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Elementos de União
Desenho de Construção Mecânica
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ÍNDICE
Introdução .......................................................................................... 2
1. HÉLICE ............................................................................................. 3
1.1. Elementos de uma hélice: .................................................. 3
1.2. Processo de representação de uma hélice ................ 4
2. ROSCA .............................................................................................. 5
2.1. Elementos da rosca ............................................................... 6
2.2. Representação exacta de uma rosca ............................ 6
2.3. Sentido da rosca ...................................................................... 7
2.4. Rosca múltipla ......................................................................... 9
2.5. Formas de representação da rosca ............................. 11
2.5.2. Representação simplificada ........................................ 11
2.5.3. Representação convencional ..................................... 12
2.6. Cotagem de rosca ................................................................. 12
2.6.2. Cotagem de roscas de potência: ............................... 14
2.7. O sentido de enrolamento da hélice ........................... 15
2.8. Desenho de roscas ............................................................... 15
2.8.2. Rosca Triangular Métrica ............................................. 17
2.8.3. Rosca Trapezoidal externa .......................................... 20
2.8.4. Rosca Dente de Serra ..................................................... 22
Elementos de União
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ELEMENTOS DE UNIÃO
Introdução
Podemos definir as uniões em dois tipos, as desmontáveis e as não
desmontáveis.
As uniões desmontáveis são aquelas em que quando é feita a desmontagem,
as partes unidas e os elementos de união não sofrem nenhum dano, e essas
partes assim como os elementos de fixação podem ser reaproveitados para
nova montagem.
Em algumas uniões desmontáveis, os elementos de fixação são substituídos
por novos, por segurança ou pelos mesmos durante a montagem anterior,
terem ultrapassado seus limites elásticos.
Pode-se ter união de entre componentes estáticos, assim como entre
componentes móveis. Importante frisar que numa união entre componentes
móveis, a potência é transmitida de uma parte para outra através dos
elementos de união.
Exemplos de elementos para uniões desmontáveis:
� Parafusos/ porcas/ arruelas
� Grampos
� Pinos
� Chavetas
� Estrias
Elementos para uniões não desmontáveis:
� Soldagem
� Rebite
� Prensagens elevadas
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1. HÉLICE
O princípio geral da construção de pecas ou elementos de união tem bases
na construção das hélices.
Conceito:
Hélice é a curva descrita por um ponto no espaço, animado de movimento
de rotação e de translação em torno de um cilindro ou de um cone
imaginário.
A hélice é uma curva de grande importância para a engenharia e em
particular para a engenharia mecânica. Através de seus princípios foram
idealizados vários elementos como as roscas, as engrenagens helicoidais, os
fusos, os cabos de aço, as pás dos ventiladores e as hélices dos aviões,
apenas para citar alguns elementos.
1.1. Elementos de uma hélice:
− Ph - Passo da hélice: distância percorrida axialmente por qualquer
ponto da hélice, enquanto completa uma volta em torno do eixo.
− dp - Diâmetro efectivo: diâmetro do cilindro imaginário ou diâmetro
imaginário local do cone, em torno do qual a hélice se desenvolve.
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− b - Ângulo da hélice: ângulo da recta tangente à hélice em qualquer
ponto desta, medido em relação ao eixo imaginário do cilindro ou do
cone
− Sentido da hélice: esquerda ou direita
Figura 1. Representação de uma hélice no plano
1.2. Processo de representação de uma hélice
1 – Desenha-se um cilindro de altura igual ao passo da hélice (por exemplo
100mm) e de diâmetro igual ao diâmetro efectivo da hélice (por exemplo 40
mm), em seguida divida a circunferência e a altura do cilindro em 12 partes
iguais (quanto maior o número de divisões melhor).
Figura 2. Processos de representação “exacta” de uma hélice no plano
2 – Levantam-se perpendiculares pelos pontos marcados sobre o eixo, em
seguida trace rectas paralelas ao eixo do cilindro passando pelas divisões
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marcada sobre a circunferência, estas rectas se interceptarão nos pontos (0-
0, 1-1, 2-2, 3-3, etc.)
Figura 3. Processos de representação “exacta” de uma hélice no plano
3 - Ligue os pontos primeiro manualmente e em seguida ajuste com curva
francesa ou flexível.
Figura 4. Processos de representação “exacta” de uma hélice no plano
A hélice desenhada é direita.
Para ser esquerda, tornar visíveis os pontos 12-12,11-11, 10-10, etc.
2. ROSCA
A roca é um dos componentes mecânicos que utilizam a hélice como
princípio fundamental, sendo um dos elementos mecânicos mais importante
e comum na engenharia mecânica.
Definição: é a curva descrita no espaço por um conjunto de pontos no
interior de uma área com forma definida previamente, animados de
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movimento de rotação e de translação, em torno de um cilindro ou de um
cone.
2.1. Elementos da rosca
Figura 5. Elementos de uma rosca
Diâmetro externo = dext.
Diâmetro interno = dint.
Diâmetro efectivo ou do flanco = dp
Ângulo da hélice = β
Passo da hélice (Ph): distância axial (direcção da linha de eixo) percorrida
pelo filete em uma volta completa = Ph
Passo da rosca (P), distância axial (direcção da linha de eixo) medida de um
filete a outro = P
Número de entradas (N) = ��
�
2.2. Representação exacta de uma rosca
Para representar uma rosca completa e de forma exacta, desenham-se numa
primeira fase uma hélice para o diâmetro externo e outra para o diâmetro
interno da rosca, utilizando o processo mostrado na representação de
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hélices visto anteriormente bastando para isso manter a medida do passo
para as duas representações.
Figura 6. Hélice do diâmetro externo e do diâmetro interno.
De seguida representa-se um cilindro de comprimento qualquer, onde sobre
o mesmo marca-se o passo da rosca diversas vezes,
Figura 7. Representação exacta de uma rosca no plano
Em cada passo assim marcado desenhe a secção da rosca desejada
(quadrada, trapezoidal, etc.),
Transfira as hélices para cada aresta das secções da rosca desenhadas,
observe que β1 ≠ β2
2.3. Sentido da rosca
Tanto a rosca, como a hélice, pode ser Esquerda ou Direita. Pode-se
identificar o sentido hélice de três formas distintas:
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1 - Observando o sinal da tangente à hélice. Se negativa é direita, se positiva
é esquerda.
Figura 8. Sentido da rosca: Rosca direita, tangente negativa
Figura 9. Sentido da rosca: Rosca esquerda, tangente positiva
2 - Verificando se o trecho da hélice mais próxima de um observador que se
encontra visualizando o passo da hélice, é inclinada para a esquerda ou para
a direita. Se a hélice é inclinada para a esquerda, a hélice é direita, se é
inclinada para a direita, a hélice é esquerda.
Figura 10. Sentido da rosca: Hélice direita e hélice esquerda
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3 – A terceira forma de identificação do sentido da hélice é observando a
rosca pelo seu início, procurando identificar se o sentido de enrolamento é
antri-horário ou horário. Este processo é de particular importância quando a
rosca é de passo fino, quando os procedimentos anteriores são de difícil
utilização.
2.4. Rosca múltipla
Roscas múltiplas são aquelas que possuem mais de uma hélice (rosca) em
um mesmo cilindro. O avanço (passo da hélice) da rosca múltipla é o
resultado do produto do passo da rosca pelo número de hélices (entradas)
existentes.
Onde o passo da rosca é a distância de um filete a outro medido axialmente.
Nas roscas simples ou de uma entrada, o avanço é igual ao passo da rosca
(Ph=P), é o tipo de rosca mais comum.
Figura 11. Representação do avanço nas roscas simples ou de uma entrada
Nas roscas duplas ou de duas entradas o avanço é igual a duas vezes o passo
da rosca (Ph=2P), ela possui duas hélices de mesmo avanço, de mesmo
passo de rosca e de mesmo sentido.
Figura 12. Representação do avanço nas roscas duplas ou de duas entradas.
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Nas roscas triplas ou de três entradas, o avanço é igual a três vezes o passo
da rosca (Ph=3P), ela possui três hélices de mesmo avanço, de mesmo passo
de rosca e de mesmo sentido.
Figura 13. Representação do avanço nas roscas triplas ou de três entradas
Nota: Em teoria não existe limitação para o número de entradas de uma
rosca, mas na prática este número geralmente é menor do que dez entradas.
Na representação de qualquer tipo de rosca, seja simples ou múltipla, o
primeiro ponto a ser marcado será sempre a metade do avanço (Ph/2) da
rosca e o segundo será o avanço (Ph), os pontos seguintes tanto à esquerda
como à direita destes pontos, serão sempre iguais ao passo da rosca (P).
Figura 14. Representação do Primeiro ponto para o traçado da rosca
Se a rosca for direita, o primeiro ponto será marcado na parte de “baixo” do
cilindro, para que o filete fique inclinado para esquerda, se a rosca for
esquerda marca-se o primeiro ponto na parte de “cima” do cilindro, para que
o filete fique inclinado para a direita.
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Figura 15. Representação do primeiro ponto em função do sentido da rosca.
2.5. Formas de representação da rosca
2.5.1. Representação Exacta
Neste tipo de representação desenham-se as hélices. É pouco utilizada, a não
ser para um trabalho de ilustração.
Figura 16. Representação Exacta
2.5.2. Representação simplificada
Neste tipo de representação, as hélices são substituídas por linhas rectas.
Sempre que for necessário desenhar uma rosca, deve-se utilizar este tipo de
representação. Isto acontece principalmente quando temos que desenhar
componentes mecânicos não padronizados como fusos ou sem fins, cujas
roscas sejam: Trapezoidal, Quadrada, ou Dente de Serra, ou quando a rosca
do elemento mecânico vai ser usinada no torno mecânico,
independentemente do tipo da rosca, se Métrica, UNC, Whitworth, etc.
Figura 17. Representação simplifica da rosca
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2.5.3. Representação convencional
Neste tipo de representação as hélices e o perfil do filete não são
representados, aparecendo apenas o diâmetro interno e o diâmetro externo
da rosca. É sempre utilizada em elementos roscados padronizados, como
parafusos e porcas, ou no desenho de fusos, com trecho muito longo de
rosca, do tipo trapezoidal, quadrada ou dente de serra, onde um pequeno
trecho da rosca é representada na forma simplificada e o restante é
representado na forma convencional.
Figura 18. Elemento padronizado e Elemento não padronizado
2.6. Cotagem de rosca
2.6.1. Cotagem de roscas para elementos de fixação: parafuso, porca, tarraxa,
macho
A primeira indicação deve ser sobre o perfil do filete da rosca:
Tipo do perfil Indicação
Triangular métrica M
Whitworth W
Whitworth Gás WG
Unificada grossa UNC
Unificada fina UNF
Unificada extra-fina UNEF
A segunda será o diâmetro nominal da rosca: deverá vir em seguida à letra
que representa o perfil da rosca
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Exemplo: M12 - rosca triangular métrica de diâmetro 12 mm
W1/2" - rosca Whitworth de meia polegada de diâmetro
UNC1/2"- rosca unificada grossa de meia polegada de
diâmetro
Passo da rosca: As roscas podem ser de passo normal ou de passo fino.
Figura 19. – Rosca de passo normal e Rosca de passo fino
Se a rosca for de passo normal, o passo da rosca não deve ser indicado na
cotagem,
Exemplo:
M2 – rosca triangular métrica de diâmetro 2mm, (passo normal)
W1/2" - rosca Whitworth de diâmetro 1/2", de passo normal (12
fios/polegada)
UNC 1/2" - rosca unificada grossa de diâmetro 1/2", de passo normal
(13 fios/polegada)
Se a rosca for de passo fino, obrigatoriamente o passo da rosca deverá ser
indicado na cotagem, logo em seguida ao diâmetro desta, separado por um
x,
Exemplo:
M3x0,35 – rosca de diâmetro 3mm e passo 0,35mm, (passo fino)
W1/2"x16 – rosca Whitworth de diâmetro 1/2", com 16 fios/polegada
UNF 1/2"x20 – rosca unificada fina de diâmetro 1/2", com 20 fios/polegada
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O avanço
Quando se tratar de rosca múltipla, o avanço (Ph) deve vir sempre indicado,
independente de a rosca ser de passo fino ou de passo normal, separado do
diâmetro nominal da rosca por um x. Em seguida deve ser indicado o passo
da rosca, precedido da letra P.
Exemplo :
M12x5,25P1,75. – rosca múltipla, passo 1,75 mm, avanço 5,25
mm, passo normal
M8x0,75 – rosca simples, passo 0,75 mm, passo fino
M8x1,5P0,75 – rosca múltipla, passo 0,75 mm, avanço 1,5 mm,
passo fino
M8 – rosca simples, passo normal
S50x50P10 – rosca múltipla, passo 10mm, avanço 50mm
2.6.2. Cotagem de roscas de potência:
A única diferença em relação ao sistema de cotagem anterior com a Cotagem
de roscas de potência (fuso, sem-fim, fuso transportador, camo helicoidal), é
que o passo da rosca deve vir sempre indicado no desenho.
Tipo do perfil Indicação
Rosca trapezoidal Tr
Rosca dente de Serra S
Rosca Quadrada Q
Exemplo:
Tr25x6 – rosca trapezoidal de diâmetro 25mm e passo 6 mm, direita
Q30x5LH – rosca quadrada de diâmetro 30mm, passo 5 mm,
esquerda
S50x8 – rosca dente de serra de diâmetro 50mm, passo 8mm, direita
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2.7. O sentido de enrolamento da hélice
Só deve ser indicado quando a rosca for esquerda (símbolo LH de left hand)
Exemplo : M12x5,25P1,75LH rosca esquerda
M12 rosca direita
M12LH rosca esquerda
M12x1 rosca direita
O comprimento da rosca: será cotado no desenho do elemento quando este
não for padronizado, quando se tratar de elemento padronizado como o
parafuso, o comprimento da rosca é definido por norma específica (ABNT,
AFNOR, DIN, etc.) ou por uma referência do fabricante e deverá vir indicado
na lista de peças.
A determinação do número de filetes de uma rosca, é realizado contando-se
quantos filetes existe no comprimento de uma polegada de uma rosca.
Uma polegada = 25, 4 mm
2.8. Desenho de roscas
2.8.1. Rosca Quadrada
Rosca quadrada externa
Dados: Q60x60P20LH
Com as características do perfil do filete da rosca retiradas anteriormente e
os dados fornecidos, determinam-se:
d = 60mm P = 20mm Ph = 60 mm H = 10mm Rosca esquerda, com três
entradas
Traçar a linha de eixo e o diâmetro da rosca (d=60 mm).
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Como a rosca é esquerda marca-se o primeiro ponto (1º ' = Ph/2) em cima,
para que o filete fique inclinado para a direita. Em seguida marca-se o
avanço Ph em baixo determinando o segundo ponto (1º "=Ph). Marca-se em
seguida o passo (P) da rosca tantas vezes quantas forem necessários à
direita e à esquerda do primeiro ponto e do segundo ponto.
Figura 20. Representação do primeiro ponto de uma rosca
A partir do diâmetro externo da rosca, marca-se a altura (H=P/2=10mm) e
em seguida a espessura do filete (P/2=10mm), 1, de acordo com as
características da rosca. Em seguida traçam-se as hélices na forma
simplificada ligando os pontos 1, 1'e 1" do diâmetro externo, em seguida 2;
2'e 2" do diâmetro interno.
Figura 21. Representação da espessura do filete de uma rosca
Repetem-se os procedimentos para os pontos semelhantes a 1, 1', 1" e a 2,
2', e 2" e no final apagam-se as linhas invisíveis ou usam-se as convenções
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gráficas adequadas e os princípios de precedência das linhas aplicadas em
Desenhos Técnicos.
Figura 22. Traçado da hélice e representação final de uma rosca quadrada
2.8.2. Rosca Triangular Métrica
Dados: M1,6LH
1 – Baseando se nas características da rosca, vistas anteriormente, e com os
dados abaixo, determinam-se:
Ph = P = 0,35 mm (rosca com uma entrada)
H/8 = 0,038 mm
H1 = 0,189 mm
r = 0,051 mm
Rosca esquerda
2 – Traçam-se linhas de eixo e as linhas do diâmetro externo (d=1,6 mm) e
sobre ela marcam-se as distâncias H/8 e H1.
Figura 23. Representação do primeiro ponto de uma rosca
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3 – Como a rosca é esquerda, marque o primeiro ponto (1º ' = Ph/2) da hélice
imaginária em “cima”, no diâmetro fundamental (linha fantasma) para que o
filete fique inclinado para a direita. Em seguida marca-se o avanço da rosca
Ph em “baixo” na linha imaginária determinando o segundo ponto da hélice
(1º ' = Ph). O passo da rosca (P) deve ser marcado tantas vezes quantas
forem necessários, à direita e à esquerda a partir do primeiro ponto e do
segundo ponto.
Figura 24. Representação da espessura do filete de uma rosca
4 – Traça-se a hélice imaginária unindo os pontos 0º, 2º, 3º e sobre o perfil
do filete, traçando rectas inclinadas de 60o em relação ao eixo da rosca,
tomando como referência os pontos marcados anteriormente (passo da
rosca) no diâmetro fundamental. Em seguida, traçam-se as hélices
simplificadas da rosca, ligando os pontos 1, 1' e 1", do diâmetro externo.
Neste exemplo o trecho 1' 1", é invisível, mas nem sempre isto acontece,
dependendo do ângulo da hélice da rosca, partes da hélice neste trecho pode
aparecer, deve-se verificar sempre. Trace as hélices simplificadas do
diâmetro interno, ligando os pontos 2, 2', e 2", o trecho 2' 2" é sempre
invisível.
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Figura 25. Traçado da hélice e representação final de uma rosca triangular métrica.
O perfil arredondado do pé do filete só deve ser representado no local do
corte parcial, nos demais deve-se representar em quina viva. Feito isto o
desenho deve ser cotado. Se a rosca for de passo normal, o passo da rosca
deve vir cotado no corte parcial da rosca, se for uma rosca múltipla ou uma
rosca de passo fino, o passo da rosca não deve ser cotado no corte parcial,
pois este já vem indicado na cota de diâmetro da rosca.
Figura 26. Cotagem da rosca com passo normal e cotagem da rosca com passo fino
Figura 27. Cotagem da rosca múltipla
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2.8.3. Rosca Trapezoidal externa
Dados: Tr50x24P12
Com base nas características do perfil da rosca trapezoidal vistas
anteriormente e os dados fornecidos, determinam-se:
d = 50mm Ph = 24mm P = 12mm H = 22,392mm H1 = 6,0mm H1 = 6,5mm
Rosca direita, com duas entradas.
Traçam-se linhas de eixo da rosca e seu diâmetro externo, (d=50 mm) e
sobre ela marca-se as distâncias H1/2 e H1 a partir do diâmetro externo e
marcar H/2 a partir do diâmetro do flanco.
Figura 28. Representação do flanco de uma rosca
Como a rosca é direita, marca-se o primeiro ponto (1º' = Ph/2) em “baixo”,
no diâmetro fundamental (linha imaginaria), para que o filete fique
inclinado para a esquerda. Em seguida marcar o segundo ponto (1º"= PH)
“em cima” no diâmetro fundamental (linha imaginaria). Marca-se o passo da
rosca tantas vezes quantas forem necessárias, à direita e à esquerda, a partir
do primeiro e do segundo ponto. Em seguida traça-se a hélice fundamental
(linha auxiliar) ligando os pontos 1º, 1º ' e 1º ".
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Figura 29. Representação do primeiro ponto de uma rosca
Desenha-se o perfil do filete, traçando rectas inclinadas de 75º em relação
ao eixo da rosca como mostrado na figura abaixo. Repete-se o procedimento
para todos os pontos marcados no diâmetro fundamental. Em seguida,
traçam-se as hélices simplificadas do diâmetro externo, ligando os pontos 1,
1' e 1", e as hélices simplificadas do diâmetro interno, ligando os pontos 2, 2'
e 2". Repetem-se os procedimentos para todos os filetes.
Figura 30. Representação do perfil do filete de uma rosca trapezoidal externa.
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Figura 31. Representação final de uma rosca e cotagem da rosca Trapezoidal externa.
2.8.4. Rosca Dente de Serra
Dados: S70x72P24LH
c = 8,184 mm b = 2,83 mm r = 2,98 mm d = 70mm Ph =72 mm
P = 24 mm T = 41,57 mm T1 = 18 mm Rosca esquerda
Traçam-se linhas de eixo da rosca, o diâmetro externo (70 mm), a altura do
filete T1, a raiz do filete b e em seguida as alturas c e T/2.
Figura 32. Representação do diâmetro fundamental
Como a rosca é esquerda o primeiro ponto (1º' = Ph/2) deve ser marcado
em “cima” no diâmetro fundamental, em seguida marque o segundo ponto
(1º' =Ph) em “baixo”, na linha fantasma. O passo da rosca deve ser marcado
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à esquerda e à direita a partir do primeiro ponto 1º' e do segundo ponto 1º"
quantas vezes forem necessárias.
Figura 33. Representação do primeiro ponto de uma rosca.
Traça-se a hélice fundamental, ligando os pontos 1º, 1º' e 1º". Levantam-se
perpendiculares ao eixo da rosca passando pelos pontos marcados sobre
diâmetro fundamental (linha imaginária), determinando os pontos 1, 2, 3, 4,
...6, 7, 8, etc., na raiz do filete. Em seguida traçam-se rectas que passem por
todos os pontos marcados no diâmetro fundamental, inclinadas de 60º em
relação ao eixo da rosca.
Figura 34. Traçado da hélice e representação dos filetes.
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Passo a seguir deve-se traçar rectas que passem pelos pontos 1; 2; 3; 4;....6;
7; 8, etc., inclinadas de 3º em relação às perpendiculares ao eixo da rosca
que passam por estes pontos. Em função da hélice fundamental. seleccione o
primeiro filete da rosca, constituído pelos pontos: 1; 1', 1" e 2, 2', 2", para a
hélice do diâmetro externo e de 3; 3' e 3", para a hélice do diâmetro interno.
Repetem-se os procedimentos para todos os filetes.
Figura 35. Representação da espessura do filete de uma rosca
Nota 1: Deve-se ter especial atenção no desenho de roscas, para o trecho da
hélice do diâmetro externo que passa por trás desta (1'; 1" e 2'; 2"), em
algumas situações, esta parte da hélice é parcialmente visível a partir do
diâmetro interno e deve ser representada.
Nota 2: A rosca dente de serra, tem a parte inclinada de 3° sempre voltada
para o início da rosca.
Figura 36. Cotagem de uma hélice dente de serra.