REPÚBLICA BOLVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLICTÉNICA

DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL BOLIVARIANA

U.N.E.F.A

NÚCLEO BARINAS

PROFESOR: BACHILLER: SECCIÓN

William Martínez Carvajal Gutiérrez Edinson M-51

C.I 24322679

BARINAS, MAYO DEL 2015

TORNILLOS

INTRODUCCIÓN

Los métodos más comunes para sujetar 6 ensamblar piezas incluyen el uso de elementos como pernos, tuercas, tornillos de maquinaria, tornillos opresores, remaches y cuñas. Sin embargo de estos métodos el que tiene mayor aplicación en general es la sujeción por medio de tornillos. Por lo tanto el objetivo de este estudio es analizar el comportamiento mecánico de los tornillos en varias formas de aplicación, así como seleccionar y especificar el más adecuado para un diseño en particular deseado.

Es realmente afortunado el hecho de encontrar directamente la solución para cualquier necesidad de selección de un tornillo; más si se tienen bien definidas y conocidas las bases fundamentales del diseño de tornillos, éstas nos pueden dar la pauta para analizar con mayor claridad y seguridad la solución antes dicha por complicada que ésta sea.

De tal forma que nos da también facilidad para generar alternativas de solución en cantidad y calidad suficiente para escogerla más adecuada a la necesidad requerida. La tendencia actual en lo que respecta a rigidez de ensambles mecánicos es usar solamente la cantidad de material necesario para cumplir con las especificaciones técnicas del diseño a un costo aceptable en el mercado. De allí resulta que en maquinaria que tiene grandes cantidades de piezas unidas por tornillos, se transforma rápidamente en una área de oportunidad para analizarla y rediseñarla. Definitivamente que lo anterior es conveniente que vaya acompañado de un estudio económico que indique el ahorro en pesos que se va a lograr, la inversión que se va a desembolsar y la utilidad final resultante.

Ya que si es una máquina que se venda en el mercado industrial entonces puede ser que logre reducir considerablemente su costo de fabricación y poder reducir su costo de venta e incrementar las ventas.

En resumen las tuercas y tornillos son ampliamente usados en ensambles de componentes mecánicos y proveen una fuerza de sujeción entre los componentes unidos. Su basta frecuencia de uso motiva a un análisis detallado y atención cuidadosa por los Ingenieros de Diseño.

TORNILLO

Un tornillo es un dispositivo que se utiliza para la sujeción de un objeto. Cuenta con un cuerpo (caña) alargado y enroscado que se introduce en la superficie y con una cabeza que dispone de ranuras para que pueda emplearse una herramienta y así realizar la fuerza correspondiente para su fijación.

Por lo general, los tornillos se utilizan en conjunto con los tarugos. Supongamos que una persona desea fijar un espejo en la pared. Primero realizará un agujero con un taladro y luego introducirá el tarugo. Con el tarugo ya instalado, deberá introducir el tornillo en él: para esto, empleará un destornillador que le permita girar el tornillo poco a poco. Finalmente colgará el espejo.

De acuerdo a su finalidad, los tornillos presentan diferentes características. Los tornillos más comunes se fabrican con metal por su resistencia. Las cabezas de los tornillos también varían, existiendo tornillos de cabeza oval, de cabeza plana, tipo Phillips (con ranuras en cruz) y otros.

En ocasiones, los tornillos no se introducen en una pared, sino que atraviesan roscas para fijar diferentes partes de un mismo mecanismo o engranaje. Para esto es necesario que las tuercas y los tornillos tengan los tamaños adecuados para complementarse.

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 tirafondos para madera

Autorroscantes y autoperforantes para chapas metálicas y maderas duras

Tornillos tirafondos para paredes y muros de edificios

Tornillos de roscas cilíndricas

Varillas roscadas de 1m de longitud

Tornillos para madera

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 y 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, bicromatados, 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 autorroscado, porque no es necesario hacer un agujero previo, y 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.

Las cabezas pueden ser de diferentes clases:

Cabeza fresada (ranura recta): tienen las ranuras rectas tradicionales.

Cabeza Phillips: tienen ranuras en forma de cruz para minimizar la posibilidad de 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 firmemente el soporte. También se utiliza por ejemplo para el atornillado de la madera de grandes embalajes. Estos tornillos tienen la cabeza hexagonal y una gama de M5 a M12.

Diferentes tipos de cabeza de tornillos de chapa.

Autorroscantes y autoperforantes para chapas metálicas y maderas duras

Tornillo autorroscante.

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 se empleará.

Los autorroscantes tienen la mayor parte de su caña cilíndrica y el extremo en forma cónica. Pueden ser 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 los de los tornillos para madera.

En 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

Tornillo con cabeza Allen (o sea, hexagonal) DIN 912.

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» (británica) Whitworth de paso normal o fino

Rosca «americana» (estadounidense) SAE

Por el tipo de cabeza que tengan, los tornillos más utilizados son los siguientes:

Tornillo fijado en agujero ciego.

Cabeza hexagonal: tipo DIN 933 y DIN 931

Cabeza Allen: tipo DIN 912

Cabeza avellanada

Cabeza cilíndrica: tipo DIN 84

Cabeza torx (con forma de estrella de seis puntas)

Tornillo fijado en agujero ciego. Tornillo fijado con tuerca.

CARACTERÍSTICAS DE LOS TORNILLOS

Los tornillos están fabricados en muchos materiales y aleaciones; en los tornillos realizados en metal su resistencia está relacionada con la del material empleado. Un tornillo de aluminio será más ligero que uno de acero (aleación de hierro y carbono) pero será menos resistente ya que el acero tiene mejor capacidad metalúrgica que el aluminio; una aleación de duraluminio mejorará las capacidades de resistencia del aluminio pero disminuirá las de tenacidad, ya que al endurecer el aluminio con silicio o metales como cromo o titanio, se aumentará su dureza pero también su coeficiente de fragilidad a partirse. Los metales más duros son menos tenaces ya que son cualidades antagónicas. La mayoría de las aleaciones especiales de aceros, bronces y aceros inoxidables contienen una proporción de metales variable para adecuar su uso a una aplicación determinada.

Siempre hay que usar el tornillo adecuado para cada aplicación. Si usa un tornillo con demasiada resistencia de tensión (dureza) que no está ajustado al valor de diseño, podría romperse, como se rompe un cristal, por ser demasiado duro. Esto es porque los tornillos de alta tensión tienen menor resistencia a la fatiga (tenacidad) que los tornillos con un valor de tensión más bajo. Un tornillo compuesto por una aleación más blanda se podría deformar, pero sin llegar a partirse, con lo cual quizá no podría desmontarse pero seguiría cumpliendo su misión de unión.

El estándar ISO se marca con dos números sobre la cabeza del tornillo, por ejemplo "8.8". El primer número indica la resistencia de tensión (la dureza del material); el segundo número significa la resistencia a punto cedente, es decir la tenacidad del material. Si un tornillo está marcado como 8.8, tiene una dureza (resistencia de tensión) de 800 MPa (mega páscales), y una tenacidad (resistencia de tensión) del 80 %. Una marca de 10.9 indica un valor de tensión de 1000 MPa con una resistencia a punto cedente de 900 MPa, 90 % de resistencia de tensión.

Los tornillos pueden soportar hasta un mayor peso o tracción, pero rebasada su capacidad se rajarán, pudiendo quebrarse. Los tornillos fabricados con aleaciones más duras pueden soportar un mayor peso o tracción, pero tienen igualmente un límite y menor tenacidad que los tornillos fabricados en aleaciones más blandas. Si usa un tornillo que ha sido sobre ajustado, sea cual sea su dureza, puede quebrarse con facilidad ya que su resistencia de tensión (tenacidad) es muy baja.

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, trapecial, redonda, en diente de sierra, eléctrica, etc. 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.

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 hélice de la rosca: a derechas o a izquierdas. La mayoría de la tornillería tiene rosca a derechas, pero para aplicaciones especiales, como en ejes de máquinas, contratuercas, etc. tienen alguna vez rosca a izquierdas. 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. Asimismo, la combinación de roscas a derechas y a izquierdas es utilizada en tensores roscados. El tipo de rosca, métrica o Whitworth, aparte de ser debida al país de origen, tiene distintas características físicas: la rosca inglesa o Whitworth tiene un paso más reducido, por lo cual la rosca métrica tiene una mayor tendencia a aflojarse sola por el movimiento de las piezas. Para evitar este problema se optó por diversas soluciones, como crear variantes de rosca métrica de paso más reducido o usar tuercas y arandelas especiales que impiden más eficazmente que las piezas en movimiento se aflojen solas.

Material constituyente y resistencia mecánica que tienen: salvo excepciones la mayor parte de tornillos son de acero en diferentes grados de aleación y con diferente resistencia mecánica. Para madera se utilizan mucho los tornillos de latón.

Tipo de cabeza: en estrella o Phillips, Bristol, de pala y algunos otros especiales.

USOS

TORNILLO ROSCALATA: Tiene innumerables aplicaciones en la construcción, manutención y reparación de carrocerías de vehículos, fijación de piezas, paneles de techo, puertas y ventanas, molduras y canaletas para agua lluvia, antirruidos, correderas de vidrio, cubiertas, instalaciones de accesorios, cerrajerías, etc.

TORNILLOS PARA MADERA: Principalmente para fijaciones en madera, techumbres, molduras, bisagras, cubiertas, puertas, ventanas, etc.

TORNILLOS PARA TECHO CABEZA REDONDA: Básicamente en la fijación de cubiertas para techumbres y en aplicaciones de ambientes corrosivos.

TORNILLOS ESPECIALES: En la fabricación de muebles en general, tales como mesas, camas, gabinetes, etc. Su fácil instalación permite ser colocado sin problemas por el montador; posibilitando una sólida y rígida fijación, con un bajo costo operacional.

TORNILLO PARA INTERRUPTOR: Principalmente en terminaciones eléctricas, enchufes e interruptores.

TORNILLO PARA VOLCANITA: Tornillos de acero que taladran sus propios agujeros. Sujetan paneles de yeso a miembros de acero de respaldo.

AJUSTES Y TOLERANCIAS

CALIBRADOR PASA- NO PASA (GO-NO GO)

Dispositivos con un tamaño estándar establecido que realizan una inspección física de características de una pieza para determinar si la característica de una pieza sencillamente pasa o no pasa la inspección. No se hace ningún esfuerzo de determinar el grado exacto de error.

Un calibrador límite o pasa o no pasa se fabrica para ser una réplica inversa de la dimensión de la parte y se diseña para verificar la dimensión de uno o más de sus límites de tolerancia. Un calibrador límite con frecuencia tiene dos calibradores en uno, el primero comprueba el límite inferior de la tolerancia en la dimensión de la parte y el otro verifica el límite superior. Popularmente, se conocen como calibradores pasa / no pasa (en inglés, go/no go gaes), debido a que un límite del calibrador permite que la parte se inserte, en tanto que el otro límite lo impide.

El límite pasa (go limit) se usa para verificar la dimensión en su máxima condición material; este es el tamaño máximo para una característica interna, tal como un orificio y el tamaño máximo para una característica externa tal como un diámetro externo. El límite no pasa (no-go limit) se usa para revisar la mínima condición material de la dimensión en cuestión. Los calibradores de contacto y anillo son los de límite común que se usan para verificar las dimensiones de partes externas y los calibradores de inserción se utilizan para revisar dimensiones internas. Un calibrador de contacto o exterior consta de un marco en forma de C con superficies de calibración localizadas en las quijadas del marco .Los calibradores se usan para comprobar dimensiones externas tales como diámetro, anchura, grosor y superficies similares.

Los calibradores de anillos se emplean para revisar diámetros cilíndricos. Para una aplicación determinada, generalmente se requieren un par de calibradores, uno de pasa y el otro de no pasa, cada calibrador es un anillo cuya abertura se maquina a uno de los límites de tolerancia del diámetro de la parte. Para facilidad de manejo, la parte exterior del anillo está moleteada. Los dos calibradores se distinguen por la presencia de un surco alrededor de la parte externa del anillo no pasa.

Calibrador de anillos:

Calibrador pasa no pasa de contacto para medir el diámetro. El calibrador límite más común que se utiliza para verificar diámetros de orificios es el calibrador de inserción. El calibrador consta de una manija a la cual se conectan dos piezas cilíndricas precisamente asentadas (insertos) de acero endurecido. Los insertos cilíndricos funcionan como os calibradores de pasa y no pasa. Otros dispositivos similares al calibrador de inserción incluyen los calibradores de ahusamiento, que consta de un inserto ahusado para verificar orificios con aguzamientos; y los calibradores roscados, con los que se verifican las roscas internas en las partes.

Calibrador de contacto:

SISTEMAS DE AJUSTES

Se denomina sistema de ajuste a la forma sistemática que se utiliza para realizar la combinación del ajuste de dos piezas que deben acoplarse entre ellas, y tienen por objeto facilitar la interpretación de tipo de ajuste que compongan ya sea forzado, deslizante u holgado.

EXISTEN DOS SISTEMAS PARA NOMINAR LOS AJUSTES:

Sistema de agujero único o agujero base:

El sistema de agujero único o agujero base toma como elemento de referencia de la situación de tolerancia la que corresponde a la letra H, que en su valor mínimo coincide con la cota nominal. La letra de la tolerancia que corresponda a la letra del eje determinará fácilmente el tipo de ajuste correspondiente de tal forma que para ejes con la letra de la a la h, será un ajuste deslizante y para ejes con tolerancia de la j a la z será un ajuste forzado. En este sentido los escariadores comerciales se suelen fabricar adaptados para conseguir las tolerancias de agujeros H. Por esta razón es el sistema que más se utiliza.

Sistema de eje único o eje base:

El sistema de eje único o eje base, toma como referencia la letra h donde su valor máximo coincide con la cota nominal. En este sentido si el acoplamiento se produce entre un eje h y agujero de la A a la H se tratará de un ajuste deslizante u holgado y si el ajuste es entre un eje h y un agujero de la J a la Z se tratará de un ajuste forzado.

TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS

En determinadas ocasiones, como por ejemplo: mecanismos muy precisos, piezas de grandes dimensiones, etc., la especificación de tolerancias dimensionales puede no ser suficiente para asegurar un correcto montaje y funcionamiento de los mecanismos.

Una tolerancia dimensional aplicada a una medida ejerce algún grado de control sobre desviaciones geométricas, por ejemplo: la tolerancia dimensional tiene efecto sobre el paralelismo y la planicidad. Sin embargo, en algunas ocasiones la tolerancia de medida no limita suficientemente las desviaciones geométricas; por

tanto, en estos casos se deberá especificar expresamente una tolerancia geométrica, teniendo prioridad sobre el control geométrico que ya lleva implícita la tolerancia dimensional.

Las tolerancias geométricas se especifican para aquellas piezas que han de cumplir funciones importantes en un conjunto, de las que depende la fiabilidad del producto. Estas tolerancias pueden controlar formas individuales o definir relaciones entre distintas formas. Es usual la siguiente clasificación de estas tolerancias

• Formas primitivas: rectitud, planicidad, redondez, cilindricidad

• Formas complejas: perfil, superficie

• Orientación: paralelismo, perpendicularidad, inclinación

• Ubicación: concentricidad, posición

• Oscilación: circular radial, axial o total

Valorar el cumplimento de estas exigencias, complementarias a las tolerancias dimensionales, requiere medios metro lógicos y métodos de medición complejos. El uso de tolerancias geométricas permitirá, pues, un funcionamiento satisfactorio y la intercambiabilidad, aunque las piezas sean fabricadas en talleres diferentes y por distintos equipos y operarios.

TOLERANCIAS SEGÚN LAS NORMAS ISO

CONCLUSIÓN

Después de elaborar el presente trabajo se puede concluir que: La Rosca es elemento utilizado para control de fuerza. El tornillo es un operador que deriva directamente del plano inclinado y siempre trabaja asociado a un orificio roscado. Los tornillos permiten que las piezas sujetas con los mismos puedan ser desmontadas cuando la ocasión lo requiera. (Unión de dos o más piezas)

Un tornillo es un elemento mecánico, que tiene punta, cuerda y cabeza, el acero es el material más común, resistente y anticorrosivo, cuya función es fijar superficies, puede ser de varios tipos, de acuerdo a su forma (Helicoidal, Cilíndrico), tipo de Cabeza (gota, semiesférico, avellana, hexagonal, cilíndrica etc.) y de acuerdo al mecanismo de aplicación (“llaves” hexagonal, cuadrada, allen y “desatornilladores” plano, estrella, drive, allen).

BIBLIOGRAFIA

http://es.wikipedia.org/wiki/Tornillo

Millán Gómez, Simón (2006). Procedimientos de mecanizado. Madrid: Paraninfo. ISBN 84-9732-428-5.

Larburu Arrizabalaga, Nicolás (2004). Máquinas. Prontuario. Técnicas máquinas herramientas. Madrid: Thomson. ISBN 84-283-1968-5.

Varios autores (1984). Enciclopedia de Ciencia y Técnica. Salvat. ISBN 84-345-4490-3.

http://www.buenastareas.com/materias/concepto-del-tornillo/0