1. Uniones Atornilladas: Sentido de Giro y Clasificación
1.1 Sentido de Giro
En las uniones atornilladas, el sentido de giro determina cómo se aprieta o afloja el tornillo. Generalmente, el sentido de giro a la derecha aprieta el tornillo, mientras que el sentido de giro a la izquierda lo afloja.
1.2 Clasificación de las Roscas de Tornillos
Las roscas de los tornillos se pueden clasificar según diferentes criterios:
- Según la forma:
- Triangular: Para fijación, mayor rozamiento entre filetes.
- Cuadradas: Perfil de trapecio isósceles, para transmitir esfuerzos.
- Redondas: Para someterlas a grandes desgastes y uniones de tuberías.
- Según el número de hilos:
- 1 entrada: Un solo filete y avance normal.
- 2 o más entradas: Tapones, conservas, etc., gran avance.
- Según el sentido:
- Derechas
- Izquierdas
2. Elementos y Dimensiones Fundamentales en las Roscas
- Filete: Porción de hélice en una vuelta completa.
- Vano: Espacio vacío entre dos filetes consecutivos.
- Cresta: Unión de flancos por la parte exterior.
- Fondo: Unión de flancos por el interior.
- Ángulo de rosca: Ángulo que generan los flancos.
- Diámetro nominal: Importante para identificarlas.
- Diámetro medio: Es el diámetro en la altura media del paso de rosca.
- Diámetro de núcleo: Volumen ideal sobre el que se coloca la rosca.
- Paso: Distancia entre dos puntos de filetes consecutivos.
- Avance: Distancia recorrida en el sentido del eje un punto de la rosca al dar una vuelta completa.
3. Sistemas de Roscas
3.1 Rosca Métrica ISO
Su forma es de triángulo equilátero. En el cálculo de su medida se tendrá en cuenta el paso y el diámetro nominal.
3.2 Rosca Whitworth Gas
Derivado del Whitworth con mismo perfil pero menos profundidad de filete (roscado de tubos).
3.3 Rosca Trapecial
Usadas en husillos de maquinarias o cuando sea necesario producir grandes esfuerzos en ambos sentidos o transformar agujeros angulares en lineales.
3.4 Rosca de Diente de Sierra
Utilizada para transmitir y transformar movimientos cuando las precisiones están aplicadas en un solo sentido.
3.5 Rosca Redonda
Ofrecen buenas propiedades mecánicas pero son de elevado coste de fabricación.
3.6 Rosca Edison
Encasquillos de bombillas y lámparas.
4. Designación de Roscas (2 ejemplos)
Las roscas se designan según unas normas:
- Letra representativa indica el sistema al que pertenece.
- Después se indica el diámetro exterior en mm para métrica y pulgadas para Whitworth y la unificada (el diámetro a indicar en Whitworth-Gas es el del interior del tubo).
- El sentido de giro se identifica, Izq., cuando sea de izquierdas y no se pondrá nada para derechas. Si posee más de una entrada; «2 ent», «3 ent», etc. Si no se especifica ninguno de los puntos anteriores sabremos que es una rosca de avance derecho y una entrada.
4.1 Ejemplo de Rosca Métrica
M-diámetro ext. de la rosca en mm, M-8 indica que es una rosca de diámetro exterior de 8 mm y paso 1,25 mm.
4.2 Ejemplo de Rosca Trapezoidal
Tr (diámetro exterior de rosca) x paso en mm.
5. Determinación del Paso de una Rosca
Basta con ir probando sobre la rosca distintas galgas o peines. También se puede utilizar un pie de rey para medir la distancia entre dos puntos iguales de filetes consecutivos. Los peines son galgas para medir roscas que constan de hojas mecanizadas y muy precisas que abarcan la gama de perfiles rosca-métrica, Whitworth o el sistema que se necesite.
6. Uniones Atornilladas: Tipos
6.1 Tornillo Pasante
Las piezas se unen entre sí por compresión mediante un pasante y tuerca.
6.2 Tornillo de Unión
Las piezas se unen entre sí por compresión mediante el tornillo de unión el cual hace presión contra la pieza (no se emplean tuerca, la 1º pieza tiene un agujero pasante superior al del tornillo y la pieza inferior va roscada para hacer la función de tuerca).
6.3 Varilla Roscada
Varilla roscada por los dos extremos y se usan en los ensambles. Un extremo se atornilla en una de las partes por ensamblar, y las otras partes (arandelas y tapas) se colocan en los espárragos por medio de agujeros holgados y se sujetan por medio de una tuerca que se atornilla en el extremo libre del espárrago.
6.4 Tornillo Prisionero
Es una varilla roscada por uno o dos extremos, su colocación se realiza entre la tuerca y el tornillo, taladrado previamente.
7. Roscado a Mano: Machos de Roscar
7.1 Macho Nº 1
Es el que guía a la rosca. Tiene una entrada larga en forma cónica y ningún diente acabado y abre paso al macho nº2.
7.2 Macho Nº 2
Desbasta la rosca y tiene una entrada con dos hilos completos.
7.3 Macho Nº 3
Acaba y calibra la rosca. Es cilíndrico, a excepción de una pequeña entrada. También se puede emplear como macho de máquina. Estos machos llevan una mecha cuadrada en un extremo para poderlos sujetar y hacerlos girar con un portamachos, que hace de palanca de giro.
8. Pasos a Seguir para el Roscado de una Tuerca
- Preparar los materiales necesarios y sujetar firme la pieza donde se va a roscar (tornillo de banco).
- Usar el macho de una sola marca (prerroscado). Se coloca en el bandeador adecuado y nos aseguramos que el macho entre perpendicular a la pieza a roscar. Se presiona y se giran al menos 2 vueltas de avance (operación crucial para un buen roscado). El movimiento de giro será alternativo para romper la viruta generada.
- Se mecaniza el agujero con el macho de dos marcas, haciendo lo mismo que en el paso anterior.
- Usaremos el 3º macho (sin marcas), finaliza la rosca y la deja a las medidas apropiadas.
- Se usará lubricante durante el proceso (aceite de corte), facilita el arranque de viruta y mejora el acabado. El orden de los machos también se puede saber por el truncamiento de sus filetes, siendo el de mayor espesor y menor altura, el primero a usar y el de mayor altura y menor espesor, el último.
9. Roscado de un Tornillo y Pasos a Seguir
Operación basada en la realización de una ranura en forma de hélice a lo largo de la longitud de un cilindro. Para ello, se usa una terraja o cojinete, que tiene forma de tuerca y se ajusta a un soporte. Las terrajas poseen 4 o más ranuras a lo largo de su longitud (según tamaño) que forman las aristas de corte a la vez que facilitan el desahogo del material arrancado.
9.1 Consideraciones
- Realizar un chaflán a la varilla para facilitar la entrada de la terraja.
- El diámetro de la varilla será más pequeño que el nominal, ya que el arranque y deformación pueden hacer recrecer el diámetro (sobre todo en aceros dulces).
9.2 Pasos a Seguir
- Sujetar firmemente la pieza.
- Colocar la terraja en su bandeador de manera que el lado de cierre del bandeador empuje al cojinete hacia la varilla y no al revés.
- Colocar la terraja perpendicular a la varilla. Por cada vuelta de avance, se retrocederá ¼ de vuelta, esto facilita el corte y el desprendimiento de viruta.
- Abundante lubricante, pues el rozamiento es elevado (aceite o taladrina).
10. Cabeza de Tornillos
10.1 Tornillo de Cabeza Avellanada
Tienen la cabeza avellanada (plana o abombada). Se usan cuando queremos que la unión quede rasante.
10.2 Tornillo de Cabeza Cilíndrica o de Boquilla
Se emplean de forma que la cabeza quede oculta.
10.3 Tornillo de Cabeza Redonda o Abombada
Apoyan directamente sobre la superficie quedando el resalte de la cabeza.
10.4 Tornillo con Cabeza Cuadrada
Poco uso. Se utilizan con el fin de que al apretar la tuerca, la cabeza esté en contacto con algún resalte que impida el giro.
10.5 Tornillo de Cabeza Hexagonal
A partir de determinados diámetros, lo normal es que la cabeza sea hexagonal, sobre todo los que roscan en piezas metálicas o en su correspondiente tuerca.
10.6 Tornillo de Ajuste
Carece de cabeza, empleado para evitar el movimiento entre las dos partes unidas, también sirve como tornillo de corrección que permite ajustar herramientas o mecanismos.
11. Designación de los Tornillos
- El tipo de cabeza es su calificativo principal.
- Está compuesta de: sistema de roscas que posee, longitud de su vástago, norma específica, tipo de ejecución y características mecánicas o resistencia. Cuando la rosca sea a izquierdas, se indicará con las letras «izq».
12. Resistencia del Material de los Tornillos
Si sometemos a tracción un tornillo hasta su rotura, obtenemos una tensión de rotura. Si el valor lo dividimos por 10, resulta el primer dígito de esa designación. Ese número es la décima parte de la tensión mínima de tracción capaz de romper el tornillo. Al estudiar la relación entre la tensión donde el material empieza a fluir y la necesaria para la rotura por tracción, obtenemos un valor que al multiplicarlo por 10 nos da la 2ª designación. Si el valor es 0, plasticidad perfecta, si fuese 10, rigidez absoluta. El valor suele ser entre 6 y 9.
12.1 Segunda Cifra
El número 8, nos indica que es un tornillo de rigidez elevada, se deformará poco antes de romperse. En tornillos de izquierdas de más de 5 mm, aparece grabada la letra «L».
13. Tuercas
Una tuerca es una pieza con un orificio en su centro, utilizada para acoplarla a un tornillo en forma fija o deslizante. La tuerca permite sujetar y fijar uniones de elementos desmontables. Se puede añadir una arandela para que la unión cierre mejor y quede fija.
14. Designación de Tuercas
Similar a la de los tornillos. Se indica el paso, seguido de la norma que la define, tipo de ejecución y la resistencia, anotando la 1º cifra de esta. Tuerca hexagonal M10X1´5 UNE-EN 4032g5. Otras normas: UNE-EN-ISO 4032:2001-hexagonales tipo 1. UNE-EN-ISO 4033:2001-hexagonales tipo 2. DIN 935-tuercas almenadas.
15. Arandelas
Es un disco delgado con agujero, normalmente en el centro. Se usan para soportar cargas de apriete normalmente, de espaciador, de resorte o como dispositivo de seguro.
15.1 Tipos de Arandelas
- Arandelas Planas: De forma cilíndrica y también con reborde ancho.
- Arandelas Grover: De seguridad. Ofrece presión estable, se acomoda a cambios de temperatura y de presión, reduce vibraciones, mantiene los tornillos seguros.
- Arandelas Dentadas: De fijación antiaflojado y antivibración. Una de las más usadas para fijación de tornillos y tuercas.
- Arandelas Onduladas: Se usan en aplicaciones de carga con deflexiones cortas, donde el espacio radial es limitado.
- Arandelas Antivibraciones: Arandelas de seguridad diseñadas para impedir que se aflojen al recibir vibraciones.
- Arandelas Solapa: Para inmovilizar tuercas y tornillos con forma prismática (cabeza). Doblando la solapa sobre la pieza y la arandela sobre una de las caras de la tuerca o tornillo.
- Arandelas de Cierre o Retención: Estas, una vez ajustada la tuerca con la arandela, se doblará una pestaña coincidiendo con la ranura de la tuerca, así no se podrá aflojar.
16. Sistemas de Seguridad de los Tornillos
La seguridad se consigue por medio de:
- Doble Tuerca: 2 tuercas, una más estrecha que la otra. La tuerca fina se coloca junto a la pieza. Para desmontar, 1º debemos eliminar la fuerza ejercida entre tuercas, aflojaremos 1º la superior, después la contratuerca.
- Tuercas Autoblocantes: Su fijación se consigue gracias a un anillo de nylon relleno de vidrio. No se aflojan ni se sueltan por vibración. Reutilizables. Temperaturas entre -70º y 200ºC.
- Arandelas de Seguridad: Diversos tipos. Su finalidad es asegurar el correcto apriete entre tornillo y tuerca.
- Bloqueo Mecánico: 1º- Una tuerca almenada que, mediante la acción de un pasador introducido en las ranuras de la tuerca, logra un bloqueo seguro. 2º- Colocar un tornillo entre los elementos roscados (impide el movimiento relativo entre ambos).
17. Montaje y Desmontaje de Tornillos, Arandelas y Tuercas
17.1 Consideraciones
- Las roscas deben estar en perfecto estado.
- El uso de lubricante facilita el montaje y desmontaje.
- Se debe aplicar el momento de apriete adecuado para tornillos y tuercas.
- Si es necesario apriete determinado, será con llave dinamométrica, de forma continua, sin interrupción, hasta llegar al valor del momento.
- Para comprobar el momento de apriete 1º haremos una marca que una el tornillo con su base de apoyo (referencia). Aflojamos el conjunto para después ajustarlo con la dinamométrica, hasta que coincidan las señales, en ese punto se verificará el valor del momento de apriete.
18. Forma y Materiales de los Roblones o Remaches
Remachado es la unión fija de dos elementos usando un roblón o remache. Los remaches normales están formados por un vástago cilíndrico en cuyo extremo hay una cabeza semiesférica. Fabricado en acero dulce con poco carbono (favorece conformado y aumenta la maleabilidad). Si el remache es inferior a 12 mm, la unión se hará en frío, si es mayor, en caliente. Existen remaches de aluminio, cobre, etc.
19. Formas de Remachado
Se realiza manual o con máquina. Según la forma de colocación de las piezas a unir tendremos las siguientes posiciones: por recubrimiento, por simple cubrejunta, por doble cubrejunta. Para saber las dimensiones del remache y del agujero, aplicaremos lo siguiente: diámetro del remache en función del espesor de las piezas a unir d=1.5xe+4. Diámetro donde se aloja el remache: D=1.05xd. El material sobrante para remachar «S» será: remaches redondeados- S=1.5xd. Para remaches embutidos- S=0.6xd.
20. Remaches Especiales
- Remache Hueco: Consta de cuerpo (aluminio) y vástago (de acero), existen íntegros de acero inoxidable, acero y de cobre.
- Tipos de Remaches Huecos:
- Estándar: Remacha metal o cualquier material laminado.
- Remache de Ala Ancha: Para unir materiales blandos (plásticos, telas).
- Remache Estanco: Montajes que contienen líquidos o gases (evita filtraciones).
- Remache Avellanado: Se obtiene superficie plana después del remachado.
- Remache de Flor: Al ir aplicando presión se abren cuatro pétalos en el cuerpo del remache.
- Remache Inoxidable: Para la industria de la alimentación y la medicina.
- Remache de Golpe: Se deforma tras su colocación mediante la introducción de un vástago y al golpearlo en el saliente del remache.
- Tuercas Remachables: Prácticas y de rápida aplicación, ofrecen elevadas resistencias y se aplican donde el espesor reducido no permite un roscado directo, útiles para usar en piezas tubulares. Adecuadas para fijar a acero dulce, inoxidable, aluminio en láminas, etc.