Un tornillo de fijación , comúnmente llamado tornillo , es una pieza mecánica que comprende una varilla roscada y una cabeza; está destinado a la fijación de una o más piezas por presión. La fijación mediante tornillos crea una conexión plana sobre un plano desmontable, pretensado las dos partes a ensamblar. Siempre que las fuerzas de tracción aplicadas a la unión no superen la tensión ejercida en reposo por los tornillos (denominada “pretensión” ), el conjunto se beneficia de la rigidez de las piezas ensambladas.
Las primeras apariciones conocidas de un órgano mecánico que usa una superficie helicoidal se remontan al tornillo de Arquímedes (pero este es un uso dinámico del tipo "hélice"). No fue hasta el Renacimiento que los tornillos se vieron como un "sujetador" en relojes , máquinas de guerra y otras construcciones mecánicas.
Leonardo da Vinci luego desarrolló métodos para su mecanizado. Sin embargo, seguirán haciéndose a mano y sin estandarización , incluso después del inicio de la Revolución Industrial .
Los tornillos se fabrican industrialmente a partir del XIX ° siglo . Los tornillos fabricados en XIX XX siglo se ranurados cabeza. A principios del XX ° siglo , para evitar que el conductor se deslice sobre la cabeza del tornillo, el canadiense Peter L. Robertson inventó el tornillo con una cabeza cuadrada. Al mismo tiempo, un estadounidense inventó el tornillo de estrella para resolver el mismo problema.
El tornillo de cabeza cuadrada es muy popular en Canadá, mientras que el tornillo de cabeza en estrella es muy popular en otras partes del mundo. Sin embargo, ningún tipo de tornillo ha sabido imponerse por completo y encontramos todo tipo de tornillos en todos los países .
Los tornillos de fijación constan de las siguientes partes:
Los tornillos de fijación suelen estar hechos de acero . Cuando se requiera una alta resistencia a la intemperie o la corrosión , como para pequeños tornillos de fijación o implantes médicos, se pueden utilizar materiales como acero inoxidable , latón , titanio y bronce .
Los tornillos de fijación se dividen en dos grandes grupos según el modo de presión:
Los tornillos de montaje son los más habituales, suelen pasar por las piezas montadas. La unión se realiza "por obstáculo" para una traslación y dos rotaciones (plano de apoyo sobre plano) y "por adherencia" para rotación alrededor del eje del tornillo y dos traslaciones en el plano, excepto tornillos avellanados. O equivalentes que recogen estas traducciones realizando una especie de "mal centrado" . Cuando las fuerzas de cizallamiento superan la capacidad de recuperación por fricción, la conexión se completa con un pasador de centrado (dos pasadores si también hay que tomar el par). Los tornillos ajustados aseguran el papel de los pasadores. En este caso, los agujeros deben realizarse después de la presentación de las partes enfrentadas.
Cuando el tornillo pasa por las piezas ensambladas y el apriete se obtiene por la acción combinada de un tornillo y una tuerca , hablamos de una conexión atornillada (un perno = un tornillo + una tuerca ). De lo contrario, el tornillo se puede apretar directamente en una de las partes a ensamblar que luego tiene un orificio roscado , posiblemente equipado con un inserto (insertos de rosca).
Los diferentes tornillos se subdividen según la forma del extremo, lo que permite una orientación más o menos buena para la introducción en el orificio roscado:
La cabeza del tornillo es un elemento funcional imprescindible para los tornillos de montaje, ya que es esta parte la que mantiene la presión, lo que no ocurre con los tornillos prisioneros, que muchas veces no tienen cabeza. Sin embargo, la cabeza realiza una segunda función: la de permitir la aplicación de un par de apriete, mediante una herramienta adecuada: destornillador o llave inglesa .
Las formas elegidas determinarán los diferentes tipos de formación:
Independientemente del sistema de accionamiento, existen varias formas de cabeza de tornillo, entre otras: tornillos de cabeza plana y avellanada; tornillos de cabeza avellanada levantados; tornillo de cabeza plana; tornillos de cabeza plana; tornillos de cabeza plana; tornillo trompeta ...
A veces, estos tornillos también se denominan HC, CHC (Cilíndrico hexagonal hueco) o BTR.
| Diámetro | M1.6 | M2 | M2.5 | M3 | M4 | M5 | M6 | M7 | M8 | M10 | M12 | (M14) | M16 | (M18) | M20 | (M22) | M24 | M30 | M36 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| L min | 2.5 | 3 | 4 | 4 | 6 | 8 | 10 | ? | 12 | dieciséis | 20 | 25 | 25 | 30 | 30 | 35 | ? | 40 | 45 |
| L máx. | dieciséis | dieciséis | 20 | 20 | 25 | 25 | 30 | ? | 35 | 40 | 50 | 55 | 60 | 60 | 70 | 70 | 80 | 100 | 110 |
4 tamaños actualmente identificados: 2 mm, 2,3 mm, 2,6 mm y 3 mm.
Encontrado en producciones asiáticas.
Los tornillos Torx se caracterizan por su rebaje en la cabeza del tornillo en forma de estrella de seis puntas. Pueden ser preferibles a los tornillos Phillips tradicionales por su mejor agarre con una llave.
La particularidad de este tornillo es ofrecer un accionamiento almenado debajo de la cabeza y por tanto una cara plana que se puede decorar o pintar sin riesgo de que el destornillador dañe la decoración. Este tipo de tornillo requiere una herramienta específica para atornillar.
Estos tornillos tienen la particularidad de no tener la impresión en la cabeza sino en el lateral de la rosca. Se utilizan para montajes aeronáuticos, donde permiten apretar la tuerca y sujetar el tornillo por un lado y simultáneamente. Esta propiedad es particularmente interesante para los ensamblajes de aviones, donde el tamaño de las estructuras no permite que un solo operador sujete la cabeza del tornillo y apriete la tuerca.
La ranura ASTER fue desarrollada por LISI Aerospace y se introdujo a principios de la década de 2010, reemplazando los tornillos hexagonales de ranura, que no proporcionan suficiente resistencia al par al apretar estructuras compuestas.
Tornillo penetrante.
Tornillos para madera modernos.
Auto tornillo de perforación.
Perno (tornillo + tuerca).
Varios tornillos.
Varios tornillos para carcasa de PC .
Hay dos tipos de tornillos autorroscantes: tornillo de punta (tipo A), utilizado para chapa fina (menos de 5 mm de grosor , aproximadamente), y tornillo de punta plana (tipo B), utilizado para chapa (o soportes) más gruesos ( espesor> 5 mm ). Como sugiere el nombre, el tornillo autorroscante sirve para hacer roscas en el orificio del soporte que se va a ensamblar. Antes de la implementación, los elementos simplemente se perforan y el tornillo roscará el orificio. Por lo tanto, no es necesario tener un grifo o una tuerca para este tipo de tornillo: esto ahorra tiempo durante la instalación. En la actualidad Los tornillos autorroscantes se utilizan ampliamente en diversos campos de la industria y la construcción.
La parte receptora tiene un orificio sin rosca, llamado orificio piloto, o no lo incluye: la rosca del tornillo y su extremo están adaptados para realizar el roscado en el primer uso (extremo puntiagudo, rosca cónica en el extremo, rosca afilada, etc.). En este grupo, encontramos: el tradicional tornillo para madera, incluidos los tirafondos , y los tornillos para madera y aglomerado, que tienden a reemplazarlos; y el tornillo para placas de yeso , o "tornillo de trompeta".
Los tornillos mecánicos no se pueden utilizar sin una tuerca o una pieza roscada con la rosca correcta. La varilla roscada es de forma cilíndrica y la rosca es la misma de principio a fin del tornillo.
Una variante, el tornillo de cuello cuadrado, tiene una sección cuadrada en la base de su vástago debajo de la cabeza. Solo se puede utilizar con tuerca y arandela.
El tornillo está solo parcialmente roscado. La parte con hombros está destinada a permanecer fuera de la parte receptora. Por lo tanto, este tornillo puede garantizar un posicionamiento preciso y un mantenimiento en posición; esto permite evitar el uso de un pasador de posicionamiento.
También hay tornillos autoperforantes, cuyo extremo actúa como taladro. Permiten atornillar directamente en acero o aluminio sin necesidad de realizar operaciones de taladrado ni roscado previo. Estos tornillos perforan hasta 16 mm de acero. Pueden ser de acero, acero inoxidable o bimetálico (el cuerpo en acero inoxidable y el final en acero) tipo SX
Los tornillos autoperforantes se utilizan principalmente en la construcción:
y en transporte para la fabricación de pisos de camiones.
La designación de los tornillos permite identificar el tipo de rosca , el diámetro del tornillo y la clase de resistencia (conocida como clase de calidad) del material utilizado. Por ejemplo, para la clase de calidad 8.8, el primer 8 indica una resistencia a la tracción R m mayor o igual a 800 MPa (8 × 100) y el segundo 8 indica que el límite elástico es el 80% de R m (8 × 10%, o 8 × 0,1), en este caso R e = 0,8 × 800 = 640 MPa . Estos tornillos son más dúctiles (menos frágiles) que los tornillos de clase 10.9 o 12.9 en caso de impacto.
No sería razonable representar un tornillo siguiendo las mismas reglas que para las otras partes. La siguiente figura, producida por computadora, muestra lo que daría la representación explícita de un tornillo: no solo llevaría mucho tiempo, sino que también, para tornillos pequeños, de uso común, se volvería ilegible.
Representación realista de un tornillo de máquina de cabeza hexagonal.
Representación estandarizada de un tornillo
En el dibujo técnico , el tornillo se muestra de forma estandarizada. La convención utilizada representa el hueco del hilo por una línea ficticia (línea fina continua) ubicada en el costado del material. Una línea fuerte que cruza la varilla indica la posición de la última rosca completa, equivalente a una superficie de tope contra la cual se detendrá la tuerca. Aquí, un tornillo de cabeza hexagonal.
Los tornillos se utilizan para:
Para cada uso, y más concretamente para tornillos de montaje, el dimensionamiento se tendrá en cuenta desde el diseño del montaje. El inventario y el nivel de restricciones permiten determinar las dimensiones mínimas según los materiales en juego.
Longitud roscadaPor lo general, se recomienda tener para la longitud de implantación:
Estos órdenes de magnitud no reemplazan el cálculo.
Cálculo de resistencia