Buchas flangeadas: 5 tipos, tabela de dimensões e guia de seleção

O que é um mancal liso flangeado?

Na maioria dos conjuntos eixo-carcaça, a retenção axial de uma bucha lisa exige um ressalto usinado na carcaça ou uma arruela de encosto separada — ambos aumentam o custo e o comprimento do conjunto.

O mancal liso flangeado resolve isso em uma única peça: trata-se de uma bucha cilíndrica com um colar radialmente saliente (a flange) em uma das extremidades.

A flange assenta contra a face da carcaça e suporta a carga axial (de empuxo) proveniente do ressalto do eixo, enquanto o furo interno suporta a carga radial. Assim, obtêm-se ambas as funções sem componentes adicionais.

A solução é simples — e de fato o é —, o que ajuda a explicar por que os mancais lisos flangeados continuam entre as configurações de mancais lisos 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, e não de rotação contínua, uma bucha flangeada corretamente selecionada pode superar a vida útil de um rolamento de elementos rolantes, a um custo muito menor.

Tipos de mancais lisos flangeados

A família dos mancais lisos flangeados se divide principalmente pelo método de fabricação, que determina a espessura de 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 maciças

Usinadas a partir de barra maciça — tipicamente bronze para mancais, bronze de alumínio ou ferro fundido —, essas buchas oferecem a mais alta precisão dimensional e a melhor relação entre carga suportada e dimensões.

A espessura de parede normalmente varia de 2–20 mm, conforme o diâmetro do furo.

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

A contrapartida é o custo: os tempos de ciclo de usinagem tornam essas buchas 3–5× mais caras por unidade do que as equivalentes sinterizadas, para o mesmo diâmetro de furo.

Buchas flangeadas sinterizadas (impregnadas com óleo)

Produzidas a partir de pó metálico compactado e sinterizado — mais comumente bronze Cu-Sn10 ou ferro —, com poros interconectados que ocupam 18–25% do volume total.

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

O resultado é um rolamento genuinamente isento de manutenção para aplicações de carga leve a moderada, com diâmetros internos de 3 mm a 50 mm contemplados pela maioria dos catálogos padrão.

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

Veja a linha da LILY Bearing debuchas flangeadas com óleo incorporadopara as séries métricas e em polegadas padrão.

Buchas flangeadas laminadas (de parede fina)

Produzidas a partir da conformação de chapa metálica em formato cilíndrico, com posterior formação da flange.

A construção mais comum conta com base de aço, uma camada intermediária de bronze sinterizado (~0.25 mm) e uma camada deslizante de PTFE/polímero (~0.025 mm).

A espessura total da parede é normalmente de 1.0–2.5 mm, o que torna essas buchas a escolha preferencial quando o espaço no furo do alojamento é limitado.

Suportam uma ampla faixa de temperatura (−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 de implementos agrícolas e pinos de êmbolo de cilindros hidráulicos.

Buchas flangeadas bi-metálicas

Casquilho de aço ou bronze com revestimento de metal branco, alumínio-estanho ou bronze-plumbífero aplicado por fundição ou laminação na superfície do furo.

A base de aço обеспечивает rigidez estrutural; a camada macia — normalmente com 0.1–0.5 mm de espessura em aplicações de precisão, chegando a 1.0 mm em projetos para serviço pesado — absorve partículas abrasivas e se adapta a pequenos desalinhamentos do eixo.

As buchas bi-metálicas são mais frequentemente aplicadas em bielas de motores, eixos de transmissão e redutores agrícolas de grande porte.

Buchas flangeadas de polímero / autolubrificantes

Moldadas ou usinadas em compósitos de PTFE, PEEK, nylon (PA66) ou acetal (POM).

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

da LILY Bearingsérie flangeada de funcionamento a secoabrange as configurações poliméricas mais comuns. Para ambientes marítimos e de processos químicos, alinha flangeada resistente à corrosãoacrescenta opções em aço inoxidável e materiais კომპósitos.

Materiais e seus compromissos de desempenho

A escolha incorreta do material é a causa-raiz mais comum da falha prematura de rolamentos — não o cálculo de carga equivocado, nem a instalação inadequada.

Se a liga selecionada não for adequada à temperatura ou à condição de lubrificação, o componente falhará independentemente de quão bem todo o restante tenha sido executado.

Os cards abaixo resumem as quatro famílias principais e as aplicações em que cada uma realmente se encaixa.

Tabela de dimensões de buchas flangeadas (dimensões ISO 4379)

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

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

Consulte a tabela de dimensões abaixo para localizar tamanhos representativos da série métrica ISO.

Principais relações dimensionais

• Relação L/d:Mantenha entre 0,5 e 2,0 para obter distribuição uniforme da carga. Relações acima de 2,0 elevam o risco de carga na borda caso o eixo sofra flexão sob carga.

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

• Espessura do 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 — o produto entre a pressão no mancal P (MPa) e a velocidade superficial V (m/s).

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

Quando o limite de PV do material é excedido, a superfície do mancal superaquece, o filme lubrificante se rompe e ocorre gripagem.

Os limites abaixo se aplicam a operação contínua na temperatura nominal; regimes intermitentes ou oscilantes normalmente admitem valores de P 2–3× superiores, pois o calor se dissipa entre os ciclos.

Exemplo de cálculo de PV — bucha de bronze com diâmetro interno de 20 mm a 500 RPM

Como escolher uma bucha flangeada

Saber como escolher uma bucha flangeada para a sua aplicação depende de analisar, em ordem, sete parâmetros.

Se um deles for ignorado, o risco é especificar além do necessário, com desperdício de investimento, ou aquém do exigido, com falha prematura. A sequência é a seguinte:

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

A flange absorve o empuxo; a parede do furo absorve a carga radial. Calcule a pressão P do mancal para cada superfície de forma independente. Uma flange dimensionada para 5 kN de empuxo pode estar em uma bucha cujo furo suporta apenas 2 kN radiais — esses valores não são equivalentes. Se o empuxo exceder cerca de 20% da carga radial, especifique uma bucha com dupla flange ou adicione uma arruela de encosto separada.

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

Rotação contínua, oscilação ou indexação se comportam de maneira totalmente distinta do ponto de vista da lubrificação. Juntas oscilantes, com movimento inferior a ±15°, permanecem em regime de lubrificação limítrofe, independentemente do fornecimento de óleo, porque a velocidade do eixo é baixa demais para formar um filme hidrodinâmico. Nessa condição, PTFE com suporte de aço ou bronze chumbo superam qualquer projeto hidrodinâmico. Muitas falhas em campo decorrem da especificação de um rolamento para rotação contínua em uma junta que, na realidade, opera com movimento oscilante.

3. Calcule a temperatura de operação — e não apenas a temperatura ambiente

Considere tanto a temperatura ambiente quanto o calor gerado por atrito. Como estimativa aproximada: ΔT ≈ PV × μ / (coeficiente de dissipação térmica). Em rolamentos poliméricos, esse ponto é crítico — o acetal (POM) amolece a 90°C, e um rolamento carregado operando a 70°C de ambiente, com elevação de 20°C por atrito, já está no limite. O bronze é mais tolerante, mas ainda reduz a viscosidade do lubrificante em temperaturas elevadas.

4. Confirme a disponibilidade de lubrificação

Banho de óleo, alimentação pressurizada, graxa, névoa ou nenhuma lubrificação? Se o rolamento não puder ser acessado para manutenção, bronze sinterizado ou revestimento de PTFE são as opções mais práticas. Se houver alimentação de óleo sob pressão e a velocidade do eixo for suficientemente alta, a operação em filme hidrodinâmico amplia de forma expressiva a vida útil do rolamento. Verifique o número de Sommerfeld para a sua relação L/d específica e para a viscosidade do óleo — não existe um limite universal único. Consultereferências de projeto de mancais lisospara consultar os gráficos aplicáveis.

5. Verifique o ambiente químico

Água do mar e meios clorados atacam bronzes com chumbo — especifique bronze de alumínio (C95400) ou, alternativamente, polímero com suporte inoxidável. Ácidos e álcalis fortes inviabilizam a maioria dos metais; compostos de PTFE ou PEEK passam a ser as opções remanescentes. Asérie de rolamentos flangeados resistentes à corrosãomerece ser avaliada para aplicações marítimas e em plantas químicas.

6. Verifique o material da caixa e a capacidade de ajuste por interferência

Caixas de alumínio e plástico não suportam o mesmo nível de interferência de montagem por prensa que o aço. Caixas de alumínio exigem interferência menor (0.01–0.03 mm) e estão mais sujeitas a gripagem durante a desmontagem; caixas plásticas frequentemente requerem retenção por adesivo. Dimensione o diâmetro do assento da flange para que o rolamento possa ser introduzido perfeitamente esquadrado — uma prensagem desalinhada provoca deformação permanente do furo antes mesmo de a bucha entrar em operação.

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

Um intervalo de manutenção de 5 anos em um pivô agrícola lubrificado com graxa — com movimento oscilante, alta contaminação e 500 horas de operação por ano — exige um rolamento muito diferente daquele usado no mesmo diâmetro de furo em um eixo de transportador com funcionamento contínuo. Calcule a taxa de desgaste com base no fator k do fornecedor do rolamento para as condições específicas de P, V e lubrificação — não extrapole tabelas genéricas de vida útil sem confirmar se as condições assumidas correspondem às suas.

Recomendações de instalação e ajuste

A maioria das falhas prematuras de rolamentos flangeados está relacionada a ajuste incorreto ou instalação inadequada — e não a desempenho insuficiente do material.

Se o ajuste por interferência e o acabamento do furo estiverem corretos, o rolamento operará dentro das especificações. Se estiverem incorretos, a falha ocorrerá em poucos dias, independentemente da classe do material.

Ajustes por interferência recomendados por material da carcaça

• Pressione sempre buchas sinterizadas com um mandril dimensionado ao diâmetro final do furo — nunca pressione pela face da flange, pois isso introduz tensão de flexão na raiz da flange e deforma o furo.

• Se houver furo de lubrificação, alinhe-o com o canal de óleo do mancal antes da prensagem. Girar a bucha após a instalação para corrigir o alinhamento compromete o ajuste por interferência.

• Após a prensagem de tipos sinterizados ou de parede fina, execute o mandrilamento final ou a alargamento para restaurar o diâmetro do furo. O fechamento típico do furo após a prensagem em uma carcaça de aço H7 é de 0.01–0.05 mm.

• A face da flange deve ficar nivelada com a face da carcaça ou projetada em 0–0.05 mm. Uma flange recuada não suporta corretamente a carga axial e apresentará basculamento sob ciclos axiais.

• Quanto à dureza do eixo: o bronze SAE 660 apresenta melhor desempenho em eixos de 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

Em muitas aplicações, o regime de lubrificação determina a vida útil do rolamento mais do que a seleção do material.

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

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

Lubrificação hidrodinâmica (filme integral)

O eixo gera uma cunha de óleo pressurizada que o separa totalmente do furo do rolamento.

Os coeficientes de atrito caem para 0.001–0.01 e o desgaste tende a zero.

Esse regime requer suprimento contínuo de óleo, velocidade suficiente do eixo (determinada pelo número de Sommerfeld para a geometria específica do rolamento e a viscosidade do óleo — não por um valor universal único) e rugosidade superficial do eixo inferior a Ra 0.8 µm.

É nesse regime que operam a maioria das grandes caixas de engrenagens industriais, os mancais-guia de turbinas e os spindles de alta velocidade.

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

Lubrificação limite / em filme misto

O filme de óleo é incompleto — as asperezas do eixo e do furo entram em contato de forma intermitente. Os coeficientes de atrito normalmente variam entre 0,05 e 0,15.

Essa é a realidade operacional da maioria das aplicações de rolamentos flangeados com partida e parada, movimento oscilante e baixa rotação, independentemente da quantidade de óleo fornecida.

As propriedades do material do rolamento (dureza, capacidade de incorporação de partículas e conformabilidade) predominam na taxa de desgaste nesse regime.

O bronze SAE 660 com filme de óleo mantém operação confiável com P de até 20 MPa; o bronze sinterizado é mais محدود, com cerca de 7 MPa em condição dinâmica.

A seco / autolubrificado

Rolamentos com revestimento de PTFE e rolamentos 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, observa-se um desgaste ligeiramente maior até que o filme de transferência se estabilize.

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

Para bronze sinterizado em serviço contínuo a seco, mantenha o 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 Bearingsérie flangeada multipropósitoinclui opções com lubrificante impregnado e para funcionamento a seco dentro da mesma família dimensional.

Perguntas frequentes

Qual é a diferença entre uma bucha flangeada e uma bucha lisa?

Uma bucha lisa (bucha reta) suporta apenas carga radial e requer um mecanismo separado — ressalto da carcaça, anel elástico ou arruela de encosto — para impedir o deslocamento axial.

Uma bucha flangeada incorpora um ressalto de flange em uma das extremidades, que se apoia na face da carcaça e suporta carga axial limitada em uma única direção.

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

Uma bucha flangeada pode suportar cargas axiais em ambas as direções?

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

Para esforço axial em ambos os sentidos, utilize uma bucha de dupla flange (flanges em ambas as extremidades) ou instale duas buchas de flange simples em oposição, com as flanges voltadas para fora.

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

Como identificar quando uma bucha flangeada precisa ser substituída?

O indicador mais claro é a folga diametral: meça o diâmetro do eixo e o diâmetro interno com um relógio apalpador de furo.

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 componente está se aproximando do fim de vida útil.

Sinais complementares incluem aumento da temperatura da carcaça, ruído audível de rangido ou batida na partida e partículas metálicas ou alteração de cor no lubrificante.

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

Qual dureza de eixo é necessária para operar em conjunto com uma bucha flangeada de bronze?

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

Eixos mais macios se desgastam mais rapidamente do que a bucha, o que inverte a hierarquia de desgaste prevista — o componente de sacrifício deve ser a bucha, 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 de deslizamento.

Buchas flangeadas métricas e em polegadas são intercambiáveis?

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

Muitos fabricantes produzem buchas de "equivalência em polegadas" com tolerâncias métricas DIN, o que acrescenta uma nova possibilidade de incompatibilidade dimensional.

Sempre verifique as cinco dimensões principais — d, D, L, D₁ e t — em vez de presumir que a equivalência nominal do furo garante intercambiabilidade total.

Qual é a melhor bucha flangeada para equipamentos de processamento de alimentos?

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

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

Para cargas mais elevadas em máquinas para a indústria alimentícia, compósitos de PTFE reforçados com fibra de vidro ampliam a faixa de pressão utilizável para ~25 MPa, mantendo a conformidade.

Carcaças de aço inoxidável, combinadas com buchas poliméricas, são a solução mais comum em áreas de contato direto com alimentos.