Tornillos Usos y Aplicaciones

TORNILLOS USOS Y APLICACIONES APLICACIONES

1. Finalidad de las uniones con tornillos

Uniones atornilladas son uniones soltables, en las cuales se unen dos o varias piezas sueltas a través de elementos de unión estandarizados - tornillos y tuercas o se unen directamente.

Figura 1 - Unión atornillada Las uniones atornilladas se elaboran con el fin de - mantener en la posición deseada las piezas que se van a unir - crear la fuerza necesaria para la unión y de mantener la misma por el tiempo necesario - transmitir movimientos y fuerzas de piezas constructivas. Cuando existe el peligro de que la unión atornillada se suelte através de cargas dinámicas (sacudidas, vibraciones), se asegura entonces con seguros helicoidales contra la autoseparación. Uniones atornilladas con rosca fina y uniones atornilladas que se aprietan automáticamente através del sentido de giro de las piezas en caso de carga (por ej: el portabrocas en el taladro de mano) no necesitan ningún seguro.

2. Tipos seleccionados de tornillos

Tornillos de acero se emplean en la construcción de máquinas, construcción de acero, construcción de barcos y de aviones a causa de su resistencia y tenacidad.

Ellos reciben de acuerdo a la necesidad recubrimientos galvánicos de cadmio, cinc, cobre o latón. Tornillos de cobre, latón y de metal ligero se emplean en instalaciones electrotécnicas a causa de su conductibilidad eléctrica y de su comportamiento favorable contra la corrosión. Tornillos hexagonales Empleo en las construcciones de acero y en la construcción de máquinas en general. Los tipos se diferencian entre sí através de las longitudes de rosca diferentes y tamaños en las roscas ordinarias métricas - ISO y las roscas finas métricas - ISO. Ejemplo de denominación: Tornillo hexagonal M6 x 20 - diámetro nominal de la rosca ordinaria - longitud de roscado (sin cabeza) 20 mm

métrica

-

ISO

6

mm

Figura 2 - Tornillos hexagonales 1. diámetro nominal 2. longitud de enroscamiento Tornillos avellanados Empleo en máquinas e instalaciones, donde por cuestiones de seguridad no puede sobresalir ninguna cabeza de tornillo sobre la pieza constructiva. Los tipos de acabado se diferencian entre si através de las longitudes roscadas diferentes y tamaños en las roscas ordinarias ordinaria s - ISO, así como através de las formas de la ranura ranu ra y de las formas del área de cubrimiento de las cabezas.

Ejemplo de denominación: Tornillo avellanado con ranura transversal M6 x 20 - diámetro nominal de la rosca ordinaria - longitud de enroscado (con cabeza) 20 mm

métrica

ISO

6

mm

Figura 3 - Tornillos avellanados 1.diámetronominal 2 longitud de enroscamiento Tornillos cilíndricos Empleo en la construcción ligera y en la construcción de máquinas en general. Los tipos de acabado se diferencian entre si através de las diferentes longitudes de la rosca y de los tamaños de las roscas ordinarias métricas ISO, así como através de la configuración de la cabeza. Tornillos cilíndricos con hexágono interior pueden soportar grandes fuerzas de apretamiento. Ejemplo de denominación: Tornillo cilíndrico con ranura transversal M6 x 20 - diámetro nominal de la rosca ordinaria - longitud de enroscado (sin cabeza) 20 mm

métrica

ISO

6

mm

Figura 4 - Tornillo cilíndrico 1.con ranura transversal 2 con borde hexagonal interior Otros tornillos con rosca métrica Empleo en la construcción de máquinas en general y en máquinas con fines especiales. Los tipos de acabado se diferencian entre sí através de la configuración diferente de la cabeza y del tamaño, así como através de diferentes tipos de prisioneros.

Figura 5 - Otros tornillos 1 pasador roscado, 2 tornillo con pivote, 3 tornillo moleteado, 4 tornillo anular, 5 tornillo de mariposa, 6 tornillo cuadrado Tornillos para chapa Empleo en la construcción de carrocerías y de recipientes, así como en la construcción ligera. El enroscado en pasadores cilíndricos (con punta) corta el mismo la contrarrosca en chapas blandas. Los tipos de acabado se diferencian en tamaño, longitud y en la forma de la cabeza. La rosca toma siempre toda la longitud del pasador (con punta) hasta la cabeza.

Figura 6 - Tornillos para chapa 1 tornillo redondo para chapa con ranura transversal, 2 tornillo alomado pulido para chapa con ranura en cruz, 3 tornillo avellanado con ranura transversal, 4 tornillo roscador métrico Tornillos para madera Empleo en las construcciones de madera. La rosca del tornillo en la pieza cónica del perno (punta) corta ella misma la contrarrosca en la madera. Los tipos se diferencian entre si en los tamaños, longitudes y en la forma de la cabeza. La rosca se encuentra solamente en la parte cónica del perno, una garganta cilíndrica se le une.

Figura 7 - Tornillos para madera 1 tornillo hexagonal para madera, 2 tornillo redondo para madera, 3 tornillo avellanado para madera

3. Tipos seleccionados de tuercas

Las tuercas se fabrican del mismo material que los tornillos. De la misma forma pueden recibir el mismo recubrimiento galvánico. Los tornillos y las tuercas deben ser del mismo material y deben tener el mismo recubrimiento para una unión atornillada exacta. Tuercas hexagonales Empleo en las construcciones de acero y en la construcción de máquinas en general. Los tipos de acabado se diferencian entre sí através de los tamaños de las roscas ordinarias métricas ISO o de las roscas finas, así como através de la configuración plana o ancha. Un tipo especial es la tuerca caperuza, la cual conforma la terminación exterior de una unión atornillada cuando existe peligro de lesionamiento o cuando se exige presencia decorativa.  Al mismo tiempo impide ella el ensuciamiento de la rosca.

Figura 8 – Tuercas 1 tuercas hexagonales 2 tuerca caperuza Tuercas moleteadas y tuercas de mariposa

Empleo en las piezas constructivas que son enroscadas con la mano sin otros medios auxiliares.

Figura 9 – Tuercas 1 tuerca moleteada 2 tuerca de mariposa Tuercas de dos agujeros y tuercas ranuradas Empleo principalmente en piezas constructivas electrotécnicas, cuando existe solamente poco espacio disponible y cuando la unión atornill ada es de difícil acceso.

Figura 10 – Tuercas

1.tuercasranuradas 2 tuerca de doble hueco

4 Tipos seleccionados de seguros helicoidales

Los seguros helicoidales pueden ser elaborados en arrastre de fuerza, arrastre de forma o en arrastre del material. Los seguros helicoidales, especialmente los pasadores de aletas, arandelas de muelle y las chapas de seguro dobladas se emplean solamente una vez. Luego del desmontaje de piezas constructivas y de su montaje nuevamente, se deben emplear elementos de seguridad nuevos, sin empleo. Elementos de seguridad que ya fueron utilizados no garantizan su función de seguridad, por razón de las deformaciones sufridas anteriormente. Seguros helicoidales de arrastre de fuerza Elementos de seguridad son principalmente anillos elásticos, arandelas de muelle y arandelas dentadas que mantienen una tensión de muelle insignificante entre el tornillo y la pieza constructiva o entre la tuerca y la pieza constructiva respectivamente. El tipo de bordes filosos en los anillos elásticos y en las arandelas dentadas activan un “fresado” del elemento de unión apretado, através de lo cual se impide que se suelte la unión por si sola. En los pernos roscados sobresalientes se puede asegurar la unión através de una contratuerca enroscada sobre la tuerca. La tuerca y la contratuerca se apretan una contra otra fijamente, de tal forma que el rozamiento en los flancos de las roscas, el cual es muy grande, impide la separación por sí sola.

Figura 11 - Seguro en arrastre de fuerza através de: 1 anillo elástico, 2 arandela dentada, 3 contratuerca, 4 arandela elástica Seguros helicoidales de arrastre de forma Elementos de seguridad son principalmente chapas de seguridad, arandelas de seguridad y tuercas de corona con pasadores de aletas, las cuales a causa de su forma impiden que se suelte la unión especialmente en los tornillos hexagonales. En las chapas y arandelas de seguridad se fijan los cierres o bordes martillándolos, por un lado al elemento constructivo, y por otro al elemento de unión. Cuando se emplean tuercas de corona se debe elaborar una perforación en el perno roscado, luego de apretar la tuerca para la introducción de un pasador de aletas.

Figura 12 - Seguro en arrastre de forma através de: 1 tuerca de corona con pasador de aletas, 2 chapa de seguridad con lóbulos Seguros helicoidales de arrastre del material Medios de seguridad son lacas o pastas, que se emplean principalmente para las uniones en grupos constructivos electrotécnicos y en la construcción de aparatos de precisión. Para cargas reducidas es un seguro suficiente completamente, el cual sirve al mismo tiempo como precinto contra la acción de ajenos.

Figura 13 - Seguro en arrastre del material através de laca:

1 en la cabezal del tornillo 2 en la tuerca para perforación de paso

para

perforación

básica

5. Tipos seleccionados de arandelas

Las arandelas se tienden bajo la cabeza del tornillo o bajo la tuerca, solamente cuando las capas planas no fueron trabajadas limpiamente - se deben apretar cabezas de tornillos o tuercas sobre huecos largos - se deben compensar áreas de capas apropiadas.

Figura 14 - Empleo de arandelas 1 arandela en 2 arandela de cuña en superficies inclinadas

un

hueco

largo

Las arandelas se fabrican del mismo material que los tornillos y pueden ser recubiertas galvánicamente de la misma forma. Los tipos de acabado se diferencian entre sí através del tamaño, el espesor y de las relaciones diferentes entre el diámetro de la perforación y el ancho del borde.

Figura 15 – Arandelas 1 arandelas comunes para tornillos y pasadores, 2 arandelas para suplementos de hueco largo, 3 arandela de cuna para suplementos inclinados, 4 arandelas para construcciones de acero

6. Tipos de las uniones atornilladas

Las uniones atornilladas se diferencian de acuerdo al tipo de elaboración de la unión, así como conforme a su función. Uniones atornilladas directamente Las piezas que se van a unir están previstas propiamente con roscas interiores y exteriores y se enroscan entre ellas directamente (directo), sin que se necesiten elementos de unión adicionales.

Figura 16 - Unión atornillada directa Uniones atornilladas indirectamente Las piezas que se van a unir se atornillan através de elementos de unión - tornillos y tuercas -, adicionalmente se pueden emplear elementos de seguridad y arandelas. Cuando una pieza constructiva ya tiene un roscado interior, se puede realizar esta unión atornillada através del tornillo, sin el empleo de una tuerca; este procedimiento se emplea especialmente en las piezas de trabajo que tienen paredes lo suficientemente fuertes.

Figura 17 - Unión atornillada indirecta Unión atornillada de fijación Las piezas constructivas se atornillan directa o indirectamente con la finalidad de la unión solamente. Como formas de rosca se emplean principalmente roscas de punta - roscas de punta métricas ISO o roscas Whitworth, las dos tienen una gran retención automática.

Figura 18 - Unión atornillada de fijación (rosca de punta) Unión atornillada de movimiento Las piezas constructivas se unen entre sí directamente con la finalidad de la unión con una transmisión de fuerza o de movimiento al mismo tiempo. Como formas de rosca se emplean las roscas de sierra, trapecio o redondas, las cuales tienen una retención automática reducida.

Figura 19 - Unión atornillada de movimiento 1 rosca redonda 2 rosca trapezoidal 3 rosca de sierra

7. Esfuerzo de uniones atornilladas

Uniones atornilladas se obtienen cuando dos piezas constructivas con una rosca interior y una rosca exterior respectivamente con las dimensiones iguales se juntan através del giro opuesto. Entre la rosca exterior y la rosca interior existe una unión de arrastre de forma entre los flancos de la rosca propiamente existe un arrastre de fuerza através del rozamiento, el cual impide que se suelte la unión por sí sola con el declive reducido de la rosca (retención automática). inclinación pequeña retención inclinación grande - retención automática pequeña

automática

grande

En las uniones atornilladas de fijación indirectas se presionan las piezas constructivas fijamente la una contra la otra, entre ellas se presenta una unión de arrastre de fuerza, através del prensado superficial. En caso de exceder la presión superficial entre las piezas constructivas unidas, através de fuerzas de funcionamiento muy grandes que actúan lateralmente, se

esfuerza el perno enroscado al cortamiento, el perno enroscado se somete a una “tensión de cizallamiento”.

Figura 20 - Tensión de cizallamiento en la unión atornillada de fijación 1 tensión de cizallamiento 2 prensado superficial através de la tensión previa 3 fuerzas activas laterales de servicio Cuando se apreta la unión atornillada de fijación se tiene una dilatación del perno enroscado, se presenta una “pretensión”. A causa de la elasticidad del perno enroscado, el cual actúa contrariamente a la dilatación, el perno presiona las piezas constructivas fijamente una contra otra. Si actúan fuerzas exteriores (fuerzas de presión o de tracción) en el sentido del eje longitudinal de la unión atornillada, se presenta la “tensión de servicio” además de la tensión previa. Fuerzas de tracctracción - actúan en el sentido de la tensión previa, la tensión en el perno aumenta.

Fuerzas de presión

- actúan contrariamente a la tensión previa, la tensión en el perno disminuye.

Figura 21 - Tensión de tracción en la unión atornillada de fijación 1 tensión previa 2 fuerzas de tracción de servicio

Figura 22 - Tensión de presión en la unión atornillada de fijación 1 tensión previa 2 fuerzas de presión de servicio Indicaciones - Las fuerzas de servicio conjuntamente con las fuerzas de tensión previas no pueden exceder la resistencia a la tracción máxima del perno, de lo contrario se rompe el perno. - Las fuerzas de presión de servicio no pueden levantar la tensión previa del perno helicoidal, de lo contrario se suelta la unión atornillada.

- Los apoyos inclinados de las cabezas de los tornillos originan una deformación del perno helicoidal, la cual puede conllevar al rompimiento del perno. Por eso deben estar los apoyos de las cabezas de los tornillos siempre llanos.

8. Herramientas

Figura 23 - Perforador, avellanador, macho de roscar, terraja Broca, avellanador, macho de roscar, terraja Se emplean diferentes tipos de brocas, avellanador de punta de 60°, juego de brocas y de machos de roscar tuercas para la elaboración de perforaciones de paso, así como de perforaciones roscadas. Las terrajas se emplean principalmente para rectificar tornillos o para la elaboración de machos roscados.

Terrajas de mano Se emplean terrajas de mano para roscas métricas mayores ISO (apartir de 12 mm de diámetro) para la elaboración de bulones roscados, así como terrajas de mano para roscas tubulares Whitworth para la elaboración de atornillamientos tubulares directamente.

Figura 24 - Terraja de mano Destornilladores Se emplean diferentes destornilladores para soltar y para apretar tornillos con ranura transversal o con ranura en cruz. Para tornillos de difícil acceso se emplean también destornilladores angulados. El juego entre el espesor del filo y la ranura puede ser poco solamente - el ancho del filo debe ser algo mas pequeño que el diámetro de la cabeza del tornillo.

Figura 25 - Destornillador Llaves de boca Se emplean diferentes tamaños de llaves de boca estandarizadas para apretar y soltar tornillos hexagonales y tuercas hexagonales. La longitud de la llave de boca esta dimensionada de tal forma, que de acuerdo a la relación de la fuerza del brazo promedia del hombre y del diámetro nominal de la rosca, no se excedan las tensiones de cizallamiento admisibles durante el apretamiento. Nunca se pueden prolongar las llaves de boca através de tubos, con el fin de aumentar la fuerza de apriete. La unión atornillada se tensiona demasiado através de esto. Diámetro nominal de la rosca

M4 M5 M6 M8 M10 M12 M16 M20

 Amplitud de la llave de boca en mm 7

8

10 13 17

19

24

30

Figura 26 - Llave de boca Llave de boca estrellada Se emplean diferentes tamaños de llaves de boca estrelladas rectas y anguladas para apretar y soltar tornillos hexagonales y tuercas hexagonales bajo exigencias de resistencia mas elevadas.

Figura 27 - Llave de estrella Llave de vaso Se emplean llaves de vaso de diferentes tamaños en tornillos hexagonales y tuercas hexagonales, cuando éstos son accesibles solamente en sentido axial.

Figura 28 - Llave de vaso Llave macho hexagonal Se emplean diferentes tamaños de llaves macho hexagonales (llaves de Imbus) para soltar y apretar tornillos hexagonales interiores.

Figura 29 - Llave macho hexagonal Llaves graduables para tornillos Se emplean estas llaves para tornillos en los tornillos hexagonales y tuercas hexagonales, cuando se tienen cabezas de tamaños diferentes y no se tiene a disposición un juego de llaves de boca. Una llave graduable para tornillos reemplaza un juego de llaves de boca en un campo de dimensionamiento determinado, pero es pesada e inmanejable.

Figura 30 - Llave regulable para tornillos Llave dinamométrica Se emplean diferentes tipos de llaves dinamométricas, cuando se deben realizar uniones atornilladas de alta resistencia con un momento de apriete exacto (momento de giro), o cuando varias uniones atornilladas en una pieza constructiva deben tener la misma tensión. El momento de giro puede ser leído en una escala durante el apriete.

Figura 31 - Llave de momento de giro  Aprieta-tuercas eléctrico Los aprieta-tuercas eléctricos se emplean en la producción masiva. Através de diferentes juegos de copas se pueden apretar diferentes tipos de tornillos o de tuercas. Los aprieta-tuercas eléctricos pueden ser equipados con un dispositivo de ajuste del momento de giro.

Figura 32 - Aprieta-tuercas eléctrico