Tornillo - Grupo Comercial Acomee
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Tornillo
tensión (dureza) que no está ajustado al valor de diseño,
podría romperse, como se rompe un cristal, por ser demasiado duro. Esto es porque los tornillos de alta tensión
tienen menor resistencia a la fatiga (tenacidad) que los
tornillos con un valor de tensión más bajo. Un tornillo
compuesto por una aleación más blanda se podría deformar, pero sin llegar a partirse, con lo cual quizá no podría desmontarse pero seguiría cumpliendo su misión de
unión.
El estándar ISO se marca con dos números sobre la cabeza del tornillo, por ejemplo “8. 8”. El primer número
indica la resistencia de tensión (la dureza del material); el
segundo número significa la resistencia a punto cedente,
es decir la tenacidad del material. Si un tornillo está marcado como 8. 8, tiene una dureza (resistencia de tensión)
de 800 MPa (megapascales), y una tenacidad (resistencia
de tensión) del 80 %. Una marca de 10. 9 indica un valor de tensión de 1000 MPa con una resistencia a punto
cedente de 900 MPa, 90 % de resistencia de tensión.
Tornillo con cabeza hexagonal.
Se denomina tornillo a un elemento u operador mecánico
cilíndrico con una cabeza, generalmente metálico, aunque
pueden ser de plástico, utilizado en la fijación temporal
de unas piezas con otras, que está dotado de una caña
roscada con rosca triangular, que mediante una fuerza de
torsión ejercida en su cabeza con una llave adecuada o
con un destornillador, se puede introducir en un agujero
Los tornillos pueden soportar hasta un mayor peso o tracroscado a su medida o atravesar las piezas y acoplarse a
ción, pero rebasada su capacidad se rajarán, pudiendo
una tuerca.[1]
quebrarse. Los tornillos fabricados con aleaciones más
El tornillo deriva directamente de la máquina simple co- duras pueden soportar un mayor peso o tracción, pero
nocida como plano inclinado y siempre trabaja asocia- tienen igualmente un límite y menor tenacidad que los
do a un orificio roscado.[2] Los tornillos permiten que las tornillos fabricados en aleaciones más blandas. Si usa un
piezas sujetas con los mismos puedan ser desmontadas tornillo que ha sido sobre ajustado, sea cual sea su durecuando la ocasión lo requiera.
za, puede quebrarse con facilidad ya que su resistencia de
tensión (tenacidad) es muy baja.
1
Los tornillos los definen las siguientes características:
Características de los tornillos
• Diámetro exterior de la caña: en el sistema métrico se expresa en mm y en el sistema inglés en fracciones de pulgada.
Los tornillos están fabricados en muchos materiales y
aleaciones; en los tornillos realizados en metal su resistencia está relacionada con la del material empleado. Un
tornillo de aluminio será más ligero que uno de acero
(aleación de hierro y carbono) pero será menos resistente
ya que el acero tiene mejor capacidad metalúrgica que el
aluminio; una aleación de duraluminio mejorará las capacidades de resistencia del aluminio pero disminuirá las
de tenacidad, ya que al endurecer el aluminio con silicio
o metales como cromo o titanio, se aumentará su dureza
pero también su coeficiente de fragilidad a partirse. Los
metales más duros son menos tenaces ya que son cualidades antagónicas. La mayoría de las aleaciones especiales de aceros, bronces y aceros inoxidables contienen una
proporción de metales variable para adecuar su uso a una
aplicación determinada.
• Tipo de rosca: métrica, Whitworth, trapecial, redonda, en diente de sierra, eléctrica, etc. Las roscas
pueden ser exteriores o machos (tornillos) o bien interiores o hembras (tuercas), debiendo ser sus magnitudes coherentes para que ambos elementos puedan enroscarse.
• Paso de la rosca: distancia que hay entre dos crestas
sucesivas. En el sistema métrico se expresa en mm y
en el sistema inglés por el número de hilos que hay
en una pulgada.
• Sentido de la hélice de la rosca: a derechas o a
izquierdas. La mayoría de la tornillería tiene rosca
a derechas, pero para aplicaciones especiales, como
Siempre hay que usar el tornillo adecuado para cada aplicación. Si usa un tornillo con demasiada resistencia de
1
2
2 TIPOS DE TORNILLOS
en ejes de máquinas, contratuercas, etc. tienen alguna vez rosca a izquierdas. Los tornillos de las ruedas
de los vehículos industriales tienen roscas de diferente sentido en los tornillos de las ruedas de la derecha (a derechas) que en los de la izquierda (a izquierdas). Esto se debe a que de esta forma los tornillos tienden a apretarse cuando las ruedas giran en
el sentido de la marcha. Asimismo, la combinación
de roscas a derechas y a izquierdas es utilizada en
tensores roscados. El tipo de rosca, métrica o Whitworth, aparte de ser debida al país de origen, tiene distintas características físicas: la rosca inglesa o
Whitworth tiene un paso más reducido, por lo cual
la rosca métrica tiene una mayor tendencia a aflojarse sola por el movimiento de las piezas. Para evitar
este problema se optó por diversas soluciones, como
crear variantes de rosca métrica de paso más redu- Tornillo con rosca para madera.
cido o usar tuercas y arandelas especiales que impiden más eficazmente que las piezas en movimiento
se aflojen solas.
Este tipo de tornillo se estrecha en la punta como una for• Material constituyente y resistencia mecánica ma de ir abriendo camino a medida que se inserta para
que tienen: salvo excepciones la mayor parte de tor- facilitar el autorroscado, porque no es necesario hacer un
nillos son de acero en diferentes grados de aleación agujero previo, y el filete es afilado y cortante. Normaly con diferente resistencia mecánica. Para madera mente se atornillan con destornillador eléctrico o manual.
se utilizan mucho los tornillos de latón.
Sus cabezas pueden ser planas, ovales o redondeadas; cada cual cumplirá una función específica.
• Tipo de cabeza: en estrella o Phillips, Bristol, de Cabeza plana: se usa en carpintería, en general, en donde
pala y algunos otros especiales.
es necesario dejar la cabeza del tornillo sumergida o a ras
con la superficie.
Cabeza puntiaguda: la porción inferior de la cabeza tiene una forma que le permite hundirse en la superficie
y dejar sobresaliendo sólo la parte superior redondeada.
El término tornillo se utiliza generalmente en forma ge- Son más fáciles para sacar y tienen mejor presentación
nérica: son muchas las variedades de materiales, tipos y que los de cabeza plana. Se usan para fijación de elementamaños que existen. Una primera clasificación puede ser tos metálicos, como herramientas o chapas de picaportes.
la siguiente:[3]
Cabeza redondeada: se usa para fijar piezas demasiado
delgadas como para permitir que el tornillo se hunda en
• Tornillos tirafondos para madera
ellas; también para unir partes que requerirán arandelas.
En general se emplean para funciones similares a los de
• Autorroscantes y autoperforantes para chapas metácabeza oval, pero en agujeros sin avellanar. Este tipo de
licas y maderas duras
tornillo resulta muy fácil de remover.
• Tornillos tirafondos para paredes y muros de edifi- Las cabezas pueden ser de diferentes clases:
cios
Cabeza fresada (ranura recta): tienen las ranuras rectas
tradicionales.
• Tornillos de roscas cilíndricas
2
Tipos de tornillos
• Varillas roscadas de 1m de longitud
2.1
Tornillos para madera
Los tornillos para madera reciben el nombre de tirafondo para madera. Su tamaño y calidad está regulado
por la norma DIN-97 y tienen una rosca que ocupa 3/4
de la longitud de la espiga. Pueden ser de acero dulce,
inoxidable, latón, cobre, bronce, aluminio y pueden estar
galvanizados, niquelados, bicromatados, etc.
Cabeza Phillips: tienen ranuras en forma de cruz para
minimizar la posibilidad de que el destornillador se deslice.
Cabeza tipo Allen: con un hueco hexagonal, para encajar
una llave Allen.
Cabeza Torx: con un hueco en la cabeza en forma de
estrella de diseño exclusivo Torx.
Las características que definen a los tornillos de madera
son: tipo de cabeza, material constituyente, diámetro de
la caña y longitud.
2.4
2.2
Tornillos de rosca cilíndrica para uniones metálicas
3
Tornillos tirafondos para paredes y Las dimensiones, tipo de cabeza y calidad están regulados
por normas DIN.
madera DIN-571
Hay una variedad de tornillos que son más gruesos que los
clásicos de madera, que se llaman tirafondos y se utilizan 2.4
mucho para atornillar los soportes de elementos pesados
que vayan colgados en las paredes de los edificios, como
por ejemplo, toldos, aparatos de aire acondicionado, etc.
En estos casos se perfora la pared al diámetro del tornillo
elegido, y se inserta un taco de plástico, a continuación se
atornilla el tornillo que rosca a presión el taco de plástico y
así queda sujeto firmemente el soporte. También se utiliza
por ejemplo para el atornillado de la madera de grandes
embalajes. Estos tornillos tienen la cabeza hexagonal y
una gama de M5 a M12.
a
b
c
d
e
f
Diferentes tipos de cabeza de tornillos de chapa.
2.3
Tornillos de rosca cilíndrica para uniones metálicas
Tornillo con cabeza Allen (hexagonal) DIN 912.
Para la unión de piezas metálicas se utilizan tornillos con
Autorroscantes y autoperforantes para rosca triangular que pueden ir atornillados en un agujero
chapas metálicas y maderas duras
ciego o en una tuerca con arandela en un agujero pasante.
Este tipo de tornillos es el que se utiliza normalmente en
las máquinas y lo más importante que se requiere de los
mismos es que soporten bien los esfuerzos a los que están
sometidos y que no se aflojen durante el funcionamiento
de la máquina donde están insertados.
Lo destacable de estos tornillos es el sistema de rosca y
el tipo de cabeza que tengan puesto que hay variaciones
de unos sistemas a otros. Por el sistema de rosca los más
usados son los siguientes
Tornillo autorroscante.
Ambos tipos de tornillos pueden abrir su propio camino.
Se fabrican en una amplia variedad de formas especiales.
Se selecciona el adecuado atendiendo al tipo de trabajo
que realizará y el material en el cual se empleará.
• Rosca métrica de paso normal o paso fino
• Rosca «inglesa» (británica) Whitworth de paso normal o fino
• Rosca «americana» (estadounidense) SAE
Los autorroscantes tienen la mayor parte de su caña cilíndrica y el extremo en forma cónica. Pueden ser de cabeza plana, oval, redondeada o chata. La rosca es delga- Por el tipo de cabeza que tengan, los tornillos más utilida, con su fondo plano, para que la plancha se aloje en zados son los siguientes:
él. Se usan en láminas o perfiles metálicos, porque permiten unir metal con madera, metal con metal, metal con
• Cabeza hexagonal: tipo DIN 933 y DIN 931
plástico o con otros materiales. Estos tornillos son completamente tratados (desde la punta hasta la cabeza) y sus
• Cabeza Allen: tipo DIN 912
bordes son más afilados que los de los tornillos para madera.
• Cabeza avellanada
En los autoperforantes su punta es una broca, lo que evita tener que hacer perforaciones guías para instalarlos. Se
• Cabeza cilíndrica: tipo DIN 84
usan para metales más pesados: van cortando una rosca
• Cabeza torx (con forma de estrella de seis puntas)
por delante de la pieza principal del tornillo.
4
4 CABEZAS
Tornillo fijado en agujero ciego.
3
Tornillo fijado con tuerca.
Dibujo de roscas y tornillos
En los agujeros roscados las crestas vistas se representan
con trazo continuo grueso y los fondos con trazo fino. En
vistas ocultas, ambas se trazan con trazo fino discontinuo.
En las secciones, el rayado se prolonga hasta la cresta. En Representación gráfica de un tornillo.
vista frontal, la línea de fondo abarcará aproximadamente 3/4 de circunferencia para evitar errores de interpretación. En los dibujos conjuntos, las líneas de la rosca
macho (tornillo) prevalecen sobre las de la rosca hembra
(tuerca).
4
Cabezas
El diseño de las cabezas de los tornillos responde, en general, a dos necesidades: por un lado, conseguir la superficie de apoyo adecuada para la herramienta de apriete de
forma tal que se pueda alcanzar la fuerza necesaria sin que
la cabeza se rompa o deforme. Por otro, necesidades de
seguridad implican (incluso en reglamentos oficiales de
obligado cumplimiento) que ciertos dispositivos requieran herramientas especiales para la apertura, lo que exige
que el tornillo (si este es el medio elegido para asegurar
el cierre) no pueda desenroscarse con un destornillador
convencional, dificultando así que personal no autorizado acceda al interior.
Tipos de cabezas de tornillos.
Así, se tienen cabezas de distintas formas:
• hexagonal (a)
• redonda o alomada (b)
• cilíndrica (d, g)
• avellanada (c, e, f)
• combinadas con distintos sistemas de apriete:
• hexagonal (a) o cuadrada para llave inglesa,
• ranura o entalla (b, c, d) y
4.3
Tornillos para apriete con destornillador
• Phillips o estrella (f) para destornillador,
• agujero hexagonal (e) para llave Allen,
5
4.3 Tornillos para apriete con destornillador
• moleteado (g) para apriete manual, etc.
4.1
Tornillos comerciales de cabeza hexagonal
Llave de bocas fijas.
A partir de determinados diámetros, lo normal es que la
cabeza de los tornillos comerciales sea hexagonal, principalmente los que enroscan en piezas metálicas o en su
correspondiente tuerca. Hay varios tipos de tornillos comerciales de cabeza hexagonal fabricados según normas
DIN que difieren unos de otros en la longitud de la rosca
que tienen sus cañas.[4]
4.2
Destornillador eléctrico.
Con los modernos destornilladores eléctricos y neumáticos que existen el uso de tornillos de autorroscado se
utiliza mucho en los diversos tipos de carpintería tanto
de madera como metálica ya que es un sistema rápido de
atornillado. En el atornillado de piezas metálicas se utiliza menos porque el par de apriete que se ejerce es bajo
Tornillos comerciales con cabeza Allen y está expuesto a que se afloje durante el funcionamiento
de la máquina.
5 Fabricación de tornillos
Los tornillos son elementos presentes en casi todos los
campos de construcciones metálicas, de madera o de
otras actividades, por eso hay muchos tipos, tamaños, y
procesos de fabricación.
Desde el punto de vista de la utilización se pueden citar
los siguientes tipos de tornillos.
• Tornillos para usos generales
• Tornillos de miniatura
• Tornillos de alta resistencia
• Tornillos inviolables
• Tornillos de precisión
• Tornillos grandes o especiales
Juego de llaves Allen.
Al igual que con las cabezas hexagonales hay varios modelos de tornillos con cabeza Allen todos ellos normalizados según las normas DIN correspondiente. Los tornillos
con cabeza hexagonal se utilizan principalmente cuando
se desean superficies lisas y las fuerzas de apriete no son
muy elevadas.[5]
• Tornillos de titanio
5.1 Tornillería para usos generales
La producción actual de tornillería está muy automatizada tanto en lo que respecta a la estampación de la cabeza
como a la laminación de la rosca. Por lo tanto es fácil
6
5
FABRICACIÓN DE TORNILLOS
Tornillo calidad 8. 8.
encontrar en los establecimientos especializados el tornillo que se necesite, siempre que esté dentro de la gama
normal de fabricación.
Los tornillos normales diferencian su calidad en función
de la resistencia mecánica que tienen. La norma (EN ISO
898-1) establece el siguiente código de calidades 4. 6,
5. 6, 5. 8, 6. 8, 8. 8, 10. 9 y 12. 9. Los fabricantes están obligados a estampar en la cabeza de los tornillos la
calidad a la que pertenecen. El primer número multiplicado por 100 nos indicará la resistencia a la rotura en
Newtons/mm2. Por lo tanto, un tornillo 10.9 tendrá una
resitencia de 10*100=1.000 N/mm2. El segundo número indica que porcentaje del límite de rotura es el límite elástico (es la tensión máxima que puede soportar un
material «elástico» si sufrir deformaciones permanentes).
Para traducirlo a algo más entendible, indica cuanto podemos apretar el tornillo sin que se deforme (y antes de
partirse), por eso se indica como porcentaje. Por lo tanto,
un tornillo 10.9 tendrá un limite elastico de 900 N/mm2.
En cuanto a dimensiones todas están normalizadas por
normas DIN, y los tamaños disponibles, en rosca métrica
por ejemplo con cabeza hexagonal, oscilan entre M3 y
M68; la longitud de los tornillos estándar es variable en
un escalón de 5 mm, desde un mínimo a un máximo según
sea su diámetro. Sin embargo, si fuese necesario disponer
de forma esporádica de tornillos de mayor longitud, se
fabrican unas varillas roscadas de 1 m de longitud, donde
es posible cortar a la longitud que se desee obtener y con
una fijación de dos tuercas por los extremos realizar la
fijación que se desee.
5.2
Tornillos de miniatura
Juego de destornilladores de precisión.
caracteriza por ser autorroscante en materias blandas tales como plásticos, y su cabeza está adaptada para ser
accionados por destornilladores muy pequeños y de precisión; el material de estos tornillos puede ser de acero
inoxidable, acero normal o latón.
5.3 Tornillos de alta resistencia
Los tornillos de alta resistencia se designan por las letras
TR, seguidas del diámetro de la caña y la longitud del
vástago, separados por el signo x; seguirá el tipo de acero
del que están construidos Las tuercas se designarán con
las letras MR, el diámetro nominal y el tipo del acero.
Las características del acero utilizado para la fabricación
de los tornillos y tuercas definidos como de alta resistencia
están normalizadas.
El fabricante de este tipo de se ve obligado a entregar un
certificado de garantía por lo que no son necesarios los
ensayos de recepción, a no ser que el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares los imponga.
Con el desarrollo de componentes electrónicos cada vez Los tornillos de alta resistencia llevarán en la cabeza,
más pequeños ha sido necesario desarrollar y fabricar tor- marcadas en relieve, las letras TR, la designación del tipo
nillería especialmente pequeña; este tipo de tornillos se de acero, y el nombre o signo de la marca registrada del
5.6
Tornillos grandes o especiales
7
fabricante.
Sobre una de sus bases, las tuercas de alta resistencia llevarán, marcadas en relieve, las letras MR, la designación
del tipo de acero, y el nombre de la marca registrada del
fabricante.[6]
Alternativamente, con la aparición de los eurocódigos en
los últimos años, la nomenclatura de Tornillos de Alta Resistencia sin pretensar ha pasado a ser métrica + longitud
+ clase de resistencia, donde la clase se compone de dos
números separados por un punto. El primero de ellos indica el valor nominal del límite de rotura por 100 (fub) en
N/mm2 , y el segundo el valor nominal del límite elástico
(fyb) en N/mm2 , siendo este valor el producto del límite
de rotura por este segundo número dividido por 10.
Por ejemplo, M18x120 10. 9 indica un tornillo de alta
resistencia métrica 18, longitud nominal 120 mm, límite de rotura 1000 N/mm2 y límite elástico 900 N/mm2 .
Y M8x60 8. 8 indica un tornillo de métrica 8, longitud
nominal 60 mm, límite de rotura 800 N/mm2 y límite
elástico 640 N/mm2 .
Otros ejemplos de clases de resistencia normalizados son
4. 6, 4. 8, 5. 6, 5. 8, 6. 8, 8. 8, 10. 9, 12. 9.
5.4
Tornillo y tuerca de grandes dimensiones.
Tornillos de precisión
tuercas inviolables. Las normas de estos tornillos de rosca métrica corresponden a la ISO-7380 y ISO-7991 y se
Los tornillos de precisión se instalan cuando las presiofabrican con cabeza Allen y con cabeza Torx.[8]
nes, esfuerzos y velocidades de los procesos exigen uniones más fuertes y tornillos más fiables que eviten fallos También se utilizan algunos a los que se les acopla un sello
que puedan desencadenar una avería en la máquina o es- a la cabeza, impidiendo introducir una llave para aflojarlo. Estos tornillos se venden con su tapa correspondiente,
tructura donde van instalados.
y suelen ser para llave Allen. Como solución temporal
Estos tornillos se caracterizan por tener una resistencia
o improvisada, se pueden introducir a golpe de martillo
extra a los esfuerzos de tracción y fatiga. La resistencia
unos plomitos redondos de pesca en el mismo lugar.
media que pueden tener estos tornillos es de 1300 N/mm2
2
frente a los 1220 N/mm que tienen los de la gama ordinaria.
5.6 Tornillos grandes o especiales
Esta gran resistencia posibilita el montaje de tornillos de
dimensiones más pequeñas o menos tornillos, ahorrando Con las tecnologías modernas actuales es posible fabriespacio, material y tiempo.
car aquellos tornillos que por sus dimensiones se salgan
El perfil del filete de estos tornillos es redondeado elimi- de la producción estándar. Para estos casos siempre se denando la punta V aguda que es la causa principal del fallo be actuar de acuerdo a las especificaciones técnicas que
tenga el tornillo que se desea fabricar, tamaño, material,
de muchos tornillos.[7]
calidad, etc.
5.5
Tornillos inviolables
Los tornillos inviolables son un tipo de tornillería especial
que una vez atornillados en el lugar correspondiente ya es
imposible quitarlos, a menos que se fuercen y rompan.
Esto es gracias al diseño que tiene la cabeza, que es inclinada en su interior, de forma tal que si se intenta aflojar
sale la llave sin conseguirlo. Son tornillos llamados antivandálicos y son muy utilizados en trabajos de cerrajería
realizados en sitios con acceso a las calles o lugares donde pudiesen actuar personas malintencionadas. Al igual
que se fabrican tornillos inviolables también se fabrican
5.7 Tornillos de titanio
• Titanio quirúrgico: una de las mejores propiedades que tiene el titanio es que no es tóxico en contacto con el organismo de las personas, lo cual, unido a
sus cualidades mecánicas de dureza, poco peso y resistencia mecánica, ha hecho posible una gran cantidad de aplicaciones de gran utilidad como prótesis articulares, implantes dentales, componentes para la fabricación de válvulas cardíacas y marcapasos
y clavos o placas de osteosíntesis para la recupe-
8
7
TRATAMIENTOS SUPERFICIALES ANTICORROSIVOS DE LOS TORNILLOS
ración de fracturas óseas, además de muchos otros al níquel y sobre todo el molibdeno determinan la calidad
productos.
de la aleación.
El proceso industrial de fabricación de tornillos mediante
estampación y laminación requiere el uso de acero de gran
ductilidad, es decir con poco contenido de carbono. Esta
particularidad hace que los tornillos de menor resistencia,
4. 6, 5. 6, 5. 8 y 6. 8, no reciban tratamiento térmico de
Desde que se empezó a utilizar el titanio en el tratamiento endurecimiento.
de las fracturas y en ortopedia no se ha reportado ningún Para fabricar tornillos más resistentes de calidades 8. 8 y
caso de incompatibilidad.
10. 9, la empresa productora de acero SIDENOR,[11] por
La aleación de titanio más empleada en este campo con- ejemplo, produce un acero creado ex profeso para tornitiene aluminio y vanadio según la composición: Ti6 Al4 V. llería denominado DÚCTIL 80 y DÚCTIL 100 que se
El aluminio incrementa la temperatura de la transforma- caracteriza por ser pretratado antes del proceso de fabrición entre las fases alfa y beta. El vanadio disminuye esa cación de los tornillos, gracias que su composición quítemperatura. La aleación puede ser bien soldada. Tiene mica permite que siga siendo dúctil aunque ya tenga más
resistencia mecánica, posibilitando la fabricación de toralta tenacidad.[9]
nillos en frío.
Uno de los elementos imprescindibles para muchas de las
aplicaciones quirúrgicas del titanio es poder disponer de
toda la gama de tornillos que puedan ser necesarios de
acuerdo con la aplicación requerida.
• Tornillos de titanio de alta resistencia mecánica:
la industria aeronáutica utiliza una gran cantidad de
tornillos de titanio y requiere de ellos una gran calidad y alta resistencia mecánica. La aleación grado
5-CA -Ti6 Al4 V- es la que cumple con tales exigencias técnicas. Algunos de estos tornillos se fabrican
con recubrimiento de lubricante de película sólida
MoS2 (disulfuro de molibdeno).
La composición química del denominado DÚCTIL 80 es
la siguiente:
• Tornillos de titanio para motocicletas, bicicletas
y artículos de hobby: dichos tornillos mejoran el
aspecto y las prestaciones de los de acero y los usuarios aprecian los coloreados que tienen (oro, azul,
negro, etc.), obtenidos por procesos de anodizado.
Composición parecida tiene el acero denominado DÚCTIL 100, aunque en este acero el contenido de C pasa a
ser de (0, 05/0, 20) para elevar su resistencia mecánica.
C: (0, 06/0, 08), Mn: (1, 30/1, 80), Si: (0, 20/0, 40), Cr:
(0, 20/0, 50), Ti: (0, 20/0, 40), Nb: (0, 03/0, 05)
Este contenido tan bajo en C permite mantener la ductilidad a pesar de su dureza, con el contenido de Mn y Si se
consigue templabilidad a bajo coste y con el Nb se mantiene el control de tamaño del grano a alta temperatura.
Para la fabricación de tornillos de gran resistencia se suelen utilizar aceros normales (y por tanto más baratos que
los aceros especiales) que permiten un temple mayor des• Tornillos de titanio para uso industrial: en este pués de un tratamiento por cementación o nitruración. Un
caso la propiedad que se busca en el tornillo o pieza inconveniente de alguno de estos tratamientos es que el
solicitada es principalmente su resistencia al ataque tornillo recibe una cianuración que en el tornillo es inocua, pero convierte los desechos en altamente contamide todo tipo de ácidos.[10]
nantes por el cianuro venenoso que contienen.
6
Tratamientos térmicos de los tor- 7 Tratamientos superficiales antinillos
corrosivos de los tornillos
En la práctica, la mayoría de tornillos que se fabrican son
de acero o aluminio. Los tornillos fabricados en aluminio
son frecuentes en uniones de materiales blandos como la
madera o el plástico, para aplicaciones caseras o donde
se aprecia su ligereza. Entre los tornillos de aleaciones de
acero hay que destacar los aceros inoxidables para aplicaciones específicas por su durabilidad, en la industria
alimentaria o en condiciones corrosivas con atmósferas
adversas. En los aceros, un contenido bajo de carbono
permite mantener la ductilidad a pesar de la dureza del
carbono; con el contenido de manganeso y silicio se consigue un tratamiento térmico a bajo coste y con el niobio
se mantiene el control de tamaño del grano a alta temperatura. En los aceros inoxidables además, el cromo, junto
Selección de tornillos cincados y pavonados.
El acero es el metal más empleado en la fabricación de
tornillos. Satisface la mayor parte de las demandas de
las principales industrias en términos de calidad técnica y
9
económica para determinados usos. Sin embargo, existen
una serie de limitaciones. Por ejemplo, los aceros comunes no son muy resistentes a la corrosión.
Generalmente, la función de los tornillos forma parte del
soporte de la carga, por lo que una exposición prolongada
puede dar lugar a daños en la integridad de la estructura
con el consiguiente coste de reparación y/o sustitución.
Además muchos tornillos trabajan a la intemperie. Por
esta razón se utiliza la galvanización en caliente como uno
de los métodos que se utilizan para mejorar la resistencia
a la corrosión de los tornillos mediante un pequeño recubrimiento sobre la superficie. El galvanizado permite el
recubrimiento de los tornillos mediante su inmersión en
un baño de cinc fundido.
La técnica de cincado electrolítico o mecánico es la que
más se utiliza para el recubrimiento anticorrosivo de los
tornillos. Esta técnica consiste en depositar sobre la pieza una capa de cinc mediante corriente continua a partir
de una disolución salina que contiene cinc. El proceso se
utiliza para proteger piezas más pequeñas, cuando requieren un acabado más uniforme que el proporcionado por
el galvanizado en caliente. No obstante, los espesores de
la capa de cinc son pequeños y, por tanto, su durabilidad
es más reducida.
Galga (pasa no-pasa) roscados exteriores.
Otro proceso de protección anticorrosiva lo constituye el
tratamiento llamado pavonado.
El pavonado es un acabado negro o azulado, brillante o
mate, para piezas de acero, de gran duración, efecto decorativo y resistencia a la corrosión.
El pavonado atrae y retiene los aceites lubricantes. El revestimiento no aumenta ni disminuye las dimensiones de
los metales tratados, por lo que las tolerancias para el
ajuste de piezas no se ven afectadas. Además, las superficies tratadas pueden ser soldadas, enceradas, barnizadas
o pintadas. Se obtiene un revestimiento mate cuando se
aplica sobre una superficie tratada con chorro de arena
o con un mordiente químico, y un revestimiento brillante
sobre una superficie pulida o lisa. Los colores que se pueden obtener varían del negro al azulado, según la clase de
aleación tratada.
Micrómetro para medir roscas.
micrómetros cuyas puntas están adaptadas para introducirse en el flanco de las roscas. Otro método de medida
directa es hacerlo con el micrómetro y un juego de varillas que se introducen en los flancos de las roscas y permite medir de forma directa los diámetros medios en los
flancos de acuerdo con el diámetro que tengan las varillas.
Para la medición indirecta de las roscas se utilizan varios
métodos, el más común es el de las galgas. Con estas galgas compuesta de dos partes en las que una de ellas se
Para situaciones de mayor protección anticorrosiva se uti- llama PASA y la otra NO PASA.
liza tornillería fabricada con acero inoxidable que lógicaTambién hay una galga muy común que es un juego de
mente es más cara, e incluso para casos más específicos se
plantillas de los diferentes pasos de rosca de cada sistefabrican tornillos de titanio cuya resistencia anticorrosiva
ma, donde de forma sencilla permite identificar cual es el
es casi total
paso que tiene un tornillo o una tuerca. En laboratorios
de metrología también se usan los proyectores de perfiles
ideales para la verificación de roscas de precisión.[12]
8
Medición y verificación de tornillos
9 Apriete de tornillos controlado.
Par de apriete
Existen dos medios diferentes para medir o verificar la
rosca de los tornillos los que son de medición directa y
aquellos que son de medición indirecta.
El apriete regulado se establece normalmente como la
Para la medición directa se utilizan generalmente precarga que se debe aplicar al atornillar un tornillo me-
10
10
diante la herramienta adecuada.
• Los aprietes están regulados para la tornillería pavonada o cincada, con lubricación adecuada (µ = Coeficiente de viscosidad dinámico) y calidad de tornillo utilizada. El apriete regulado proporciona al ensamble unas mejoras esenciales porque va a evitar
que el anclaje quede flojo con riesgo de desapriete o
que se aplique una precarga demasiado fuerte, con
riesgo de deformación de las piezas ensambladas, o
de ruptura del tornillo.
DEFECTOS Y FALLOS DE LOS TORNILLOS
10 Defectos y fallos de los tornillos
La tornillería en general es parte importante de la rigidez
y buen funcionamiento que cabe esperar y desear de los
elementos ensamblados. Por eso los fallos o defectos que
pueda tener un tornillo puede ocasionar un fallo o una
avería indeseada.
El primer defecto que puede presentar un tornillo es un
defecto de diseño o de cálculo porque sus dimensiones o
calidades no sean las adecuadas. En este caso el fallo que
se puede provocar es una rotura prematura del tornillo por
• La precarga es función del par de apriete aplicado al no poder soportar las tensiones y esfuerzos a los que está
tornillo y del coeficiente de rozamiento. La precarga sometido.
es la fuerza con la que el tornillo presiona a las piezas El segundo defecto en importancia que puede tener un
unidas una vez apretado.
tornillo es un defecto de fabricación donde la calidad del
material constituyente no sea la prevista en el diseño, o un
• El par de apriete es el producto de una fuerza (Por
defecto dimensional en lo que respecta principalmente a
ejemplo: manual o neumática) aplicada en el extrelas tolerancias que debe tener su roscado. En este caso se
mo de un brazo de palanca constituido por las hepuede producir una rotura del tornillo o un deterioro de
rramientas (llaves, destornillador, etc.).
la rosca.
Llave dinamométrica.
El tercer defecto puede ser un montaje deficiente por no
aplicar el par de apriete adecuado, de acuerdo con su calidad y dimensiones. En este caso si es un exceso de apriete
se puede producir la rotura del tornillo o el deterioro de
la rosca, y si es un defecto de apriete el ensamblaje queda
flojo y si es un objeto en movimiento aparecen vibraciones indeseadas que ocasionan una avería en el mecanismo
ensamblado.
par (N•m) = fuerza (Newton) x longitud
(metro)
Los pares de apriete recomendables varían en función del
límite elástico, el límite de rotura y las dimensiones y calidades que tenga el tornillo. También se ha de tener en
cuenta los materiales de las piezas a unir, puesto que un
apriete fuerte podría deformar las piezas y/o llevarlos a
un estado de plasticidad en el que las piezas serán incapaces de ejercer la fuerza de reacción para mantener el
tornillo tenso. En ocasiones los tornillos se aprietan con
una tensión superior a su límite elástico para deformarlos
y así impedir que se aflojen, calculando que en nungun
caso se vaya a superar el límite de rotura. También dependerá si empleamos arandelas planas, tensoras grower,
de levas tipo Nordlock, etc.. Pero a pesar de las variaciones, como dato general existen tablas que regulan los
pares de apriete recomendado para cada caso.[13]
Resulta crucial que se preste atención a los pares de apriete y a las instrucciones de instalación en los casos que lo
determinen las especificaciones de montaje. Los motores
de los vehículos son especialmente sensibles a un par de
apriete inadecuado. Los motores modernos reaccionan de
un modo particularmente sensible a los errores de mon- Líquido penetrante para aflojar tornillos oxidados.
taje.
La herramienta que se utiliza para apretar un tornillo con El cuarto defecto se produce por deterioro del tornillo
si resulta atacado por la oxidación y corrosión si no ha
el par regulado se llama llave dinamométrica.
11
sido protegido debidamente. En este caso y durante las
operaciones rutinarias de mantenimiento preventivo del
mecanismo se deben sustituir todos los tornillos deteriorados por unos nuevos y protegerlos adecuadamente de la
corrosión y oxidación.
la rosca que lleva su nombre. En 1864, William Sellers hizo lo mismo en Estados Unidos. Esta situación se prolongó hasta 1946, cuando la Organización Internacional de
Normalización (ISO) definió el sistema de rosca métrica,
adoptado actualmente en prácticamente todos los países.
El último defecto grave que puede tener un tornillo es En los Estados Unidos, en cambio, se sigue empleando la
cuando se procede al desmontaje de un ensamblaje y si norma SAE (Society of Automotive Engineers: Sociedad
por causa de la oxidación y corrosión el tornillo se desca- de Ingenieros de Automoción).
beza en el momento de intentar aflojarlo. Para estos casos La rosca métrica tiene una sección triangular que forma
de tornillos deteriorados se deben utilizar productos lu- un ángulo de 60° y la cabeza un poco truncada para facibricantes que permitan el aflojamiento sin que se rompa litar el engrase.
el tornillo.
12 Véase también
11
Historia
• Alcayata
• Bulón
• Arandela
• Destornillador
• Espiga
• Llave (herramienta)
• Terraja
• Tuerca
13 Referencias
[1] Varios autores: Enciclopedia de ciencia y técnica (tomo 13:
«Tornillos y tuercas»). Madrid: Salvat, 1984. ISBN 84345-4490-3.
[2] «Tornillo», artículo en el sitio web del IES Marenostrum (de Alicante), Departamento de Tecnología, 2008.
Archivado el 3 de marzo de 2009.
[3] Catálogos comerciales de tornillería. Varios fabricantes
[4] Tornillos cabeza hexagonal
[5] Tornilllos cabeza Allen normalizados
Sir Joseph Whitworth.
Los primeros antecedentes de la utilización de roscas se
remontan al tornillo de Arquímedes, desarrollado por el
sabio griego alrededor del 300 a. C., empleándose ya en
aquella época profusamente en el valle del Nilo para la
elevación de agua.
[6] Normativa tornillos alta resistencia
[7] Tornillos de precisión
[8] Rosmil Industrial, S.A. «Tornilos inviolables». Archivado
desde el original el 15 de febrero de 2008.
[9] «Prótesis de titanio», artículo en el sitio web Maxilis. Consultado el 30 de abril de 2007.
Durante el Renacimiento las roscas comienzan a emplear- [10] Información facilitada al redactor del artículo por la emse como elementos de fijación en relojes, máquinas de
presa «Lowde». Archivado desde el original el 6 de octuguerra y en otras construcciones mecánicas. Leonardo da
bre de 2007.
Vinci desarrolló por entonces métodos para el tallado de
[11] Acero dúctil para tornillos SIDENOR
roscas; sin embargo, estas seguirán fabricándose a mano
y sin ninguna clase de normalización hasta bien entrada [12] Control de roscas
la Revolución industrial.
En 1841, el ingeniero británico Joseph Whitworth definió
[13] Tabla de pares de apriete recomendados, publicada en el
sitio web Vendo (Perú).
12
14
15 ENLACES EXTERNOS
Bibliografía
• Millán Gómez, Simón (2006). Procedimientos de
mecanizado. Madrid: Paraninfo. ISBN 84-9732-4285.
• Larburu Arrizabalaga, Nicolás (2004). Máquinas.
Prontuario. Técnicas máquinas herramientas. Madrid: Thomson. ISBN 84-283-1968-5.
• Varios autores (1984). Enciclopedia de Ciencia y
Técnica. Salvat. ISBN 84-345-4490-3.
15
•
Enlaces externos
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• Estándares Internacionales de Roscas
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13
16
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