadamente 325 HB) e, idealmente, 45–60 HRC para rotação contínua ou cargas elevadas.

Eixos mais macios se desgastam mais rapidamente do que a bucha, invertendo a hierarquia de desgaste prevista — o elemento sacrificial deve ser o mancal, e não o eixo.

Superfícies de eixo retificadas e polidas com Ra 0,4–0,8 µm minimizam o início do desgaste abrasivo; evite superfícies torneadas com Ra > 1,6 µm em contato com mancais lisos.

Mancais lisos flangeados métricos e em polegadas são intercambiáveis?

Não diretamente. Mesmo quando os diâmetros internos são nominalmente equivalentes (por exemplo, furo de 1/2" ≈ 12,7 mm), diâmetro externo, comprimento, diâmetro externo da flange e espessura da flange seguem séries dimensionais distintas.

Muitos fabricantes produzem buchas "equivalentes em polegadas" com tolerâncias métricas DIN, o que acrescenta mais uma camada de possível incompatibilidade.

Verifique sempre as cinco dimensões principais — d, D, L, D₁ e t — em vez de presumir que a compatibilidade do diâmetro interno nominal implica intercambialidade total.

Qual é o melhor mancal de deslizamento flangeado para equipamentos de processamento de alimentos?

Os polímeros em conformidade com a FDA — compostos de PTFE, PEEK ou acetal (POM) com certificação NSF — são a escolha padrão.

Eles não geram contaminação metálica, resistem aos agentes químicos de lavagem e operam a seco, sem lubrificação que possa entrar em contato com alimentos.

Para cargas mais elevadas em máquinas para alimentos, compostos de PTFE reforçados com fibra de vidro ampliam a faixa de pressão utilizável para cerca de 25 MPa, mantendo a conformidade.

Carcaças em aço inoxidável combinadas com buchas poliméricas são a configuração mais comum em zonas de contato direto com alimentos.