Definición y Especificaciones de Tornillos
A continuación, se detallan los datos necesarios para definir un tornillo específico, junto con el significado de cada parámetro:
- Dimensiones Geométricas:
- Largo total de la parte cilíndrica: Medido en milímetros (mm).
- Diámetro de la parte cilíndrica: Medido en milímetros (mm).
- Longitud de la parte roscada: Medida en milímetros (mm).
- Paso de rosca: Medido en centésimas de milímetro (0.01 mm).
- Tipo de Rosca: Define el perfil y las dimensiones de la rosca (ejemplos: métrica, Whitworth, gas, cuadrada, etc.).
- Tipo de Cabeza: Define la forma externa de la cabeza (ejemplos: hexagonal, redondeada, cilíndrica, cónica, cuadrada, etc.).
- Tipo de Accionamiento de la Cabeza: Define la herramienta necesaria para el apriete o afloje (ejemplos: hexagonal exterior, Allen, Torx, XZN, para destornillador plano, destornillador Phillips, etc.).
- Clase de Resistencia (Propiedades Mecánicas):
- Resistencia a la rotura (Tensión máxima): El primer número, multiplicado por 1000, indica la tensión que soporta cada mm² de sección en Newtons (N).
- Plasticidad (Límite elástico): El segundo número, multiplicado por 10, proporciona el porcentaje a partir del cual el tornillo comienza a estirar irreversiblemente.
- Material de Fabricación: Indica el material base (ejemplos: acero, latón, titanio).
Características de Materiales Metálicos Comunes
A continuación, se exponen las propiedades y usos principales de diversos materiales metálicos:
Hierro
- Peso específico: 7.8 kg/dm³.
- Propiedades: Es duro y tenaz, se oxida con facilidad, es maleable y un conductor medianamente bueno del calor y la electricidad. Es un material abundante.
- Comportamiento térmico: Su óxido arde a menor temperatura que el propio metal, lo cual es una ventaja en procesos como la soldadura y el oxicorte.
- Magnetismo: Es magnético al paso de la electricidad o al estar pegado a otro imán, pero pierde esa propiedad cuando cesan estos causantes.
Acero
- Peso específico: 7.8 kg/dm³.
- Composición: Surge de la combinación del hierro con bajos porcentajes de carbono (del 0.1 % al 0.9 %).
- Tratamientos: Admite tratamientos térmicos como el temple, el revenido y el recocido. Cada uno de ellos le confiere una dureza y tenacidad variables, mejorando en todo caso las propiedades del hierro.
- Magnetismo: Es magnético y no pierde completamente el magnetismo al desaparecer sus causantes.
Aluminio
- Peso específico: 2.7 kg/dm³.
- Propiedades: Es blando y de baja tenacidad, difícil de soldar.
- Aleaciones: Combinable con el silicio para obtener duraluminio o con el magnesio para mejorar su ligereza y propiedades corrosivas. No es ni dúctil ni maleable, por lo que no es un buen material para la fabricación de carrocerías o perfiles resistentes.
- Ventajas y Aplicaciones: Es un buen conductor del calor y la electricidad y destaca por su ligereza. Se utiliza en bloques de motor, culatas, carcasas de cajas de cambios y diferenciales, cárteres de aceite y similares.
- Obtención y Reciclaje: Es muy abundante en la corteza terrestre y fácil de reciclar. Su obtención es costosa, ya que consume ingentes cantidades de electricidad.
- Comportamiento térmico: Su óxido arde a temperaturas 3 veces superiores a las del propio metal, lo cual dificulta mucho su soldadura.
Bronce
- Peso específico: Variable, puede acercarse a 8.5 kg/dm³, según los porcentajes de cobre, estaño o aluminio que contenga esta aleación.
- Composición: Es una aleación que mayoritariamente contiene cobre, combinado sobre todo con aluminio o estaño, aunque puede llevar pequeñas cantidades de otros metales como plata o plomo. Según estos metales y sus proporciones, puede llamarse también latón o platex.
- Propiedades: Conduce bien el calor y la electricidad y resiste a la corrosión. No es un metal duro ni muy resistente.
- Usos: Se utiliza en tuberías, depósitos, cableado, tornillería blanda y en material de aportación para soldadura.
- Protección: Su óxido es principalmente cardenillo (óxido de cobre), que tiene la propiedad de proteger al resto del metal para impedir que siga oxidándose.
Cinc (Zinc)
- Peso específico: 7.2 kg/dm³.
- Propiedades: Blando y poco tenaz.
- Usos: Se usa casi exclusivamente para galvanizar el hierro e impedir su oxidación, y para realizar ánodos de cinc con la misma función de proteger otros metales de la oxidación. Modernamente, sustituye al contaminante plomo en los contrapesos de equilibrado de ruedas.
Cromo
- Peso específico: 7.1 kg/dm³.
- Propiedades: Buen material en cuanto a dureza y tenacidad, siendo también resistente a la oxidación.
- Usos: Se emplea en la fabricación de herramientas y en aleaciones con el hierro para conseguir acero inoxidable.
Níquel
- Peso específico: 8.7 kg/dm³.
- Propiedades: Duro y tenaz, pero pesado.
- Usos: Se utiliza, al igual que el cromo, en aleaciones de acero inoxidable. También se emplea para dar protección y estética a otros metales, como el hierro, mediante recubrimientos superficiales llamados niquelados.
- Magnetismo: Es magnético de modo similar al acero.
Plomo
- Peso específico: 11.4 kg/dm³.
- Propiedades: Blando, dúctil y maleable. Es un material pesado.
- Usos históricos: Sirvió para fabricar tuberías y contrapesos. Sus compuestos se utilizaron como aditivos lubricantes y antidetonantes en la gasolina.
- Limitaciones actuales: Hoy se conoce como un material contaminante, que produce una enfermedad llamada saturnismo. Por ello, su uso está muy limitado.
- Usos actuales: Es fácil encontrarlo aleado con el estaño en soldadura blanda.
Procedimiento para el Cálculo del Espesor de la Arandela del Piñón de Ataque (Grupo Cónico)
Es importante señalar que cada fabricante posee sus propios útiles de medición y apoyo, por lo que no existe una única metodología. De forma genérica, se necesita conocer la desviación dimensional, tanto de la carcasa como del propio piñón, respecto a la medida de referencia (medida 0 o perfecta). Utilizaremos el sistema del Piñón Cero, ya que es el que mejor se ajusta a este módulo de mecanizado.
Pasos para la Medición y Cálculo
- Preparación del Piñón Cero: Introducir los rodamientos en el útil denominado Piñón Cero y apretarlo ligeramente en la carcasa.
- Puesta a Cero del Comparador: Colocar el comparador a cero sobre una plancha plana o mármol.
- Ajuste Fino del Comparador: Para ponerlo a cero, se apoya ligeramente, se observa la medida de la aguja pequeña y se gira la esfera para poner a cero la aguja grande.
- Medición de la Desviación: Llevar el comparador sobre el Piñón Cero y medir ambos lados. La diferencia obtenida será repartida entre ambos lados, hallando la media.
- Adición de la Desviación Dimensional del Piñón: A esa diferencia obtenida se debe añadir la desviación dimensional del piñón, la cual vendrá indicada sobre el mismo componente.
- Determinación del Espesor Final: La arandela correspondiente será la dimensión original con el añadido de lo obtenido con las mediciones anteriores.
Regulación y Apriete del Diferencial con Corona Cónica
Una vez que el piñón de ataque está en su lugar, regulado y apretado, corresponde montar la caja del diferencial con su corona. Sabemos que la altura sobre el piñón va a corresponder con lo estipulado, ya que acabamos de calcular la arandela del piñón. Ahora habrá que apretar los rodamientos del diferencial, dejando el juego piñón/corona indicado.
Uso de Comparadores para el Ajuste
Se instalarán dos comparadores:
- Primer Comparador (Juego Piñón/Corona): Apoyado sobre un diente de la corona. Este indicará el juego piñón/corona. El juego se incrementará según se apriete la tuerca del lado del dentado de la corona y disminuirá según se apriete la tuerca del lado opuesto.
- Segundo Comparador (Precarga de Rodamientos): Apoyado sobre la carcasa.
Ajuste de la Precarga
Para dar la precarga adecuada a los rodamientos, se debe medir la deformación de la carcasa en centésimas de milímetro a medida que se aprieta, utilizando para ello el segundo comparador.
Uso de la Llave Dinamométrica: Ejemplo de Apriete de Culata
Se explica el modo de operar con una llave dinamométrica, tomando como ejemplo una secuencia de apriete típica para una culata:
Secuencia de Apriete de la Culata
La secuencia de apriete indicada es la siguiente:
- Apretar a 2.5 mdaN.
- Apretar a 45 Nm.
- Esperar 3 minutos.
- Aflojar.
- Apretar a 3.5 Kpm.
- Apretar a 6 mKg.
- Girar 180º (apriete angular).
- Girar 90º (apriete angular final).
Pasos de Ejecución Detallados
- Primer Apriete (2.5 mdaN / 25 Nm): Regular el mando de la dinamométrica hasta que marque 2.5 Kpm o 25 Nm. Una vez colocadas la junta y la culata en su lugar y abocados todos los tornillos, se aprietan todos al par establecido, comenzando por los del centro y terminando por los de las esquinas.
- Segundo Apriete (45 Nm): Disponer la llave a 4.5 Kpm o 45 Nm y repetir el apriete de todos los tornillos en el orden indicado anteriormente.
- Asentamiento y Afloje: Se esperan al menos los 3 minutos indicados. Luego, se procede a aflojar los tornillos utilizando una llave normal adecuada, no la dinamométrica.
- Tercer y Cuarto Apriete (3.5 Kpm / 6 mKg): Los siguientes aprietes se realizan igual que los anteriores, pero regulando la llave primero a 3.5 Kpm (o 35 Nm) y luego a 6 Kpm (o 60 Nm).
- Aprietes Angulares (180º y 90º): Los dos pasos finales se dan sobre los tornillos en el mismo orden que los anteriores, pero en este caso se utiliza una llave normal con un goniómetro (medidor de ángulo).
- Finalización: Para finalizar, se debe aflojar el mando de regulación de la dinamométrica para liberar la tensión del muelle interno.
Justificación del Proceso de Asentamiento
El motivo de esperar 3 minutos y luego aflojar es permitir el asentamiento de las imperfecciones de la junta, asegurando que estas se compriman sin absorber el par de apriete final.