Características de los tornillos
Los tornillos los definen las siguientes características:
* Diámetro exterior de la caña: en el sistema métrico se expresa en mm y en el sistema inglés en fracciones de pulgada.
* Tipo de rosca: (métrica, whitworth, SAE, etc.
* Paso de la rosca: Distancia que hay entre dos crestas sucesivas, en el sistema métrico se expresa en mm y en el sistema inglés por el número de hilos que hay en una pulgada.
* Sentido de la rosca (izquierda o derecha): La tornillería prácticamente es toda a derechas, pero algunos ejes de máquinas tienen alguna vez rosca a izquierda. Los tornillos de las ruedas de los vehículos industriales tienen roscas de diferente sentido en los tornillos de las ruedas de la derecha (a derechas) que en los de la izquierda (a izquierdas). Esto se debe a que de esta forma los tornillos tienden a apretarse cuando las ruedas giran en el sentido de la marcha.
* Material constituyente y resistencia mecánica que tienen: salvo excepciones la mayor parte de tornillos son de acero de diferentes calidades y resistencia mecánica, para madera se utilizan muchos tornillos de latón.
* Longitud de la caña: es variable.
* Tipo de cabeza: en estrella ó phillips, bristol, de pala y algunos otros especiales.
* Tolerancia y calidad de la rosca
Las roscas pueden ser exteriores o machos (tornillos) o bien interiores o hembras (tuercas), debiendo ser sus magnitudes coherentes para que ambos elementos puedan enroscarse.
Tipos de tornillos:
El término tornillo se utiliza generalmente en forma genérica, son muchas las variedades de materiales, tipos y tamaños que existen. Una primera clasificación puede ser la siguiente:
* Tornillos de media astilla
* Tornillos de borderline (a referencia con su autor)
* Tornillos de madera aunque mayor conocido como silly (por su autor)
* Tornillos de roscas dodecaedras
* Varillas roscadas de 1m de longitud
Tornillo con rosca para madera
Los tornillos para madera, reciben el nombre de tirafondo para madera, su tamaño y calidad está regulado por la Norma DIN-97, tienen una rosca que ocupa 3/4 de la longitud de la espiga. Pueden ser de acero dulce, inoxidable, latón, cobre, bronce, aluminio y pueden estar galvanizados, niquelados, etc.
Este tipo de tornillo se estrecha en la punta como una forma de ir abriendo camino a medida que se inserta para facilitar el autoroscado, porque no es necesario hacer un agujero previo, el filete es afilado y cortante. Normalmente se atornillan con destornillador eléctrico o manual.
Sus cabezas pueden ser planas, ovales o redondeadas; cada cual cumplirá una función específica.
Cabeza plana: se usa en carpintería, en general, en donde es necesario dejar la cabeza del tornillo sumergida o a ras con la superficie.
Cabeza oval: la porción inferior de la cabeza tiene una forma que le permite hundirse en la superficie y dejar sobresaliendo sólo la parte superior redondeada. Son más fáciles para sacar y tienen mejor presentación que los de cabeza plana. Se usan para fijación de elementos metálicos, como herramientas o chapas de picaportes.
Cabeza redondeada: se usa para fijar piezas demasiado delgadas como para permitir que el tornillo se hunda en ellas; también para unir partes que requerirán arandelas. En general se emplean para funciones similares a los de cabeza oval, pero en agujeros sin avellanar. Este tipo de tornillo resulta muy fácil de remover.
Los diferentes tipos de cabeza pueden tener:
Cabeza fresada (ranura recta): tienen las ranuras rectas tradicionales.
Cabeza Phillips: tienen ranuras en forma de cruz para minimizar la posibilidad que el destornillador se deslice.
Cabeza tipo Allen: con un hueco hexagonal, para encajar una llave Allen.
Cabeza Torx: con un hueco en la cabeza en forma de estrella de diseño exclusivo Torx.
Las características que definen a los tornillos de madera son: Tipo de cabeza, material constituyente, diámetro de la caña y longitud.
Tornillos tirafondos para paredes y madera DIN-571
Hay una variedad de tornillos que son más gruesos que los clásicos de madera, que se llaman tirafondos y se utilizan mucho para atornillar los soportes de elementos pesados que vayan colgados en las paredes de los edificios, como por ejemplo, toldos, aparatos de aire acondicionado, etc. En estos casos se perfora la pared al diámetro del tornillo elegido, y se inserta un taco de plástico a continuación se atornilla el tornillo que rosca a presión el taco de plástico y así queda sujeto muy fuerte el soporte. También se utiliza para el atornillado de la madera de grandes embalajes por ejemplo. Estos tornillos tienen la cabeza hexagonal y una gama de M5 a M12.
Autorroscantes y autoperforantes para chapas metálicas y maderas duras
Ambos tipos de tornillos pueden abrir su propio camino. Se fabrican en una amplia variedad de formas especiales. Se selecciona el adecuado atendiendo al tipo de trabajo que realizará y el material en el cual lo empleará.
Los autorroscantes tienen la mayor parte de su caña cilíndrica y el extremo en forma cónica. De cabeza plana, oval, redondeada o chata. La rosca es delgada, con su fondo plano, para que la plancha se aloje en él. Se usan en láminas o perfiles metálicos, porque permiten unir metal con madera, metal con metal, metal con plástico o con otros materiales. Estos tornillos son completamente tratados (desde la punta hasta la cabeza) y sus bordes son más afilados que el de los tornillos para madera.
Los autoperforantes su punta es una broca, lo que evita tener que hacer perforaciones guías para instalarlos. Se usan para metales más pesados: van cortando una rosca por delante de la pieza principal del tornillo.
Las dimensiones, tipo de cabeza y calidad están regulados por Normas DIN
Tornillos de rosca cilíndrica para uniones metálicas
Para la unión de piezas metálicas se utilizan tornillos con rosca triangular que pueden ir atornillados en un agujero ciego o en una tuerca con arandela en un agujero pasante.
Este tipo de tornillos es el que se utiliza normalmente en las máquinas y lo más importante que se requiere de los mismos es que soporten bien los esfuerzos a los que están sometidos y que no se aflojen durante el funcionamiento de la máquina donde están insertados.
Lo destacable de estos tornillos es el sistema de rosca y el tipo de cabeza que tengan puesto que hay variaciones de unos sistemas a otros. Por el sistema de rosca los más usados son los siguientes
* Rosca métrica de paso normal o paso fino
* Rosca inglesa Whitworth de paso normal o fino
* Rosca americana SAE
Por el tipo de cabeza que tengan los más usados son los siguientes:
* Cabeza hexagonal .Tipo DIN 933 y DIN 931
* Cabeza Allen .Tipo DIN 912
* Cabeza avellanada DIN 63
* Cabeza cilíndrica DIN 84
* Cabeza Torx
Características de la rosca métrica
La rosca métrica está basada en el Sistema InternacionalSI y es una de las roscas más utilizadas en el ensamblaje de piezas mecánicas. El juego que tiene en los vértices del acoplamiento entre el tornillo y la tuerca permite el engrase. Los datos constructivos de esta rosca son los siguientes:
* La sección del filete es un triángulo equilátero cuyo ángulo vale 60º
* El fondo de la rosca es redondeado y la cresta de la rosca levemente truncada
* El lado del triángulo es igual al paso
* El ángulo que forma el filete es de 60º
* Paso es la distancia entre dos puntos homólogos. Ejemplo: entre las crestas contiguas.
* Su diámetro exterior y el avance se miden en milímetros, siendo el avance la longitud que avanza en dirección axial el tornillo en una vuelta completa.
* Se expresa de la siguiente forma: ejemplo: M24 x 2. La M significa rosca métrica, 24 significa el valor del diámetro exterior en mm y 2 significa el paso en mm
Características de la rosca Whitworth
La primera persona que creó un tipo de rosca normalizada, aproximadamente sobre 1841 fue el ingeniero mecánico inglés sir Joseph Whitworth
El sistema de roscas Whitworth todavía se utiliza, para reparar la vieja maquinaria y tiene un filete de rosca más grueso que el filete de rosca métrico.
El sistema Whitworth fue un estándar británico, abreviado a BSW (BS 84:1956) y el filete de rosca fino estándar británico (BSF) fue introducido en 1908 porque el hilo de rosca de Whitworth resultaba grueso para algunos usos.
El ángulo del hilo de rosca es de 55° en vez de los 60º que tiene la rosca métrica la profundidad y el grosor del filete de rosca variaba con el diámetro del tornillo (es decir, cuanto más grueso es el perno, más grueso es el filete de rosca).
En este sistema de roscas el paso se considera como el número de filetes que hay por pulgada, y el diámetro se expresa en fracciones de pulgada. (Ejemplo 1/4″, 5/16″)
Características de la rosca estándar estadounidense SAE UNF
Los Estados Unidos tienen su propio sistema de roscas, generalmente llamado el estándar unificado del hilo de rosca UNF, que también se utiliza extensivamente en Canadá y en la mayoría de los otros países alrededor del mundo.
Por lo menos 85% de los tornillos del mundo se dimensionan a las dimensiones unificadas del hilo de rosca, y la selección más grande de los tamaños y de los materiales de tornillos se encuentra regulado por ese tipo estándar (fuente: Revisión de tornillos del mundo, prensa industrial, 2006).
Una versión de este estándar, llamada SAE, fue utilizada en la industria de automóvil norteamericana. El SAE todavía es asociado a las dimensiones en pulgadas, aun cuando la industria automotriz de los E.E.U.U. (y otras Industrias Pesadas que usan el sistema SAE) han convertido gradualmente a los tornillos métricos ISO, a partir de los años 70 hacia adelante, porque la producción de piezas y la comercialización de producto globales favorecen la estandarización internacional.
Sin embargo, todos los automóviles vendidos alrededor del mundo contienen los tornillos métricos (los montajes de motor) e imperiales (por ejemplo, las tuercas del estirón, los sensores del oxígeno, las piezas eléctricas internas de los ensambles, los tornillo del cuerpo, de las lámparas, del manejo, del freno y de la suspensión).
Los tornillos de máquina se describen como 0-80, 2-56, 3-48, 4-40, 5-40, 6-32, 8-32, 10-32, 10-24, etc. hasta el tamaño 16. El primer número se puede traducir a un diámetro, el segundo es el número de hilos de rosca por pulgada. Hay un hilo de rosca grueso y un hilo de rosca fino para cada tamaño, el hilo de rosca fino que es preferido en materiales finos o cuando se desea su fuerza levemente mayor.
Los tamaños 1/4″ diámetro y más grande se señalan como 1/4″ – 20, 1/4″ – 28, etc. el primer número que da el diámetro en pulgadas y el segundo número que indica la cantidad de hilos de rosca por pulgada. La mayoría de los tamaños del hilo de rosca son disponibles en UNC o UC (hilo de rosca grueso unificado, el ejemplo 1/4 ” – 20) o UNF (ejemplo 1/4 ” – 28 UNF o UNEF).
Cabezas
El diseño de las cabezas de los tornillos responde, en general, a dos necesidades: por un lado, conseguir la superficie de apoyo adecuada para la herramienta de apriete de forma tal que se pueda alcanzar la fuerza necesaria sin que la cabeza se rompa o deforme. Por otro, necesidades de seguridad implican (incluso en reglamentos oficiales de obligado cumplimiento) que ciertos dispositivos requieran herramientas especiales para la apertura, lo que exige que el tornillo (si éste es el medio elegido para asegurar el cierre) no pueda desenroscarse con un destornillador convencional, dificultando así que personal no autorizado acceda al interior.
Así, se tienen cabezas de distintas formas: hexagonal (a), redonda (b), cilíndrica (d, g), avellanada (c, e, f); combinadas con distintos sistemas de apriete: hexagonal (a) o cuadrada para llave inglesa, ranura o entalla (b, c, d) y Phillips (f) para destornillador, agujero hexagonal (e) para llave Allen, moleteado (g) para apriete manual, etc.
Con los modernos destornilladores eléctricos y neumáticos que existen el uso de tornillos de autorroscado se utiliza mucho en los diversos tipos de carpintería tanto de madera como metálica ya que es un sistema rápido de atornillado. En el atornillado de piezas metálicas se utiliza menos porque el par de apriete que se ejerce es bajo y está expuesto a que se afloje durante el funcionamiento de la máquina.