Normas de fijación: tipos, grados y aplicaciones

Los sujetadores, los componentes fundamentales que mantienen unido nuestro mundo de ingeniería, vienen en una inmensa variedad de tipos, grados y materiales estandarizados. Comprender estas clasificaciones es crucial para seleccionar el sujetador adecuado en términos de resistencia, seguridad, resistencia a la corrosión y rentabilidad. A continuación, se presenta un resumen de las principales categorías:

1. Sujetadores roscados (Pernos, Tornillos, Espárragos)

1. Tornillos/pernos de cabeza hexagonal (ISO 4014/4017, ASME B18.2.1, DIN 931/933):

Grados/Clases: Métrico (ISO 898-1): 4.6, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9. Imperial (SAE J429 / ASTM A307, A325, A490): Grado 2, 5, 8, A325 (estructural), A490 (estructural de alta resistencia).

Características principales: Llave hexagonal externa, se utiliza con tuercas o agujeros roscados. Rosca total o parcial.

Aplicaciones: Montaje general (maquinaria, marcos), conexiones de acero estructural (edificios, puentes - A325/A490), chasis de automóviles, aplicaciones de alta tensión (8.8+/Grado 5+). La cabeza hexagonal ofrece alta capacidad de torque.

2. Tornillos de cabeza hueca (SHCS) (ISO 4762, ASME B18.3, DIN 912)

Grados/Clases: Métrico: Principalmente 12.9, también 8.8, 10.9. Imperial: Acero de aleación (alta resistencia).

                   

Características principales: Accionamiento hexagonal interno (Allen). Cabeza cilíndrica con superficie de apoyo plana. Alta relación resistencia-tamaño.

Aplicaciones: Máquinas herramienta, equipos de precisión, industria aeroespacial, aplicaciones que requieren alta fuerza de sujeción en espacios reducidos, conjuntos que requieren un cabezal enrasado o de perfil bajo. Común donde se requiere alta resistencia y una apariencia limpia.

3. Tornillos de cabeza hueca hexagonal (ISO 7380, ASME B18.3, DIN 7380):

Calificaciones/Clases: Similares a SHCS (8.8, 10.9, 12.9).

Características principales: Cabeza hexagonal interna, abovedada ("botón") de perfil bajo.

Aplicaciones: Aplicaciones que requieren una cabeza redondeada de perfil muy bajo (accesorios, plantillas, productos de consumo como productos electrónicos, muebles), donde la estética o el espacio libre son fundamentales.

4. Tornillos de fijación (ISO 4026-4036, ASME B18.3, DIN 916/913):

Grados/Clases: Métrico: 8.8, 10.9, 12.9, 45H (Endurecido). Imperial: Endurecido.

Características principales: Sin cabeza, varios tipos de punta (copa, plana, cónica, de garra). Accionamiento interno (hexagonal, Torx, ranurado).

Aplicaciones: Fijación de componentes a ejes (engranajes, poleas, collarines), evitando la rotación relativa o el movimiento axial. Se suele utilizar con un retén perforado (punta plana) o directamente contra el eje (punta acopada).

5. Tornillos para máquinas (ISO 1580, ASME B18.6.3, DIN 84/85):

Grados/Clases: Menor resistencia que los pernos hexagonales/SHCS. Sistema métrico: 4.8, 5.8. Sistema imperial: Varios (a menudo comparables al Grado 2).

Características principales: Diámetro menor, roscas más finas que los pernos. Cabeza plana, troncocónica, redonda y de celosía. Se atornilla con destornillador (de punta plana, Phillips, Pozidriv, Torx) o hexagonal.

Aplicaciones: Fijación de paneles, cubiertas, luminarias, componentes eléctricos, electrodomésticos, unión de materiales delgados a orificios roscados o tuercas. Común en electrónica y ensamblajes de iluminación.

6. Tornillos autorroscantes (ISO 1478/1481, DIN 7504/7981):

Tipos: Formación de roscas (plástico, metales blandos), Corte de roscas (metal, madera), Autoperforantes (con punta de broca - Tornillos Tek).

Características principales: Crea su propia rosca de acoplamiento en el material del sustrato. Diversos estilos de cabezal/accionamiento.

Aplicaciones: Fijación de chapa metálica, plástico, madera y paneles compuestos (construcción, climatización, revestimientos de automóviles, carcasas electrónicas). Los tipos autoperforantes eliminan la necesidad de pretaladrar en acero.

7. Boquillas (ISO 4016, ASME B16.5/B16.47, DIN 975/976):

Grados/Clases: Cumplen con los requisitos de los pernos/tuercas de acoplamiento (A193 B7 común para bridas).

Características principales: Roscado en ambos extremos o en toda su longitud. Sin cabeza.

Aplicaciones: Conexiones bridadas (tuberías, recipientes a presión), componentes que requieren desmontaje frecuente (culatas de cilindros), montaje de piezas donde no es posible utilizar un perno pasante.

1. Sujetadores sin rosca

1. Patas:

Pasadores (ISO 2338/8734, ASME B18.8.2, DIN 7): Pasadores cilíndricos o cónicos de precisión. Se utilizan para la alineación y la transferencia de cargas de corte en conjuntos (cajas de engranajes, accesorios).

Pasadores de horquilla y chavetas (ISO 2340/1234, ASME B18.8.1, DIN 11024/94): Se utilizan con horquillas para articulaciones (barras de control, hidráulicas). Las chavetas fijan las tuercas almenadas o los pasadores de horquilla.

Pasadores de rodillo/pasadores elásticos (ISO 8752, DIN 1481): La deformación elástica proporciona presión radial. Se utilizan para la colocación de ejes/cubos, transferencia de esfuerzo cortante y pasadores de bisagra.

2. Anillos de retención/circlips (ISO 8750-8753, DIN 471/472, ASME B18.27):

Tipos: Externo (ranura de eje), Interno (ranura de orificio). Retención axial.

Aplicaciones: Fijación de rodamientos, engranajes y poleas en ejes o carcasas. Retención axial económica y compacta.

 

3. Remaches:

Remaches macizos (ASME B18.1.1, DIN 660/124): Permanentes, se instalan mediante recalcado (martillado/bombeo). Alta resistencia y fiabilidad.

Remaches ciegos (remaches pop) (ISO 15977-15984, DIN 7337): Se instalan por un lado. Cuerpo tubular con mandril.

Aplicaciones: Sólidas: Estructuras aeroespaciales (uniones críticas), calderas. Ciego: Ensamblaje de chapa metálica (electrónica, electrodomésticos, conductos, vehículos), aplicaciones donde solo se puede acceder a un lado.

III: Nueces

1.  Tuercas hexagonales (ISO 4032/4034, ASME B18.2.2, DIN 934):

Grados/Clases: Debe coincidir con el grado del perno (por ejemplo, tuerca 8 para perno 8.8 - ISO 898-2, ASME/SAE J995 Grado 2H, 5, 8).

Aplicaciones: Uso general con pernos/tornillos hexagonales. Altura completa (ISO 4032) o reducida (ISO 4034).

2. Contratuercas:

Contratuercas con inserto de nailon (ISO 7040/7042, DIN 985/982): Par predominante del inserto de nailon. Resistencia a la vibración.

Contratuercas totalmente metálicas (ISO 7043, DIN 980/6927): Roscas deformadas o características superiores e inferiores (brida, dentado). Mayor resistencia a la temperatura que el nailon.

Aplicaciones: Juntas críticas sujetas a vibraciones (motores, maquinaria, transporte).

3. Tuercas de brida (ISO 4161, DIN 6923):

Características principales: La brida integrada tipo arandela distribuye la carga, las estrías a menudo resisten el aflojamiento.

Aplicaciones: Automoción, conjuntos de chapa metálica, donde se necesita distribución de carga o resistencia a la vibración sin una arandela separada.

1. Arandelas

1. Arandela plana(ISO 7089/7090, ASME B18.22.1, DIN 125):

Tipos: Estándar, Ancho, Extra Ancho.

Aplicaciones: Distribuir la carga debajo de la cabeza del perno/tuerca, proteger la superficie, compensar agujeros de gran tamaño.

2. Arandelas elásticas (ISO 10683, DIN 127/128):

Tipos: Resorte helicoidal (más común), Belleville (resorte de disco).

Aplicaciones: Proporcionan fuerza elástica axial para mantener la tensión y evitar el aflojamiento (aunque su eficacia es controvertida en comparación con otros métodos de bloqueo). Las arandelas Belleville soportan cargas y deflexiones elevadas.

3. Arandelas de seguridad:

Arandelas de seguridad con dientes (dientes internos/externos) (ISO 7091, DIN 6797): Los dientes muerden la cabeza y la superficie de la tuerca/perno.

Aplicaciones: Resistencia a la rotación y al aflojamiento por vibración (menos confiable que las contratuercas para uniones críticas).

Organismos de normalización clave y consideraciones de selección

ISO: Normas internacionales (ampliamente adoptadas a nivel mundial).

ASME/SAE/ASTM: Principalmente normas norteamericanas.

DIN: Normas alemanas (aún ampliamente referenciadas en Europa y a nivel mundial).

JIS: Normas japonesas.

                         

Factores de selección:

1. Carga: ¿Tracción, corte, fatiga, vibración? (Dependiendo del material/grado).
2. Entorno: Corrosión (acero inoxidable - A2/A4, acero revestido, aleación), Temperatura (acero aleado, aleaciones de níquel), ¿Productos químicos?
3. Montaje/Desmontaje: ¿Permanente (remaches, adhesivos)? ¿Acceso frecuente? ¿Acceso a herramientas (tipo de accionamiento)?
4. Materiales a unir: ¿Metal, plástico, madera, compuesto? (Afecta el tipo de rosca y la presión de sujeción).
5. Restricciones de espacio: ¿Altura de la cabeza, espacio libre para herramientas?
6. Costo y disponibilidad: Estándar vs. especializado.

Comprender las normas, los grados y las aplicaciones previstas de los sujetadores es fundamental para un diseño y ensamblaje seguros, confiables y eficientes en innumerables industrias. Consulte siempre la norma específica y las directrices de ingeniería pertinentes para aplicaciones críticas.