UNIONES O ENSAMBLES ENSAMBLES CON CON TORNILLOS 1.6.4.1 INTRODUCCION Los tornillos son elementos de máquinas que permiten realizar uniones del t ipo desmontables. Se denominarán uniones roscadas a todo tipo de unión donde se utilicen tornillos, tuercas y perforaciones roscadas de los diversos tipos que se encuentren disponibles disponibles en el mercado. Algunos tipos de tornillos que se utilizan en máquinas aparecen identificados en las siguientes figuras :
Figura 1.27 Tipos de tornillos En la figura: (a) Tornillo hexagonal ejecución según DIN 931 y 960 (b) Tornillo hexagonal ejecución según DIN 933 (c) Tornillo hexagonal de ajuste con rosca larga, ejecución según DIN 609 (d) Tornillo hexagonal de ajuste con rosca corta según DIN 610 (e) Tornillo hexagonal con punta en forma de espiga eje cución según DIN 560, 561 (f) Tornillo hexagonal con punta ejecución según DIN 563 y 564 (g) Tornillo cabeza cuadrada con collar según DIN 478 (h) Tornillo cabeza cuadrada con punta tronco cónica según DIN 479 (i) Tornillo cabeza cuadrada con collar y espiga según DIN 480 (j) Sin ejemplo (k) Tornillo cabeza cilíndrica con hexágono interior según DIN 912 (l) Tornillo cabeza cilíndrica con guía para el hexágono interior según DIN 6912 (m) Tornillo con cabeza en forma de “T” para ranuras, según DI N 787 (n) Tornillo cabeza de martillo según DIN 186
Figura 1.28 Denominación de diversos tipos de espigas roscadas roscadas según DIN En la figura: (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g)
Espiga roscada según DIN 551 Espiga roscada con punta cónica según DIN553 Espiga roscada con hexágono interior y saliente cónica según DIN913 Espiga roscada con hexágono interior y punta cónica según DIN914 Espiga roscada con hexágono interior y punta cilíndrica según DIN 915 Tornillo con vástago cilíndrico cilíndrico según DIN427 Espiga roscada con punta cilíndrica cilíndrica según DIN417
Figura 1.29 Diversos tipos de de extremos de tornillos y espigas roscadas según DIN 78 (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g)
Extremo de tornillo con núcleo saliente Extremo de tornillo con punta cilíndrica y agujero para pasador Extremo de tornillo t ornillo con punta cilíndrica Extremo de tornillo con punta cilíndrica rebajada Extremo de tornillo con punta afilada o filo anular Extremo de tornillo con punta cónica Extremo de tornillo con vástago cilíndrica y punta cónica
Figura 1.30 Diversos tipos de tor nillos con ranura longitudinal (a) Tornillo cabeza cilíndrica según DIN 64 (b) Tornillo cabeza cilíndrica según DIN 84 (c) Tornillo cabeza gota de sebo según DIN 85 (d) Tornillo cabeza redonda según DIN 67 y 86 (e) Tornillo cabeza avellanada según DIN 63 (f) Tornillo cabeza gota de sebo con asiento avellanado según DIN 88 (g) Tornillo cabeza avellanada pequeña según DIN 68 y 87 (h) Tornillo cabeza gota de sebo pequeña con asiento avellanado según DIN 91 (i) Tornillo cabeza gota de sebo pequeña y espiga cilíndrica según DIN 920 (k) Tornillo cabeza gota de sebo grande según D IN 921 (l) Tornillo cabeza gota de sebo con punta cilíndrica según DIN 922 (m) Tornillo cabeza gota de sebo con vástago o cuerpo cilíndrico cilíndrico según DIN 923 (n) Tornillo cabeza gota de sebo avellanado con punta o espiga cilíndrica según DIN 924 (o) Tornillo cabeza avellanada con punta punta o espiga cilíndrica según DIN 925 (p) Tornillo cabeza cilíndrica con agujeros cruzados según DIN 404
Figura 1.31 Diversos tipos de tornillos con ranuras cruzadas
(a) (b) (c) (d)
Tornillo cabeza gota de sebo con ranuras cruzadas según DIN 7985 Tornillo cabeza redonda con ranuras cruzadas según DIN 7986 Tornillo cabeza avellanada con ranuras cruzadas según DIN 7987 Tornillo cabeza gota de sebo avellanada con ranuras cruzadas según DIN 7988
(f) Tornillo con ojal en la cabeza según DIN 444 (g) Tapón roscado con hexágono interior según DIN 906 (h) Tapón roscado con hexágono interior y collar collar según DIN 908
Figura 1.33 Tipos y formas de t uercas (a) Tuerca hexagonal según DIN 934 (altura normal H = 0,8 diámetro nominal de la rosca) (b) Tuerca hexagonal plana según DIN 936 (c) Tuerca hexagonal plana sin aristas biseladas según DIN 439 (d) Tuerca cuadrada plana según DIN 562 (e) Tuerca baja de caperuza según DIN 9 17 (f) Tuerca de corona o almenada almenada (también denominada de “castillo”)según DIN 935 (g) Tuerca plana de corona o almenada (también denominada de “castillo”)según DIN 937 (h) Tuerca de ranuras tangenciales según DIN 1804 (i) Tuerca con ranuras frontales según DIN 546 (k) Tuerca con dos agujeros frontales según DIN 547 (l) Tuerca de cuatro agujeros tangenciales en cruz según DI N 548 y 1816 (m) Tuerca moleteada alta según DIN 466 (n) Tuerca plana moleteada según DIN 467 (o) Tuerca de aleta o de mariposa según DIN 313 y 315 (p) Tuerca de anillo según DIN 582
MEDIOS DE SEGURIDAD CONTRA EL GIRO PARA TORNILLOS Y TUERCAS Función : Evitar el aflojamiento debido a vibraciones Tipos : De arrastre de fuerza fuerza y de arrastre de forma
Figura 1.34 dispositivos de seguridad de tornillos por arrastre de fuerza (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h)
Arandela o anillo elástico curvado dentado (1) (1) liso(2) (golilla de presión) según DIN 127 Arandela o anillo elástico abombado según DIN 137 Arandela elástica dentada según DIN 6797 Arandela de abanico según DIN 6798 Tuerca de seguridad según DIN 7967 Tuerca hexagonal auto aseguradora según DIN 985 Tuerca hexagonal de dos piezas auto aseguradora mediante conos Tuerca de seguridad (contratuerca) según DIN 936
Figura 1.35 dispositivos de seguridad de tornillos por arrastre de forma (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h)
Chapa de seguridad con una orejeta según DIN 93 Chapa de seguridad con dos orejetas se gún DIN 463 Chapa de seguridad con talón según DIN 432 Chapa de seguridad con talón interior según DIN 4 62 Anillo de seguridad según DIN 70952 Anillo de seguridad con gancho según DIN 70951 Sistema de seguridad con pasador pasador para tuercas tipo castillo castillo según DIN 94 Sistema de seguridad con alambres para tornillos con agujeros cruzados
Para asegurar que la unión y presión de apriete no cause daños sobre la pieza, se utilizan arandelas planas.
Figura 1.36 tipos de arandelas de protección para tuercas y tornillos a) Arandela plana biselada b) Arandela plana según DIN 126 y DIN 433
c) Arandela cuña para estructura metálica DIN 434 y 435
1.6.2 DESIGNACIÓN DE LOS TORNILLOS TORNILLOS Los sistemas de roscas utilizados utilizados en los los tornillos están normalizados según ISO y DIN Los diferentes tipos de tornillos, tuercas y arandelas también se encuentran normalizados según ISO y DIN , y tienen el carácter carácter de elementos comerciales. La designación de los tornillos desde el punto de vista de sus sus características externas esta señalada en la norma respectiva a modo de ejemplo se se puede señalar señalar la siguiente:
Tornillo hexagonal M 10 x 50 x 25 (DIN 931) Significado: Tipo de tornillo: cabeza hexagonal M 10 Tipo de rosca, métrica de 10 mm de diámetro nominal paso corriente (según tabla) 50 Longitud total del vástago de 50 mm 25 Longitud total de la parte roscada en el vástago de 25 mm
Tornillo hexágono interior M 8x1 x 75 x 25 (DIN 912 ) Tipo de tornillo: Tornillo cabeza cilíndrica con hexágono interior para llave tipo allen M8x1 Rosca métrica diámetro nominal de 8 mm y paso de 1 mm ( paso fino ) 75 x25 Longitud de vástago total de 75 mm con 25 mm de longitud roscada . Además de la designación para para sus dimensiones dimensiones externas se deben considerar las designaciones de calidad o tolerancia tolerancia dimensional (ver normas DIN respectivas) y las las designaciones normalizadas para la calidad del material material del tornillo
1.6.3 ESPECIFICACIÓN DE LA CALIDAD DEL MATERIAL DEL TORNILLO. La calidad del material del tornillo tiene gran importancia para los efectos de apriete de los mismos. Para poder comprender esto se debe analizar el proceso de apriete de un tornillo desde que se encuentra sin tensión hasta que se produce la rotura en él producto de un apriete excesivo.
Figura 1.37 Principios de acción de los tornillos (efectos elásticos) En el proceso de apriete, crece crece la fuerza de de apriete a medida que el material del tornillo se deforma (alarga) elásticamente, de aquí se desprende que la capacidad capacidad de apriete o fuerza de apriete depende de de la resistencia resistencia dentro del límite elástico elástico del material del tornillo y de la sección efectiva del tornillo. El limite máximo de apriete del tornillo está determinado por el límite de fluencia o límite máximo aparente de elasticidad, el cual según norma esta definido para una una tensión que produce una deformación o alargamiento permanente de 0,2 % del largo total de la zona estirada. Al apretar el tornillo, tornillo, se debe llegar a una tensión del del material próxima a este límite, pero no debe ser sobrepasado; por otra parte, si el tornillo queda con poca tensión dará como resultado poca fuerza de apriete.
EN CONCLUSIÓN al apretar un tornillo, este puede quedar bajo tres posibles condiciones a) Tornillo flojo o con poco apriete b) Tornillo excesivamente apretado, por lo tanto dañado (cortado) c) Tornillo correctamente apretado El problema problema a resolver es buscar métodos, sistema, sistema, procedimientos y herramienta que permita apretar un tornillo sin sobrepasar el límite de elasticidad, elasticidad, ni dejarlo con poca tensión. Para controlar la tensión, primero se debe conocer la resistencia del material del tornillo, tornillo, la cual viene especificada en la cara superior de la cabeza del tornillo mediante símbolos determinados, según la norma que utilice el fabricante para tal propósito, las marcas pueden estar e stablecidas :
Según normas SAE
Según normas DIN
Según normas ASTM
Según normas INN
Según normas ISO
Figura 1.6.23 Diversas normas para e specificar la calidad del material del tornillo Estas normas, junto con señalar mediante códigos las características de resistencia del material, también también señalan los torques máximos a aplicar para cada tipo de material y tamaño de tornillo. En las siguientes siguientes tablas se señalan algunas de de estas normas.
TABLA 1.1 TORQUE PARA TORNILLOS U.N. y U.N.C.SEGÚN NORMA S.A.E. EN N m y Lb pie RESISTENCIA MÍNIMA MÍNIMA A LA TRACCIÓN EN kP / mm 2 48,5 hasta ½” 45 hasta ¾” 39 hasta 1”
85 hasta ¾” 81 hasta 1”
98 hasta 5/8” 94 hasta ¾”
105
1o2
5
6o7
8
Sin marca
Tres líneas
TORQUE
TORQUE
Grado SAE
Cuatro y cinco líneas
Seis líneas
Marca estampada en la cabeza Diámetro En pulg.
Hilos por pulgada
¼
TORQUE
TORQUE
N-m
Lb - pie
N-m
Lb - pie
N-m
Lb - pie
N-m
Lb – pie
20
6,15
5
10.8
8
13.5 13 .5
10
16.2
12
¼
28
8,298
6
13.5
10
18.9
14
5/16
18
15,91
11
23.0
17
32.5
24
5/16
24
17.62
13
25.7
19
36.6
27
⅜
16
24.40
18
42.0
31
59.6
44
⅜
24
27.11
20
47.4
35
66.4
49
7/16
14
37.96
28
66.4
49
94.9
70
25.7 25 .7
46.0
74.57
19
34
55
⅝
11
112.5
83
203.3 203. 3
150
⅝
18
128.8
95
230.4
170
¾
10
143.7
106
366.0
270
¾
16
155.9
115
399.9
295
⅞
9
216.9
160
535.5
395
⅞
14
237.2
175
589.7
435
1
8
318.6
235
799.9
590
1
14
338.9
250
894.8
660
226.4
379.6
596.5
894.8
167
284.7
210
325.3
240
508.4
375
569.4
420
821.6
605
915.1
675
1233.7
910
280
440
660
1342.2
OBSERVACIONES 1. Los valores de torque recomendados en esta tabla deben ser usados cuando los fabricantes de tornillos no proporcionen este dato. 2. Los valores señalados son validos para tornillos sin lubricación, para tornillos lubricados, reducir los torque en un 10 % y en un 20 % para tornillos galvanizados 3. El caso de tornillos que aprietan en carcasa o blocks de aluminio, el torque se debe reducir en un 30 %, exceptuando el caso en que tengan insertos insertos tipo helicoidal
TABLA 1.11 TORQUE PARA TORNILLOS U.N. y U.N.C. y MÉTRICOS EN Lb pie y dN m Diámetro Nominal
Grado de Resistencia
Tipo de Rosca (Hilo x Pulgada)
Grado 2 Grado 5 Grado 8 (Libras - pie) (Libras - pie) (Libras - pie) 20 - RC 5.0 - 6.0 7.9 - 9.0 11.0 - 13.0 1/4" 28 - RF 5.8 - 7.0 8.8 - 10.0 12.7 - 14.0 18 - RC 10.6 - 12.5 16.6 - 18.5 23.0 - 27.0 5/16" 11.7 14.0 18.0 21.0 26.0 - 30.0 24 - RF16 - RC 18.6 - 22.0 29.5 - 33.0 40.0 - 47.0 3/8" 24 - RF 21.0 - 24.0 32.5 - 37.0 46.0 - 52.0 14 RC 30.0 34.6 47.0 54.0 65.0 - 76.0 7/16" 20 - RF 33.0 - 39.0 52.0 - 60.0 73.0 - 84.0 13 - RC 45.0 - 52.0 71.0 - 82.0 100.0 - 115.0 1/2" 20 - RF 51.0 - 59.0 80.0 - 90.0 112.0 - 128.0 12 - RC 66.0 - 75.0 103.0 - 116.0 145.0 - 165.0 9/16" 18 - RF 73.0 - 85.0 113.0 - 130.0 160.0 - 184.0 11 - RC 91.0 - 105.0 150.0 - 170.0 200.0 - 230.0 5/8" 18 - RF 103.0 - 117.0 160.0 - 180.0 225.0 - 255.0 10 RC 160.0 183.0 250.0 290.0 350.0 - 405.0 3/4" 16 - RF 179.0 - 205.0 275.0 - 320.0 390.0 - 450.0 9 RC 155.0 180.0 400.0 465.0 570.0 - 660.0 7/8" 14 - RF 171.0 - 200.0 445.0 - 515.0 620.0 - 730.0 8 - RC 233.0 - 270.0 600.0 - 705.0 850.0 - 1000.0 1" 14 - RF 261.0 - 300.0 660.0 - 775.0 930.0 - 1090.0 7 - RC 330.0 - 380.0 740.0 - 860.0 1200.0 - 1400.0 1.1/8" 12 - RF 370.0 - 425.0 830.0 - 955.0 1350.0 - 1545.0 7 - RC 470.0 - 540.0 1050.0 - 1220.0 1700.0 - 1940.0 1.1/4" 12 - RF 520.0 - 600.0 1160.0 - 1345.0 1880.0 - 2180.0 6 RC 810.0 930.0 1820.0 2080.0 2940.0 - 3370.0 1.1/2" 12 - RF 915.0 - 1045.0 2050.0 - 2340.0 3320.0 - 3790.0 Nota: Para uso general aplique este t orque de ensamble, si no existe una especificación contraria.
TORQUE DE SERVICIO PARA PERNOS P ERNOS MILIMÉTRICOS Clase de Resistencia
Diámetro Nominal 5 6 7 8
Paso de la Rosca 0.8 1.001.00 1.00
5.8 Decanewtons metro 0.26 - 0.35 0.45 - 0.60 0.73 - 1.00 1.20 - 1.60
8.8 Decanewtons metro 0.39 - 0.52 0.67 - 0.91 1.10 - 1.50 1.80 - 2.40
10.9 Decanewtons metro 0.56 - 0.77 0.98 - 1.34 1.60 - 2.20 2.60 - 3.50
990
16 18 18 20 20 22 22 24 24 27
2.00 1.50 2.50 1.50 2.50 1.50 2.50 2.00 3.00 3.00
9.10 - 12.50 14.40 - 19.80 12.60 - 17.40 20.10 - 27.50 18.00 - 24.50 27.40 - 37.30 24.80 - 33.80 34.00 - 46.40 31.00 - 42.20 45.90 - 62.60
13.80 - 18.90 21.80 - 29.70 19.10 - 26.10 30.40 - 41.40 27.10 - 37.00 41.20 - 56.20 37.30 - 50.90 51.30 - 70.00 46.70 - 63.70 69.20 - 94.40
20.40 - 27.80 32.00 - 43.60 28.10 - 38.40 44.60 - 60.90 39.90 - 54.40 60.50 - 82.60 54.80 - 74.80 75.30 - 102.70 68.60 - 93.60 101.70 - 138.60
Un Decanewton o daNewton (dN) es aproximadamente igual a un kilogramo Se debe tener en cuenta que los torquímetros deben estar correctamente calibrados por una entidad acreditada para este fin. El uso prolongado, el mal trato y los golpes pueden desajustarlos con lo cual obtenemos lecturas erróneas.
TABLA 1.2 DESIGNACION DE LA CALIDAD DEL MATERIAL DEL TORNILLO SEGÚN DIN 267 TIPO DE COMPOSICION ACERO En % de C
MARCA EN EL TORNILLO
DESIGNACION SEGÚN PROPIEDAD DE RESISTENCIA DEL MATERIAL
A C I T S I R E T C A R A C A C R A M
4A 4D 4P 4S 5D 5S 6D 6S 6G 8G 10 K 12 K
A C I T S I R E T C A R A C A R F I C
N O I C C A R T A 2 L m A m A I / C p K N E T S I S E R
34 4
40
5
50
6
60
8 10 12
80 100 120
Y A I C N E U L F A L A O T R N A E P I A M C A I T G R S I A R L E A T C A R A C A R T E L
A I C N E U L 2 F m E m D / E p T I K M I L
% N E O T N E I M A G R A L A
A D P S D S D S G G K K
20 21 21 32 28 40 36 48 54 64 90 108
30 25 14 22 10 18 8 12 12 8 8
Los tornillos hexagonales, I HASTA 0,25 tuercas, y tornillo cabeza cilíndrica II 0.25 .....0,50 con hexágono interior a partir de III 0,30 .....0,50 M5 y de resistencia a la tracción de 60 IV HASTA 0,50 2 Kp/mm tienen Materiales segú que llevar marca de fabrica y de DIN características de resistencia sobre la cabeza . También pueden llevar los símbolos del fabricante I I 9S20 En caso de faltar I 9SPb23 sitio para imprimir I las marcas, se I St 34 I puede usar los I St37 I siguientes I Cq15 I a IV símbolos: I Cq22 8G I a IV II MRSt50 10K II a IV II MRSt60 12K I a IV III Cq35 Las tuercas con I a IV III Cq45 rosca a la III a IV IV 34Cr4 izquierda van IV 41Cr4 IV dotadas de IV 34CrMo4 IV muescas o IV 42CrMo4 ranuras
OBSERVACIONES 1.
1.
La designación abreviada de la resistencia del material de los tornillos (calidad del acero), permite obtener la resistencia a la tracción tracción multiplicando multiplicando el primero de los dos dígitos utilizados por 10, el resultado resultado queda expresado en kp/mm2. 2 Ejemplo 8 G 8 x10 = 80 kp/mm de resistencia a la tracción del acero en que e stá fabricado el tornillo que lleva esta marca en su cabeza. La designación y especificación completa de un tornillo es como se indica a continuación:
TORNILLO HEXAGONAL M 12 x 50 x 25 DIN 931
–m
5D
TABLA 1.3 DESIGNACION Y MARCAS EN TORNILLOS Y TUERCAS PRODUCIDOS POR AMERICAN SCREW SEGÚN SAE Y ASTM
a c r a m
especificación
Material
Medidas del tornillo pulgadas
a b e u r p e d a g r a C
n ó i c c a r t a l a a i c n e t s i s e R
En Lb / pulg SAE Grado 1 AS
AS
ASTM - A307
SAE Grado 2
SAE Grado 5 AS ASTM - A449
AS
ASTM - A325 tipo 1 SAE grado 8
AS
ASTM - A354 Grado BD
Acero de bajo carbono Acero de bajo carbono
2
a b e u r p e d a g r a C
n ó i c c a r t a l a i c n e t s i s e R
2
Kp/mm
a b e u r p e d a g r a C
n ó i c c a r t a l a a i c n e t s i s e R
MPa o 2 N/mm
1/4 a 1 1/2
33.000
60.000
23
42
227
414
1/4 a 1 1/2
33.000
60.000
23
42
227
414
1 1/2 a 4
55.000
39
379
1/4 a 3/4
55.000
74.000
39
52
379
510
3/4 a 1 1/2
33.000
60.000
23
42
227
414
1/4 a 1
85.000
120.000
60
84
586
827
1 a 1 1/2
74.000
105.000
2352
74
510
724
1/4 a 1
85.000
120.000
60
84
586
827
1 a 1 1/2
74.000
105.000
52
74
510
724
1 1/2 a 3
55.000
90.000
39
63
379
620
Acero de medio carbono
1/4 a 1 1/2
85.000
120.000
60
84
586
827
1/4 a 1 1/2
74.000
105.000
52
74
510
724
Acero aleado templado y revenido
1/4 a 1 1/2
120.000
150.000
84
105
827
1.034
1/4 a 1 1/2
120.000
150.000
84
105
827
Acero de medio carbono templado y revenido
Fuente: Departamento ingeniería American Screw (Chile) S.A.
1.034
TORQUE Y FUERZA REALIZADA POR TORNILLO METRICOS PARA LAS DIVERSAS CALIDADES DE MATERIALES (ACEROS) SEGÚN NORMAS ISO DESDE M1,6 HASTA M 52
TABLA 1.4 l m e m o e l d l d m i s m n n o n r m a r e r e o m a t e l o t n c a l o E e z i s m r e n á t b i r a n a D t o P E c
3.6
4.6
4.8
5.6
5.8
6.6
σB 34 C Kp m
σF 20 T kp.
σB 40 C Kp m
σF 24 T kp.
σB 40 C Kp m
σF 32 T kp.
σB 50 C Kp m
σF 30 T kp.
σB 50 C Kp m
σF 40 T kp.
σB 60 C Kp m
σF 36 T Kp.
3,2
0,005
17,5
0,006
21
0,009
28
0,008
26
0.011
35
0,010
31
0,40
4
0,011
29
0,013
35
0,018
47
0,016
44
0,022
58
0,020
52
2,5 0,45
5
0,021
50
0,025
60
0,033
80
0,031
75
0,042
100
0,038
90
5,5
0,04
72
0,046
87
0,061
116
0,066
103
0,077
145
0,069
130
6
0,06
98
0,072
118
0,096
153
0,090
148
0,12
197
0,10
177
1,6 0,35 2 3
0,50
3,5 0,60 4
0,70
7
0,09
131
0,11
158
0,15
211
0,14
197
0,18
263 263
0,16
237
5
0,80
8
0,18
213
0,21
255
0,29
341
0,27
316
0,36
426 426
0,32
383
6
1,00
10
0,31
301
0,37
361
0,50
482
0,46
451
0,62
602
0,56
542
7
1,00
11
0,50
433
0,60
520
0,81
693
0,75
650
1,01
867
0,91
780
8
1,25
13
0,74
548
0,69
658
1,18
878
1,11
823
1,48
1097
1,33
987
9
1,25
16
1,12
721
1,3
867
1,8
1154
1,68
1082
2,2
1143
2,02
1299
10
1,50
17
1,49
866
1,7
1042
2,3
1389
2,2
1303
2,9
1737
2,5
1563
11
1,50
19
2,0
1081
2,4
1297
3,2
1730
3,0
1621
4,0
2162 2162
3,6
1946
12
1,75
19
2,5
1262
3,0
1514
4,0
2019
3,8
1893
5,0
2524 2524
4,5
2272
14
2,00
22
4,0
1725
4,8
2070
6,4
2760
6,0
2587
8,0
3450 3450
7,2
3105
16
2,00
24
6
2356
7,3
2827
9,7
3770
9,1
3534
12,2
4712
11
4241
18
2,50
27
8,3
2881
10
3457
13
4610
12,4
4322
16,6
5762
15
5186
20
2,50
30
12
3675
14,3
4410
19
6660
18
5512
24
7350
21,4
6615
22
2,50
32
16
4543
19
5452
25,5
7270
24
6815
32
9087
28,6
8178
24
3,00
36
20,5
5293
24,6
6352
33
8470
30,7
7940
41
10587
37
9528
27
3,00
41
30
6874
36
8249
48
10999
45
10311
60
13749
54
12374
30
3,50
46
37,5
8437
45
10125
60
13500
66
12656
75
16875
67
15187 15187
33
3,50
50
55
10437
66
12524
88
16699
82
15555
110
20874
99
18786
36
4,00
55
71,5
12249
85,5
14696
114
19598
107
18373
143
24498
129
22048
39
4,00
60
92
14625
110
17550
147
23400
137
21937 21937
184
29250
166
26325 26325
42
4,50
65
114
16612
136
20174
182
26899
171
26616 26616
228
33624
205
30261 30261
45
4,50
70
142
19561
170
23473
227
31298
213
29342 29342
284
39123
255
35210 35210
48
5,00
75
172
22062
205
26474
274
35299
267
33093 33093
343
44124
309
39711 39711
52
5,00
80
220
26311
263
31574
351
42098
329
39467 39467
439
52623
395
47360 47360
OBSERVACIONES ♦
La calidad del material del tornillo según ISO se expresa por dígitos separados por un punto, el primer dígito o grupo 2 de dígitos multiplicado por 10 expresa la resistencia a la ruptura del acero en kp/mm , el segundo dimito multiplicado por el primer dígito o grupo de dígitos expresa el limite de fluencia del acero del tornillo.
♦
Los valores de torque ( C )aplicados al tornillo y de la fuerza ( T ) de apriete que generará (tracción en el tornillo), han sido determinados para un esfuerzo admisible del material del tornillo igual a 0,75 del esfuerzo en el límite de fluencia, y para un coeficiente de rozamiento entre tornillo y tuerca deµ = 0,12 , que corresponde a un montaje con grasa o filetes con poca rugosidad
♦
Los valores de σB y σF están expresados en kp/mm
♦
Los valores señalados en esta tabla corresponden a cálculos y resultados realizados por FACOM
2
TORQUE Y FUERZA REALIZADA POR TORNILLO METRICOS PARA LAS DIVERSAS CALIDADES DE MATERIALES (ACEROS) SEGÚN NORMAS ISO DESDE M1,6 HASTA M 52
TABLA 1.4.1 (continuación ) l e d o r t e m á i D
e o d l l i s n r m a r o m a t c o n e s E t r a n P E
6.8 σB 60 C Kp m
1,6 0,35 3,2 0.013 2
6.9
8.8
10.9 σB σF 100 90 C T Kp Kp. m
12.9 σB σF 120 108 C T Kp m Kp.
14.9 σB σF 140 126 C T Kp Kp. m
σF 48 T Kp.
σB 60 C Kp m
σF 54 T Kp.
σB 80 C Kp m
σF 64 T Kp.
42
0.015
47
0.018
56
0.029
78
0.03
94
0.03
110
0,40
4
0.027
70
0.030
79
0.036
94
0.050
132
0.06
158
0.07
185
2,5 0,45
5
0.050
120
0.057
135
0.067
160
0.095
225
0.11
270
0.13
315
0,50 5,5 0.092
174
0.10
195
0.12
232
0.17
326
0.20
391
0.24 0.24
456
3
3,5 0,60
6
0.14
237
0.16
266
0.19
316
0.27
444
0.32
533
0.37
622
4
0,70
7
0.22
316
0.25
356
0.3
422
0.42
593
0.50
712
0.59
830 830
5
0,80
8
0.43
511
0.48
575
0.57
682
0.81
959
0.97
1160
1.14
1342
6
1,00 10
0.74
723
0.84
813
0.99
964
1.40
1355
1.68
1626
1.96
1897
7
1,00 11
1.21
1040
1.36
1170
1.62
1387
2.27
1951
2.7
2341
3.1
2732
8
1,25 13
1.78
1316
2
1481
2.37
1755
3.3
2469
4.0
2963
4.6
3456
9
1,25 16
2.7
1732
3
1948
3.6
2309
5.0
3248
6.0
3897
7.0
4547
10 1,50 17
3.5
2084
4
2345
4.7
2779
6.7
3909
8.0
4690
9.4
5472
11 1,50 19
4.8
2594 2594
5.5
2919
6.5 6.5
3459
9.1
4865
11
5838
13
6811
12 1,75 19
6.0
3029
6.3
3408
8.1
4039
11.4
5680
13.7
6817
16
7953
14 2,00 22
9.6
4140
11
4657
13
5520
18.1
7762
22
9315
25
10867
16 2,00 24
14.6
5554
15.5
6361
19.5
7539
27.5
10603
33
12723
38.5
14844
18 2,50 27
20
6914
22
7779
26.5
9220
37.4
12965
45
15558
52
18151
20 2,50 30
29
8820
32
9922
38
11760
53
16537
64
19845
75
23152
22 2,50 32
38
10904
43
12267
51
14539
72
20445
86
24535
100
28624
24 3,00 36
49
12704
55
14292
66
16939
92
23820
111
28565
129
33349
27 3,00 41
72
16499
81
18561
96
21998
135
30935
162
37122
189
43309
30 3,50 46
90
20250
101
22781
120
27000
169
37968
202
45562
236
53156
33 3,50 50
132
25048
148
28180
176
33398
247
46966
297
56359
346
65753
36 4,00 55
171
29397
192
33072
229
39196
321
55120
385
66144
449
77168
39 4,00 60
220
35100
248
39487
294
46800
413
65812
496
78975
579
92137
42 4,50 65
274
40346 40346
328
45392
364
53798
513
75654
615
90784
718
105915
45 4,50 70
341
46947
383
52816
454
62596
638
88026
766
105632
894
123237
48 5,00 75
412
52949
464
59567
549
70598
772
99279
926
119135 119135 1081 138990
52 5,00 80
526
63147
592
71041
702
84197
987
118402
1185
142082 1382 165762
OBSERVACIONES ♦
♦
♦ ♦
La calidad del material del tornillo según ISO se expresa por dígitos separados por u n punto, el primer dígito o grupo de 2 dígitos multiplicado por 10 expresa la resistencia a la ruptura del acero en Kp/mm , el segundo dimito multiplicado por el primer dígito o grupo de dígitos expresa el limite de fluencia del acero del tornillo. Los valores de torque ( C )aplicados al tornillo y de la fuerza ( T ) de apriete que generará (tracción en el tornillo), han sido determinados para un esfuerzo admisible del material del tornillo igual a 0,75 del esfuerzo en el límite de fluencia, y para un coeficiente de rozamiento entre tornillo y tuerca deµ = 0,12 , que corresponde a un montaje con grasa o filetes con poca rugosidad. 2 Los valores de σB y σF están expresados en Kp/mm Los valores señalados en esta tabla corresponden a cálculos y resultados realizados por FACOM
TABLA 1.5
Marca A. S. Para tornillos según INN y ASTM
A.S. 34 / 20
ESPECIFICACION DE LA CALIDAD DEL MATERIAL DE TORNILLOS SEGÚN LAS NORMAS INN CON SUS EQUIVALENCIAS Y PROPIEDADES MECANICAS SEGÚN AMERICAN SCREW (a.s.)
a i c 2 n a 2 a l i m c a n m e u o m l n a ó m f m i / e i / c t m e n p c p s i a K d í K i s n r e í t B e t m F R m σ i σ m í L
Dureza
Especificación según normas equivalentes O E D . A A . R S G
. O . S . I E S A L C
M T S A
Para requerimientos menores aplicaciones mecánicas de baja resistencia motores eléctricos línea blanca electrónica usos generales
34 20
53 –70 HRB
A.S. 42 / 23
3.6
J 429 42
23
70 – 95 HRB
Grado 1 ¼ a 1 ½”
A 307 4.6
Grado AyB
A.S. 80 / 64 80
64
Hasta 1”, 80
A.S. A 325
De
0 a 1”, 65
1 1/8” a 1 ½” ,
De
74
1 1/8” a 1 1/2”, 57
A.S. A 490 105
81
22 – 32 HRC
J 429 Grado 5
8.8
23 – 35 HRc de A 325
19 – 31 HRc
32 – 38 HRc
A 490
A.S. 105 / 88 105
88
A 449
Hasta 1”
1 1/8 a 1 ½”
31 – 38 HRc
Grado 8
10.9
ALGUNOS USOS RECOMENDADOS
Para requerimientos de resistencia media en construcción de máquinas livianas En piezas Automotrices no afectas a fuertes tensiones Maquinas agrícolas Estructuras livianas Para requerimientos de alta resistencia a la tracción como en ruedas de vehículos, partes de motores de tracción, cajas de cambio, maquinas herramientas, matrices, y maquinaria industrial (compresores, reductores, tec.) Para requerimientos de alta resistencia a la tracción y otros especialmente para juntas estructurales exigidas mecánicamente Debe trabajar con tuercas y golillas de la misma calidad Para requerimientos de alta resistencia a la tracción y altas temperaturas, Deben trabajar con tuercas y golillas de la misma calidad Para requerimientos de alta resistencia a la tracción , flexión y cizalle. Culatas de motores de explosión, paquetes de resortes, tornillos para ruedas en vehículos pesados , bielas , etc.
1.6.4 MÉTODOS PARA LA APLICACIÓN DEL TORQUE EN UN TORNILLO Primer método
Utilización de llaves con una determinada brazo de palanca
Corresponde al sistema más más utilizado y se basa en la longitud adecuada adecuada de los brazos de palanca de las llaves, considerando una fuerza máxima promedio que puede ejercer un operario al manipularla.(30 Kp utilizando una sola mano, 45 Kp con ambas manos, 60 a 80 Kp cuando se aplica el peso del cuerpo)
Figura 1.38 Diversos tipos de llaves que usan el método del brazo de palanca de la llave 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.
Llave de percusión percusión o impacto mediante mazo Llave de boca simple Llave de boca doble Llave de vaso hexagonal Llave estrella simple Llave estrella doble acodada acodada Llave estrella doble recta Llave estrella tipo chicharra o con trinquete Llave de gancho para tuerca ranurada. Llave de pitón para tuercas con agujeros laterales Llave para tornillos con hexágono interior tipo allen
Este método es demasiado demasiado estimativo, estimativo, sin embargo embargo se se utiliza para uniones uniones atornilladas atornilladas de menor importancia, debiéndose resaltar que la magnitud magnitud del del brazo de palanca palanca no se se debe adulterar pues esto cambiará el torque aplicado.(La figura muestra ejemplos de tipos de llaves con brazo de palanca)
Segundo método
Utilización de llaves de torque o llaves dinamométricas
Corresponde al método método más técnico y rápido para para realizar realizar el apriete correcto de de un tornillo, tornillo, para generar el torque normalmente normalmente se utiliza una llave con un indicador que señala el torque aplicado ( llaves de torque dinamométricas ) o bien pueden ser con un selector de torque que permite seleccionarlo antes de realizar el apriete, llegando liberando la acción de apriete cuando al tornillo se le ha aplicado el torque seleccionado. seleccionado.
Figura 1.39 Herramientas para apretar tornillos y tuercas con indicador o limitador de torque 1.
Destornillador con torque de apriete
3. Llave de torque
5.
Destornillador de percusión
2.
Llave de torque ajustable con limitador de torque
Tercer método
4.Destornillador eléctrico para diversos tipos de cabezas de tornillos
de accionamiento neumático con limitador de torque
Por medición del alargamiento elástico del tornillo
Corresponde a un método técnico que se debe utilizar cuando sea necesario realizar un apriete correcto y la capacidad de las llaves de torque disponibles disponibles sea insuficiente. Consiste básicamente básicamente en determinar determinar el alargamiento alargamiento que debe producirse cuando el tornillo tornillo este bajo la acción de la fuerza de apriete, su cálculo se realiza mediante mediante la expresión
PxL Δ=
Ecuación 1.1 SxE
con
P=
σxS
ecuación 1.2
En las fórmulas, Δ P S E σ L
= = = = = =
Alargamiento en mm Carga máxima a aplicar en el tornillo en kp 2 Sección o área área del núcleo núcleo del tornillo en mm 2 Módulo de elasticidad del material del tornillo ( 21.000 kp/mm para acero) 2 Esfuerzo máximo admisible para el material del tornillo en kp/mm Longitud del tornillo en la zona de tracción tracción en mm
Una vez calculado el alargamiento, alargamiento, esté se verifica mediante un instrumento adecuado (comparador de carátula)
Figura 1.40 Medición del alargamiento del tornillo para aplicar el torque o fuerza de seguridad
Cuarto método.
Midiendo el giro angular de la llave
Este método mide el ángulo de giro giro máximo que se debe girar la llave para que sea aplicada la máxima máxima fuerza admisible sobre el tornillo. Este ángulo se calcula mediante la siguiente expresión: φ = (360° σ L ) / p E
Ecuación 1.3
φ; Es el ángulo de giro de la llave durante el apriete en ° 2 σ; Es el Esfuerzo admisible admisible de tracción tracción en kp/mm
L Largo inicial del cuerpo del tornillo mm
φ
P; paso de la rosca en mm E; Módulo de elasticidad del material del tornillo kp /mm2
Figura 1.41 ángulo de apriete
1.6.5 CALCULO DEL TORQUE DE APRIETE DE UN TORNILLO Los torque de apriete recomendados en las tablas 1.1 , 1.4, 1.4.1 y 1.5 , son torque para condiciones determinadas determinadas de tamaños, diámetros, diámetros, calidades de tornillos y coeficientes de roce., si alguna información no aparece en la tabla, se puede determinar el torque máximo a aplicar mediante calculo matemático matemático , a través de la expresión: T = P ( h / 2π + μ d / 2 cos β + μ c D )
con
ecuación 1.4
P=σx S
T = P = H = d = β = μ = μc =
Torque de apriete apriete máximo máximo a aplicar aplicar al tornillo tornillo Kp mm Carga máxima a aplicar en el tornillo en kp Paso del tornillo en mm Diámetro nominal del tornillo (diámetro exterior) mm Semi ángulo del filete de la rosca (roscas métricas, ISO y UN 30°, ) Coeficiente de roce roce entre entre los filetes de de la rosca del tornillo y de la tuerca tuerca Coeficiente de roce entre entre la superficie frontal de la tuerca y la arandela arandela (o tornillo) D = Diámetro medio de la superficie de roce roce entre tuerca tuerca y arandela arandela (o tornillo) mm mm 2 S = Sección o área área del núcleo del tornillo tornillo en mm σ = Esfuerzo máximo admisible para el material material del del tornillo en kp/mm kp/mm2 Valores recomendados:
μ= μ= μ= σ=
0,3 filetes sin lubricar 0,17 filetes lubricados con grasa 0,08 filetes lubricados con molycote molycote (grasa (grasa con con disulfuro disulfuro de molibdeno) molibdeno) Máximo, 75% del del esfuerzo en el límite de fluencia.
1.6.6RECOMENDACIONES GENERALES PARA FIJACIONES CON TORNILLOS
Antes de apretar, determine el torque t orque máximo sobre el tornillo
Seleccione las llaves específicas para cada tarea
Examine el estado de los tornillos y tuercas, desestimando aquellos que se encuentre dañados Los tornillos sometidos a grandes esfuerzos después de un tiempo sufren alargamiento alargamiento permanentes, por lo tanto se fatigan y no deben ser reutilizados. Los esfuerzos o fuerzas de apriete son soportados por todos los componentes que conforma la unión, se debe tener presente una longitud mínima de contacto entre el tornillo y la perforación roscada, lo que depende del material de la perforación roscada y del material del tornillo ( ver tablas respectivas ).
Para uniones con tornillo y tuercas de acero ( también perforaciones roscadas en acero ), se recomienda un mínimo equivalente a una vez el diámetro, para tornillos de acero con carcaza de aluminio dos veces el diámetro del tornillo, etc., en caso contrario se vencerá la resistencia del material, deteriorando la rosca.
Considere los elementos o sistemas utilizados para asegurar la unión evitando que se aflojen durante el funcionamiento de la máquina, además de los señalados en la actualidad se utilizan adhesivos traba - tornillos
En caso de romper un tornillo, utilice para su extracción un extractor de espárragos o tornillos rotos y el procedimiento adecuado.
En caso de tener tuercas agripadas, utilice un rompe-tuercas para aflojar la unión.
1.6.6 FALLAS EN LOS SISTEMAS DE FIJACIÓN CON UNIONES ROSCADAS Y SUS SOLUCIONES Las uniones roscadas mediante tornillos suelen funcionar en forma eficiente durante mucho tiempo, siempre que estén correctamente correctamente seleccionados y montados . Fallas típicas de uniones roscadas y sus soluciones :
AFLOJAMIENTO DE LA UNIÓN. SOLUCIÓN
Apretar con el torque adecuado Utilizar los sistemas de seguridad contra el giro Utilizar arandelas elásticas que no estén vencidas Utilizar traba química contra el giro Evitar la lubricación o presencia de aceite en la zona de apriete. Los tornillos aprietan por roce Utilizar tornillo que no estén vencidos o fatigados Apretar según un orden correcto cuando cuando son varios los tornillos tornillos que realizan el trabajo .La figura 16 16 muestra cual es el orden correcto para varias situaciones. Dar reapriete de los tornillos con cierta frecuencia en el caso de uniones sometidas a presión Utilizar pasos de roscas más finos ( No cambiar el paso de la rosca en las uniones )
Figura 1.42 Orden de apriete de los tornillos para diversas situaciones de montaje.
LOS TORNILLOS DE CORTAN SOLUCIÓN
Reemplazar todos los tornillos usados por tornillos nuevos Revisar que el material de los tornillos corresponda a lo especificado Aplicar el torque correcto con llaves de torque Apretar en forma pareja cada tornillo de la unión y en el orden secuencial señalado en la figura
LOS TORNILLOS ROTOS QUEDAN ALOJADOS EN SUS AGUJEROS SOLUCIÓN Extraer los tornillos con extractores de machos, siguiendo el procedimiento siguiente.
1. Seleccione el tamaño del extractor de acuerdo al tamaño de la rosca 2. Seleccione el tamaño de la broca de acuerdo al tamaño del extractor extractor y perfore en el centro al tornillo que quedo atrapado. 3. Introduzca el extractor girándolo en sentido contrario a la hélice del tornillo atrapado. 4. revise el agujero roscado y repase si es necesario.
LAS TUERCAS ESTÁN AGRIPADAS Y SE HAN RODADO SUS ENTRECARAS SOLUCIÓN 1. Rompa la tuerca utilizando un rompe-tuercas de tamaño adecuado. 2. En el caso de uniones de menor importancia, se puede aceitar la tuerca para evitar su oxidación 3. En el caso de Uniones sometidas a temperatura, temperatura, utilizar tuercas de material adecuado adecuado ( por ejemplo de bronce )
