Tornillos – Descripción general del estándar

Existen diferentes sistemas de designación para las propiedades de los tornillos. Los estándares subyacentes constituyen la base para clasificar y designar los tipos de tornillos. En este artículo se presentan brevemente algunos de los diferentes estándares de tornillos y sus diferencias, y se proporciona una descripción general de los tornillos en la región europea.

Descripción general de los estándares de los tornillos

Las normas se utilizan para la estandarización y representan un acuerdo dentro de un grupo específico que ha acordado esta norma. Dado que con el tiempo han surgido muchas normas nacionales e impulsados por desarrollos históricos y regionales, a menudo solo se utilizan y reconocen comúnmente en estas regiones. En todo el mundo, existen diversos estándares para garantizar que los tornillos cumplan con requisitos específicos. El uso y el cumplimiento de las normas generalmente no son vinculantes, pero pueden ser acordados contractualmente o exigidos por los legisladores. Estos estándares son esenciales para garantizar la calidad, seguridad y la funcionalidad de las fijaciones.

Estándares

El Deutsche Institut für Normung e.V., abreviado como DIN, es responsable de determinar y actualizar las normas DIN nacionales. La estandarización en el mercado único europeo está dirigida a las normas europeas, abreviadas como EN. Las normas EN se transpondrán a las normas nacionales lo antes posible y sin cambios tras la resolución del Consejo Europeo; en Alemania se denominan DIN EN. La DIN correspondiente se retira y se sustituye por la DIN EN. Las normas ISO están destinadas a facilitar la estandarización mundial. Las normas ISO globales deben adoptarse categóricamente en las normas EN sin cambios. Como fabricante global con sede en Japón, MISUMI también produce y vende productos estandarizados. El estándar nacional JIS (Estándar industrial japonés). La norma correspondiente describe los detalles de los tornillos estandarizados, incluidos el diámetro, la longitud (rosca) y la forma de la cabeza.

A continuación se explica la designación del tornillo según la norma DIN:

• DIN 933 M 10 x 80 A2-70

La abreviatura DIN 933 significa tornillos hexagonales con rosca hasta la cabeza. M10 x 80 se refiere a un tornillo métrico de 10 mm (M10) de diámetro con una longitud de 80 mm. A2-70 describe una especificación de acero inoxidable que no solo indica la calidad y la resistencia a la corrosión del material, sino también una resistencia a la tracción mínima de 700 N/mm². Además de esta información, los estándares respectivos suelen contener las tablas de roscas pertinentes.

Tornillos DIN

Los estándares DIN son más conocidos en Alemania. En el pasado, muchos tornillos ya se normalizaban en Alemania utilizando un estándar DIN. Por ejemplo, DIN 933 aplicado a tornillos hexagonales. El objetivo de establecer normas globales ha llevado al desarrollo de normas internacionales (normas ISO) para un número creciente de aplicaciones y a la sustitución de las normas DIN por las normas EN o ISO correspondientes. No obstante, las normas DIN se aplican siempre que no exista una norma sucesora correspondiente según las normas DIN EN o ISO (DIN EN ISO).

Tornillos ISO

La ISO regula diversas normas sobre tornillos a nivel internacional. Muchas normas ISO contienen en gran medida las mismas normativas que las normas DIN válidas anteriormente. Sin embargo, se utilizan en varios países. Las normas sucesoras de DIN 931 y DIN 933 son, por ejemplo, DIN EN ISO 4014 y DIN EN ISO 4017. Otras normas son:

• ISO 4762 para tornillos de cabeza cilíndrica con hexágono Interior
• ISO 7380 para tornillos de cabeza plana con hexágono interno
• ISO 2009 para tornillos de cabeza avellanada y ranurada
• ISO 7045 para tornillos de cabeza plana con ranura transversal Phillips
• ISO 965 para roscas de uso general

En ingeniería mecánica, los tornillos de cabeza hexagonal de acuerdo con DIN EN ISO 4014 y los tornillos de cilindro de acuerdo con DIN EN ISO 4762 se utilizan con mayor frecuencia.

Tornillos de conformidad con JIS

La Norma Industrial Japonesa (JIS) es publicada por la Asociación Japonesa de Normas. Muchos tornillos también están estandarizados en el sistema de unidades métricas. Además de varios solapamientos de tornillos estandarizados según la norma JIS japonesa con los fabricados según las normas DIN o ISO, a veces hay diferencias significativas en ciertos tipos de tornillos. En algunos casos, se requieren herramientas especiales para la norma JIS.

Las normas comunes de JIS para roscas incluyen:

• JIS B 0205-1:2001 para rosca métrica general (forma de ángulo estándar)
• JIS B 0205-2:2001 y JIS B 0205-3:2001 para roscas métricas de uso general
• JIS B 0205-4:2001 para rosca métrica general (dimensiones estándar)
• JIS B 0207:1982 para roscas finas métricas

MISUMI ofrece tornillos de todas las normas.

Significado de las diferencias

Las diferencias en la estandarización afectan principalmente a la elección de herramientas. Como regla general, los tornillos JIS son compatibles con herramientas adaptadas a tornillos DIN. Sin embargo, el llamado efecto de leva (herramienta que se desliza fuera de la cabeza del tornillo) puede ocurrir, por ejemplo, en tornillos Phillips conformes con la norma JIS cuando se utilizan herramientas inadecuadas. Por lo tanto, se recomienda utilizar herramientas JIS especiales para los tornillos JIS. De este modo se mantiene la facilidad de movimiento y los tornillos no se dañan innecesariamente.

Tipos de rosca y sus diferencias

Una rosca es una elevación helicoidal o rebaje en un tornillo, un perno u otro elemento de fijación. Las roscas también están sujetas a los estándares. Los siguientes parámetros describen las roscas con más detalle:

• Puntas de rosca: son los bordes exteriores de una rosca.
• Diámetro exterior: también llamado diámetro nominal, es el diámetro de la parte roscada exterior. Las tablas de diámetros exteriores de rosca se utilizan para determinar la dimensión exterior requerida.
• Diámetro del núcleo: también llamado diámetro del orificio del núcleo. Al cortar roscas, un orificio central garantiza un centrado correcto. El orificio central determina el diámetro interior más pequeño de la rosca subsiguiente. Hay varias tablas de orificio central roscado para leer las dimensiones nominales asociadas y los pasos.
• Bordes: son los lados oblicuos o inclinados de una rosca que forman las elevaciones helicoidales o huecos y se extienden a lo largo del perfil de la rosca.
• Paso: el paso de rosca es una dimensión que indica la distancia entre roscas sucesivas o elevaciones de una rosca. Se define de forma diferente en función de la rosca. Para las roscas métricas, el paso de rosca es, por ejemplo, el resultado de la trayectoria recorrida en una revolución. Para roscas en pulgadas, por ejemplo, el paso de rosca se determina por el número de roscas por pulgada.
• Ángulo de paso: el ángulo de paso es el ángulo en el que los flancos de la rosca suben o bajan (como se ve a lo largo del perfil de la rosca).
• Inicio: es el hueco continuo en la hélice (alrededor o en un perno/tuerca).

Las formas de las roscas son diferentes en todo el mundo y a menudo conllevan desafíos en la compatibilidad de los tornillos y sus aplicaciones. Alemania y muchos otros países europeos utilizan principalmente roscas métricas, que se caracterizan por un paso y ángulo estandarizados. Esta estandarización facilita la identificación y aplicación. Por el contrario, EE. UU. utiliza tradicionalmente roscas en pulgadas. En los EE. UU., las roscas estándar de rosca unificada (UTS) son particularmente comunes, y difieren significativamente en su clasificación y dimensiones de los sistemas métricos. En Japón, el sistema métrico para conexiones roscadas es el más ampliamente utilizado. En el caso de las roscas para tubos, las roscas en pulgadas se suelen utilizar internacionalmente en todas las regiones de normalización. Los diferentes pasos de rosca, ángulos y sistemas de dimensiones (métricos frente a pulgadas) tienen como efecto la dificultad o imposibilidad de uso de los tornillos de diferentes regiones. Debido al desarrollo histórico de estándares de rosca en todo el mundo, es esencial comprobar la rosca con precisión antes de utilizar tornillos. Esto evita daños y garantiza la funcionalidad de las conexiones.

Diferentes tipos de cabeza de tornillo

Además de la rosca real, las cabezas de los tornillos también desempeñan un papel importante. A continuación se presentan varias cabezas de tornillo y sus ventajas:

Cabezal redondo

Los tornillos de cabeza redonda tienen una cabeza redonda que sobresale de la superficie del material en el que se atornillan. La cabeza puede ser completamente redonda o ligeramente hemisférica, dependiendo del diseño. La forma redonda reduce el riesgo de lesiones, ofrece una superficie de contacto más grande y permite una distribución uniforme de la carga.

Cabezal cilíndrico

El cabezal cilíndrico define a los tornillos con cabeza plana de superficie cilíndrica. Se enrosca desde arriba, por lo que es adecuado para su uso en áreas de difícil acceso. Las normas DIN 4762 y 912 o JIS B 1176 se aplican a los tornillos de cabeza hueca hexagonal. Los tornillos de cabeza plana son una forma especial de los tornillos de cabeza cilíndrica.

Cabeza hexagonal

La cabeza hexagonal tiene seis lados y una superficie plana con seis esquinas. Es fácil de agarrar y apretar con una llave hexagonal o una llave de boca fija. Los tornillos de cabeza hexagonal son adecuados para aplicaciones de par elevado. A diferencia de los tornillos de cabeza redonda accionados desde el interior, un tornillo de cabeza hexagonal se aprieta con la fuerza que actúa sobre la cabeza desde el exterior. Las normas DIN 4014 y 933 o JIS B 1180 se aplican a los tornillos de cabeza hexagonal.

Cabezal avellanado

Los tornillos avellanados tienen una cabeza cónica que permite avellanar el tornillo en el material. A menudo se utilizan cuando la cabeza del tornillo debe estar a ras con la superficie del material para proporcionar una superficie lisa sin que sobresalgan piezas. Los tornillos avellanados reducen el riesgo de tropiezos y lesiones. DIN ISO 10642, por ejemplo, se aplica a tornillos avellanados.

Cabeza aplanada

Los tornillos de cabeza aplanada tienen una cabeza semicircular. Este cabezal distribuye la carga uniformemente sobre el área de superficie total y somete el material a menos tensión. Se evita la penetración de la cabeza del tornillo en la pieza de trabajo y se prolonga la vida útil. DIN ISO 7380-2, por ejemplo, se aplica a los tornillos de cabeza aplanada.

Tornillo estriado

Los tornillos estriados se caracterizan por una cabeza con una superficie estriada que proporciona un mayor agarre. Esta textura especial permite apretar o aflojar el tornillo a mano sin herramientas. Los tornillos estriados son especialmente adecuados para aplicaciones que requieren un ajuste manual frecuente o para áreas en las que es importante un acceso rápido sin herramientas, como en carcasas para equipos electrónicos o mecanismos de ajuste.

Cabeza de mariposa

Los tornillos de mariposa tienen dos salientes laterales, similares a las alas, que permiten apretar y aflojar fácilmente a mano sin herramientas. Esta cabeza de tornillo es especialmente útil para aplicaciones que requieren un ajuste rápido y frecuente, por ejemplo, cuando se acopla a las cubiertas de la máquina o cuando se ajustan varios equipos. Las alas anchas ofrecen un buen manejo con el efecto de palanca correspondiente, lo que facilita el apriete y aflojamiento, incluso si se requieren mayores fuerzas.

Pernos de argolla

Los pernos de argolla, también llamados pernos de anillo, se caracterizan por un anillo circular que parece un "ojo" en la cabeza. Este diseño permite enganchar los ganchos o enhebrar los cables, lo que permite realizar diversas tareas de montaje y elevación. Son especialmente útiles para aplicaciones que requieren suspensión, como el transporte de cargas pesadas. Los pernos de argolla proporcionan un punto de fijación seguro y están diseñados para funcionar de forma fiable incluso bajo cargas pesadas. Gracias a su construcción resistente, pueden soportar la tensión y también las fuerzas de cizallamiento.

Otras formas de cabeza

Además de las formas clásicas de la cabeza, como los tornillos redondos, cilíndricos y hexagonales, también hay formas de cabeza menos comunes, pero importantes, como las cabezas cuadradas y triangulares. Los pernos de cabeza cuadrada ofrecen una alta resistencia a la torsión y son particularmente populares en la industria de ensamblaje, que requiere conexiones robustas. Los tornillos triangulares, que requieren herramientas especiales para apretar, ofrecen seguridad adicional contra el desenroscado no autorizado y, por lo tanto, se utilizan a menudo en dispositivos de seguridad. Los avances tecnológicos y los requisitos cada vez más específicos de varias industrias han llevado al desarrollo de formas adicionales de cabeza de tornillo que pueden ofrecer soluciones optimizadas para requisitos especiales de montaje o seguridad.

Varios destornilladores

Elegir el destornillador adecuado es crucial para unas operaciones de montaje eficientes y seguras. Los tipos más comunes son tornillos ranurados, tornillos Phillips, tornillos de cabeza hueca y tornillos hexagonales externos. Los tornillos ranurados son una de las formas de tornillo más antiguas y a menudo se utilizan para aplicaciones simples que no requieren un par elevado. Los tornillos Phillips proporcionan un mejor soporte y a menudo se utilizan en ingeniería eléctrica y en ingeniería mecánica general. Los tornillos de cabeza hexagonal, también conocidos como tornillos Allen, proporcionan una transferencia de par aún mayor y a menudo se utilizan para conexiones que requieren alta resistencia. Los tornillos hexagonales externos, por otro lado, son ideales para aplicaciones que utilizan llaves y requieren un par de apriete mayor. Cada conexión de tornillo requiere herramientas con una forma especial que se adapten con precisión al ajuste y la forma de la conexión de tornillo para garantizar un soporte y una transferencia de par óptimos. Por ejemplo, los destornilladores Torx y hexagonales requieren llaves o puntas que encajen en el perfil del tornillo y eviten daños en la cabeza. Estas herramientas están disponibles en sistemas métricos y en pulgadas, por lo que son fáciles de usar en varias regiones e industrias. Cuando se utilizan destornilladores JIS, se recomienda pedir una herramienta de destornillador JIS especial.

Descripción general de los estándares de los tornillos

Sin estar completa del todo, la siguiente tabla muestra los diversos estándares de tornillos: