¿Alguna vez se ha preguntado por qué algunos tornillos parecen durar para siempre mientras que otros se aflojan y fallan? Este artículo explora el fascinante mundo de los tornillos, desde los diminutos elementos de fijación de los artilugios hasta los robustos pernos de la construcción. Conozca los distintos tipos de tornillos y los secretos de sus eficaces métodos de apriete. Descubra cómo elegir el tornillo y la técnica de apriete adecuados puede garantizar la durabilidad y fiabilidad de sus proyectos. Tanto si es un aficionado al bricolaje como un profesional, esta guía le ofrece información esencial para evitar fallos en los tornillos y conseguir un apriete perfecto en todo momento.
Tornillos grandes y pequeños
Los tornillos se conocen con diversos nombres, como tornillos, pernos, remaches, varillas roscadas, tornillos, tornillos pequeños, tornillos con clavos pequeños y otros. Los hay de distintos tamaños y, con la tecnología moderna, se pueden fabricar tornillos de 1 milímetro o incluso menos.
Los tornillos pequeños, de 0,5 milímetros o menos, se utilizan habitualmente en relojes de pulsera, ordenadores y teléfonos móviles. Por otro lado, los tornillos grandes se utilizan generalmente en la construcción o la construcción de puentes y pueden tener un grosor de hasta 50 milímetros, o incluso una anchura de 100 o 200 milímetros, dependiendo de los requisitos.
Tipos de tornillos
Los tornillos son componentes integrales de fijación en diversas industrias, con una gama cada vez más amplia de diseños desarrollados por fabricantes de todo el mundo para satisfacer las necesidades específicas de cada aplicación.
En general, se clasifican en dos categorías principales: tornillos hembra (que incluyen tuercas) y tornillos macho (que engloban tornillos, tornillos de máquina, tornillos prisioneros, tornillos de plomo, tornillos para madera y otros). Esta clasificación se basa en su método de acoplamiento y en sus características de carga.
Los tornillos de máquina se pueden clasificar en función de la configuración de su cabeza: cabeza plana, cabeza redonda, cabeza ovalada, cabeza plana, cabeza cilíndrica y cabeza hueca. Estas variantes responden a distintos fines funcionales y estéticos. Además, los tipos de accionamiento como ranurado, Phillips, Pozidriv, Torx y hexagonal están diseñados para adaptarse a requisitos específicos de herramientas y par de apriete.
Los pernos, aunque similares a los tornillos, suelen estar diseñados para aplicaciones de mayor capacidad de carga. Suelen tener cabeza hexagonal para aumentar el par de apriete, pero también se utilizan pernos de cabeza cuadrada, cabeza de carro (redondos con cuello cuadrado) y cabeza en T en casos concretos. La elección de la cabeza del tornillo depende de factores como el método de instalación, la distribución de la carga y la accesibilidad.
En consecuencia, los diseños de las tuercas varían para complementar los distintos tipos de tornillos y pernos. Las configuraciones más comunes incluyen tuercas hexagonales, cuadradas, de mariposa, de sombrerete y de brida. En la selección del tipo de tuerca influyen factores como la distribución de la carga, la resistencia a las vibraciones y la facilidad de instalación o desmontaje.
Los tornillos se diferencian aún más en función de su aplicación prevista en diversas industrias. Por ejemplo:
Los materiales, revestimientos y características de diseño específicas de estos tornillos se adaptan para cumplir los requisitos de rendimiento, las normas reglamentarias y las condiciones medioambientales de sus respectivos sectores.
Especificaciones de los tornillos
En Japón, los tamaños de los tornillos cumplen estrictamente la normativa ISO (Organización Internacional de Normalización), lo que garantiza unas dimensiones uniformes en todo el país. Esta normalización se implantó inicialmente para promover la coherencia mundial en las especificaciones de los tornillos.
Sin embargo, estas especificaciones ISO no se adoptan universalmente en otras regiones, como Europa y Estados Unidos. En consecuencia, al reparar productos importados, los técnicos deben trabajar a menudo con diversas especificaciones de tornillos procedentes del extranjero. Entre las normas de tornillería más comunes se encuentran la Norma Unificada de Roscas (UTS), las especificaciones SAE (Sociedad de Ingenieros de Automoción), los sistemas basados en pulgadas y diversas normas de tornillos.
Históricamente, Japón ha utilizado sobre todo tornillos de rosca británica. Sin embargo, el país está actualmente en transición hacia las normas ISO. Los tornillos de rosca británica siguen aplicándose principalmente en proyectos de ingeniería civil y construcción. La profundidad de penetración del tornillo por revolución viene determinada por el paso de rosca, que es la distancia axial entre crestas de rosca adyacentes.
Aunque el paso estándar suele ser de 1,0 mm, los pasos más pequeños, como el de 0,8 mm, se emplean habitualmente en componentes de automoción y otras aplicaciones sometidas a grandes esfuerzos. Estos tornillos de paso fino, caracterizados por ángulos de rosca menos pronunciados, requieren un manejo cuidadoso durante la instalación para evitar daños en la rosca o roscas cruzadas.
En la electrónica de precisión, como cámaras y dispositivos móviles, predominan los tornillos de paso extremadamente fino. Incluso con longitudes totales cortas, mantener un paso de rosca preciso es crucial para estas fijaciones en miniatura. El uso de tornillos de paso pequeño contribuye significativamente a la miniaturización de los productos, ya que su altura y paso de rosca reducidos permiten reducir las dimensiones totales de los elementos de fijación sin comprometer su resistencia.
Los tornillos de paso fino ofrecen varias ventajas en aplicaciones especializadas:
A medida que la fabricación mundial sigue evolucionando, comprender y adaptarse a las distintas normas sobre tornillos sigue siendo esencial para los ingenieros y técnicos que trabajan en cadenas de suministro y servicios de reparación internacionales.
(1) Tornillos pequeños
Los tornillos pequeños son tornillos con diámetros pequeños y vienen con cabeza. Según la norma ISO, las cabezas de los tornillos pequeños pueden tener formas de cabeza plana, en forma de sartén, avellanada o adherente, mientras que la norma JIS también incluye formas de cabeza plana-redonda, roscada, redonda, plana y redonda-plana. Los tornillos pequeños sirven para apretar, y normalmente vienen con ranuras en espiral u orificios en cruz para ayudar a girarlos.
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| Tornillo pequeño de cabeza redonda ranurada | Tornillo pequeño de cabeza plana |
(2) Tornillo de posicionamiento
Se utiliza para fijar entre sí las piezas mecánicas móviles a través de la punta del tornillo. La punta del tornillo puede ser plana, puntiaguda, cilíndrica, cóncava, redonda, etc. Se suele utilizar como medio de apriete, con ranuras, hexágono interior, cabeza cuadrada, etc.
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| Tornillo ranurado de posicionamiento | Tornillo de posicionamiento de hexágono interior |
(3) Tornillo de máquina
Se refiere a un tornillo que puede roscar sus propias roscas. La forma de la cabeza puede ser redonda, plana, avellanada, hexagonal, etc. Se suele utilizar como dispositivo de apriete, con ranuras, rebajes transversales, casquillos hexagonales, etc.
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| Tornillo de máquina empotrado en cruz con orificio | Tornillo de máquina empotrado en cruz con 3 ranuras y un orificio |
(4) Tornillo para madera
Es un tornillo con punta y rosca que se utiliza para atornillar en madera. La forma de la cabeza puede ser redonda, plana u ovalada. Se utiliza habitualmente como medio de apriete y tiene ranuras, rebajes transversales, etc. como métodos de apriete.
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| Tornillo en cruz para madera | Tornillo roscado para madera |
(5) Perno
Es un término general para los tornillos que se combinan con tuercas. Existen varios tipos en función de la forma, el rendimiento y el uso.
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| Tornillo hexagonal nominal (Pieza grado A) | Perno hexagonal de diámetro efectivo (Parte grado B) |
(6) Tuerca
Es un término general para los componentes de tornillo hembra.
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| Tuerca hexagonal tipo 1 (Pieza grado A) | Tuerca hexagonal con ranura |
(7) Arandela
Es un componente utilizado entre la superficie de asiento de pequeños tornillos, pernos, tuercas y las piezas de apriete. Existen muchos tipos en función de la forma, el rendimiento y el uso.
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| Arandela plana con bordes rectificados | Arandela elástica |
(8) Alfiler
Es un componente en forma de varilla o cilindro que se utiliza para fijar articulaciones, posiciones, fijar la rotación de tornillos, etc. en un orificio. El pasador también puede tener cabeza.
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| Pasador cónico | Pasador elástico con ranura |
Las siguientes herramientas pueden utilizarse para mecanizar aproximadamente de M2 a M12.
1. Pulse
Se utiliza para perforación agujeros y mecanizar roscas internas en el interior del agujero. Este proceso se denomina "roscado".
2. Muere
Se utiliza para mecanizar roscas exteriores en la periferia de un objeto cilíndrico.
El proceso de fabricación de tornillos se lleva a cabo, a grandes rasgos, según los procedimientos anteriores. Además de estos, procesos como el decapado, recocido, piercing, etc.
Los métodos para formar roscas incluyen el corte y el laminado. El corte forma las roscas una a una, lo que no es adecuado para la producción en masa.
Por otro lado, el laminado utiliza matrices de acero dispuestas sobre una guía para aplicar presión y laminar las roscas hasta darles la forma deseada.
Existen varios tipos de tornillos con diferentes tamaños, formas de cabeza, roscas, materiales, longitudes y facilidad de extracción, cada uno con su propia finalidad. En nuestro trabajo diario utilizamos muchos tornillos, sobre todo para fijación. Aquí explicaremos el método general de apriete de tornillos.
En el montaje de maquinaria, hay dos tipos de operaciones: "fijas" y "móviles". Por lo tanto, es importante entender la composición del equipo y cómo fijarlo y moverlo.
Vamos a pensarlo juntos.
Por lo general, la gente piensa que debe apretar el tornillo lo máximo posible, pero puede que desconozca el estado de la conexión entre el cuello del tornillo y el material que se está sujetando.
Las partes azul y roja se estiran al girar el tornillo como una red de pesca, lo que permite que queden bien unidas al apretarlas.
Los tornillos de los dispositivos móviles están vivos y pueden aflojarse de forma natural con el tiempo. Durante el proceso de apriete, el tornillo se extiende hacia delante, algo que no se ve pero que sin duda está ocurriendo. Es entonces cuando el tornillo está trabajando más duro, proporcionando la fuerza de fijación necesaria.
Si se aprieta demasiado, se relajará y la fuerza de fijación disminuirá bruscamente. Si el tornillo se aprieta demasiado más allá de este punto, se romperá y la tarea, que estaba casi terminada, fracasará.
En cuanto a la pregunta "¿cuál es el apriete adecuado?", es difícil llegar a una conclusión sobre el valor numérico adecuado, ya que depende del tamaño del tornillo, el material, la finalidad, etc. Más adelante explicaré la distancia general de apriete.
En primer lugar, tanto el tornillo como el material al que se va a fijar deben estar limpios. Los objetos extraños pueden impedir que el tornillo gire suavemente y quede firmemente sujeto.
Inspeccione el tornillo en busca de arañazos, rebabas y polvo, y confirme que la herramienta de apriete se está utilizando correctamente. Del mismo modo, compruebe si la tuerca, en caso de utilizarla, presenta arañazos, rebabas y polvo, y retírelos si los encuentra.
Al apretar, procure adoptar una postura corporal que facilite la aplicación de la fuerza, incluso cuando utilice un mango pequeño. Operar con una postura incorrecta puede retorcer fácilmente el tornillo y reducir su vida útil con cada apriete posterior. Además, preste atención a la presión, que generalmente debe ser "presionar: apretar = 7: 3".
Al apretar, empiece a mano para confirmar que el tornillo puede girar suavemente. Incluso si hay problemas, es más fácil confirmarlos en esta fase que cuando se utiliza una herramienta. Preste atención también al tamaño efectivo de apriete en el lado de la tuerca; si el tornillo es más largo que la longitud efectiva, el tornillo no podrá moverse.
Tornillos especiales utilizados en equipos semiconductores.
Utilice tornillos de vacío para fijar los componentes en la cámara de vacío. La finalidad de la abertura es acortar el tiempo de aspiración de la cámara y reducir el efecto del aire exterior. El modelo con apertura es más débil que el que no la tiene, por lo que ¡preste atención al par de apriete!
Cuando se utilizan varios tornillos para fijar componentes, también es importante prestar atención a la secuencia de apriete. La secuencia básica debe partir de la forma que se muestra a continuación: apriete primero el que esté más alejado y, a continuación, proceda con el siguiente.
El orden básico para la fijación temporal, cuando hay tornillos de apriete tanto en la parte superior como en la inferior, es apretar primero la parte superior, luego la inferior y después el resto en un orden determinado. Para reforzar y apretar los tornillos, siga el método descrito anteriormente. Una vez que todos los tornillos estén fijados temporalmente, deben reforzarse y apretarse completamente en orden.
Además, al reforzar y apretar los tornillos, debe hacerse gradualmente y con repetición, hasta alcanzar el par de apriete necesario. Es importante asegurarse de que todos los tornillos están colocados antes de hacer el apriete temporal, y poner los tornillos desde arriba se hace para garantizar la seguridad.
Antes de apretar todos los tornillos, es necesario confirmar la combinación de los tornillos hembra y macho que se insertan. En este punto, se debe confirmar la posición de la fijación. Esta es una práctica profesional en la industria.
Selección y uso de un grifo en cruz
¿Se puede utilizar un macho de roscar que no coincida con la ranura "+" de un tornillo?
Introduzca el macho de roscar en la ranura "+" del tornillo y obsérvelo horizontalmente. Por ejemplo, para tornillos con una longitud de 1 cm o menos y un diámetro inferior a φ4 mm, la punta del macho de roscar debe encajar sin problemas. Si el grifo se sale o se tambalea, causará desgaste en la punta del grifo y no se ajustará a su tamaño. Por supuesto, los daños en la ranura del tornillo también afectarán al par de apriete.
¿Debe inclinarse el grifo al girar el tornillo?
Desde la muñeca hasta el macho de roscar y el tornillo, es importante mantener la coherencia. Torcer el macho de roscar con demasiada fuerza en la ranura del tornillo puede causar abrasión tanto en la ranura del tornillo como en el macho de roscar.
El enfoque experto
Seleccione el destornillador adecuado para el tornillo. Coloque la cabeza del destornillador sobre el tornillo y asegúrese de que encaja perfectamente en la ranura en posición horizontal, o incluso si tiene que colocarlo hacia abajo, asegúrese de que puede introducirse en el orificio del tornillo.
A continuación, manteniendo el destornillador en línea recta desde el tornillo hasta la muñeca, apriete el tornillo con facilidad. Utilice el destornillador para mantener el tornillo nivelado, sin utilizar imanes ni adhesivos.
El enfoque amateur
Utilizar un destornillador de alta calidad pero de tamaño incorrecto. La punta del destornillador no cabe en el tornillo y no puede mantenerse nivelada, por lo que resulta tentador aplicar adhesivo en la punta del destornillador.
Como resultado, el tornillo no puede mantenerse recto y se inclina. La ranura del destornillador y el tornillo son inestables, lo que provoca daños en la ranura del tornillo. Al girar, el movimiento de la muñeca provoca fricción en la ranura y daña el orificio del tornillo.
Par de apriete de la llave hexagonal (llave Allen)
| Dia. | N-m (kgf-cm) |
| 0.7 | 0.08（0.82） |
| 0.9 | 0.18（1.84） |
| 1.3 | 0.53（5.4） |
| 1.5 | 0.82（8.36） |
| 2 | 1.9（19.4） |
| 2.5 | 3.8（38.7） |
| 3 | 6.6（67.3） |
| 4 | 16（163） |
| 5 | 30（306） |
| 6 | 52（530） |
| 8 | 120（1,224） |
| 10 | 220（2,244） |
| 12 | 370（3,775） |
El par de apriete de una llave hexagonal es aproximadamente 1/2 del tamaño de la llave.
Existen dos tipos de llaves hexagonales. Independientemente del modelo, el extremo más corto se denomina lado "A" y el más largo lado "B". El lado "B" es para la fijación temporal, mientras que el lado "A" es para el refuerzo y el apriete. Por supuesto, también es aceptable utilizar sólo el lado "A" para apretar.
No utilice el lado "B" para reforzar y apretar, especialmente en los modelos con extremo esférico, ya que la parte esférica es débil y puede romperse fácilmente. Tenga cuidado.
Entonces, ¿por qué una cabeza esférica? Debido a la consideración de la eficiencia del trabajo, el extremo esférico permite una rotación fácil.
En comparación con los modelos sin rótula, es fácil entender cómo se utiliza. El apriete con una sola mano no es fácil con los modelos que no tienen rótula.
En general, el sentido de giro para apretar un tornillo es el de las agujas del reloj (CW). Por supuesto, también existe un giro en sentido antihorario (CCW) para desenroscar el tornillo, que se utiliza para fines específicos. Por lo tanto, no todos los sentidos de apriete de los tornillos son en el sentido de las agujas del reloj.
La rotación en sentido antihorario (CCW) se utiliza principalmente para evitar que se afloje y ajustar la longitud. ¿Ha utilizado alguna vez un tornillo que requiera una rotación en sentido contrario a las agujas del reloj? ¿Como en una bicicleta?
Los tornillos que se instalan para uso izquierdo o derecho no son iguales. El pedal del lado derecho no se puede instalar en el lado izquierdo, y viceversa.
Los "tornillos" son componentes metálicos que utilizamos a menudo a nuestro alrededor. Si se utilizan incorrectamente, los tornillos pueden aflojarse o caerse. El apriete de tornillos también requiere un cierto nivel de técnica y conocimientos relacionados.
Aquí tienes algunos consejos para apretar los tornillos:
1. Cuando un tornillo no se aprieta lo suficiente, puede aflojarse y aflojarse.
Cuando un tornillo gira (lo que se denomina par de apriete), genera una fuerza de apriete sobre la pieza que se aprieta. Un apriete correcto produce la mejor fuerza de apriete. Cuando un tornillo se afloja, puede deberse a un apriete insuficiente.
2. Los tornillos también pueden aflojarse si se aprietan demasiado.
Un apriete excesivo no sólo hace que los tornillos se aflojen, sino que al apretar un material blando, puede hacer que los tornillos se aflojen. En este caso, vuelva a apretarlos.
3. Un apriete excesivo de los tornillos puede causar daños.
Generalmente, si los tornillos se aprietan demasiado, se dañarán los propios tornillos y también se dañarán las puntas de los tornillos de los orificios transversales de los tornillos.
Cuando se utilizan tuercas normales (como las de acero blando y latón) como componentes de tuercas para objetos con tornillos de alta resistencia (como los tornillos de hexágono interior), las tuercas pueden dañarse cuando los tornillos se aprietan demasiado.
En este momento, es posible que el operario no note los daños en las tuercas. Tenga cuidado de no apretar demasiado y dañar los tornillos. Si se aplican otras cargas después del apriete, el tornillo y las piezas circundantes pueden deformarse y los tornillos pueden aflojarse.
4. Apriete bien.
Como ya se ha mencionado, si los tornillos no se aprietan, pueden aflojarse. Además, los tornillos que se aprietan demasiado también pueden aflojarse. Es necesario apretarlos correctamente, y las pautas de apriete adecuadas son lo más importante.
La fuerza de apriete objetivo viene determinada por el tipo de tornillo, la resistencia del tornillo, la fricción entre el tornillo y la superficie base y el método de apriete. El método de apriete se especifica en las normas JIS.
La fórmula para la fuerza de apriete objetivo de la operación de apriete también se especifica en las normas JIS.
5. El par de apriete recomendado no es absoluto.
Existen varios métodos de gestión del apriete, como el método del par de apriete, el método del ángulo de giro y el método de la inclinación del tornillo.
Entre ellos, el método del par de apriete es el más utilizado. Por lo tanto, el par de apriete recomendado en diversos libros de datos y muestras sólo es adecuado para su uso en determinadas condiciones limitadas y no es absoluto.
Se puede utilizar a grandes rasgos sin ningún problema, pero no se debe confiar demasiado en ella.
6. Método de cálculo del par de apriete objetivo:
Tfa = 0,001kdFf / (1 + 0.01m)
Por ejemplo, cuando el resistencia de los pernos es 8,8 y el tamaño del tornillo es M10, y suponiendo que k = 0,195 y m = ±5%, el par de apriete objetivo (Tfa) se calcula mediante la siguiente fórmula: Tfa = 0,001 × 0,195 × 10 × 0,9 × 640 × 58 / (1 + 0,05) = 63(N・m)
7. Los tornillos pueden aflojarse debido a diversos factores:
a. Cambios rápidos de temperatura. Cuando los tornillos se combinan con piezas de materiales con diferentes coeficientes de dilatación térmica y la temperatura cambia rápidamente, los tornillos pueden aflojarse. Es necesario utilizar remaches para la conexión o sustituir los tornillos por otros del mismo material que las piezas.
b. Vibraciones severas. Los tornillos pueden aflojarse debido a las vibraciones en las posiciones fijas de los tornillos.
c. Fuerzas alrededor del eje y perpendiculares al eje. La fuerza de rotación de los tornillos y la fuerza aplicada perpendicular al tornillo pueden provocar fácilmente que los tornillos se aflojen y se dañen. En este caso, es importante considerar cuidadosamente la dirección de instalación del tornillo y la fuerza aplicada.
d. Cuando la superficie de la junta que se está apretando tiene pintura. Si la superficie de la pieza que se está apretando tiene pintura, los tornillos pueden aflojarse muy rápidamente.
e. Cuando la rigidez de la pieza que se aprieta es baja. La pieza que se aprieta utilizando tornillos de fijación se denomina pieza que se aprieta. Si esta pieza se deforma, no sólo la deformación plástica, sino también la deformación elástica pueden hacer que los tornillos se aflojen.
f. Cuando se aprietan aleaciones ligeras y plásticos. Aunque la temperatura cambie sólo ligeramente, los tornillos pueden aflojarse si la pieza que se aprieta es de aleación de aluminio y plástico.
g. Otros factores:
Existen varios métodos para evitar que los tornillos se aflojen, pero el "apriete de refuerzo" es el método más eficaz para evitar que se aflojen. Independientemente del tipo de tornillo, tendrán una soltura inicial. Después de un tiempo, el grado de aflojamiento y la fuerza de apriete pueden disminuir. Después del apriete, si los tornillos se vuelven a apretar después de algún tiempo, se puede prevenir significativamente que los tornillos se aflojen.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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