Tuercas

     Son piezas de forma exterior diversa, en cuya parte central llevan un taladro roscado, dentro del cual se introduce un tornillo con igual tipo, diámetro y paso de rosca. De esta forma, pueden constituir, junto con el correspondiente tornillo, una unión desmontable de dos o más piezas entre sí.

     Las tuercas pueden adoptar diferentes formas (prismática, cilíndrica, etc.), cada una de ellas para unas aplicaciones determinadas, escogiendo la más adecuada a nuestras necesidades; no obstante, la tuerca hexagonal es de uso general.

   Al igual que en los tornillos, en las tuercas que presentan una forma prismática, para una mayor facilidad de manejo y conservación, se eliminan los vértices de las caras externas por medio de un mecanizado, denominado biselado, que consiste en un torneado cónico a 120º. Este biselado origina unas aristas hiperbólicas en las caras de la tuerca; aunque, al realizar su representación, se pueden aproximar en forma de arcos de circunferencia.

DESIGNACIÓN

       Básicamente, la designación de una tuerca incluye los siguientes datos: tipo de tuerca según su forma, designación de la rosca y norma que la define. A estos datos se pueden añadir otros, referentes a la resistencia del material, precisión, etc.

Símbolos de roscado mas comunes

    Tornillos 

     Los tornillos y las tuercas se utilizan para sujetar y fijar uniones de elementos desmontables, por lo tanto, si la hélice de la rosca es exterior, es un tornillo y si es interior, es una tuerca.

La parte más importante de los tornillos y tuercas es la rosca.

 Se denomina tornillo a un elemento u operador mecánico cilíndrico utilizado para fijar temporalmente unas piezas con otras. El tornillo, tiene un surco helicoidal tallado en la superficie de un cilindro.

Partes de un tornillo 

① Cabeza: La cabeza del tornillo es la parte más ancha y esta permite sujetar el tornillo o imprimirle un movimiento giratorio con la ayuda de las herramientas adecuadas. Esta cabeza puede ser cilíndrica, hexagonal, 

cuadrada,…

② Cuello: Es la parte del tornillo que se encuentra sin roscar entre la cabeza y la rosca.

③ Rosca: Es la parte del cilindro que tienen el surco helicoidal.

Rosca de un tornillo 

Paso: Es la distancia entre las crestas de dos filetes sucesivos. La distancia desde un punto sobre un filete hasta el punto correspondiente sobre el filete adyacente, medida paralelamente al eje.
 

Rosca externa: es una rosca en la superficie externa de un cilindro.
 

Rosca interna: es una rosca tallada en el interior de una pieza.
 

Diámetro interior: es el mayor diámetro de una rosca interna y externa.
 

Diámetro del núcleo: es el menor diámetro de una rosca interna o externa.
 

Diámetro en los flancos (o medio): es el diámetro de un cilindro imaginario que pasa por los filetes en el punto en el cual el ancho de estos es igual al espacio entre los mismos.
 

Avance: es la distancia que avanzará el tornillo relativo a la tuerca es una rotación. Para un tornillo de rosca sencilla el avance es igual al paso, para uno de rosca doble, el avance es el doble del paso, y así sucesivamente.

DESIGNACIÓN

Básicamente en la designación de los tornillos se incluyen los siguientes datos:

      -          tipo de tornillo según la forma de su cabeza

      -          designación de la rosca: M16 X 2

      -          longitud

      -          norma que lo define

Ejemplo:

Tornillo hexagonal d1=M16 x 2 DIN 934 – m8

                                                                              ↓
                                          ↓                      Resistencia (calidad)

                           Designación de la rosca
 

M-16  es una rosca de 16mm de diámetro exterior, y la tuerca que corresponde a esa rosca tiene 24mm entre caras.

1.3   TIPOS DE TORNILLOS Y ALGUNOS EJEMPLOS DE LLAVES

§   Tornillo de cabeza hexagonal

Unión de piezas con gran apriete.
 

      NORMAS:

          -        DIN: 532, 558, 601, 931, 933, 960, 961, 6914, 7964

          -        UNE-EN: 24015

          -        UNE-EN ISO

          -        4014, 4016, 4017, 4018, 5876, 8765
 

§  Tornillo de cabeza hexagonal con valona

Con la valona que lleva este tornillo, no hay necesidad de utilizar una arandela entre la cabeza del tornillo y la pieza a unir.
 

      NORMAS

          -        UNE-EN: 1662, 1665, 14219

§   Tornillo de cabeza hexagonal con pivote

Con la ayuda de un pasador inmoviliza la pieza con un gran apriete
 

      NORMAS

          -        DIN: 560, 561
 

§  Tornillo de cabeza hexagonal con extremo en punta

También se le denomina tornillo prisionero porque une las piezas impidiendo cualquier tipo de movimiento
 

§  Tornillos de cabeza ranurada

En un avellanado es posible ocultar la cabeza sin necesidad de un gran apriete.
 

      NORMAS

          -        DIN: 63, 64, 68, 84, 85, 86, 87, 88, 91, 404, 920, 921, 922, 923, 925, 963, 964, 7969

          -        UNE-EN ISO: 1207, 1580, 2009, 2010
 

§  Tornillos de cabeza con ranura cruciforme

En un avellanado es posible ocultar la cabeza sin necesidad de un gran apriete.
 

      NORMAS

          -        DIN: 966, 7985, 7986, 7987, 7988

          -        UNE-EN ISO: 7045,7046, 7047, 7048

§  Tornillo de cabeza con prisionero

Se necesita un taladro para inmovilizar el tornillo sin roscar.
 

      NORMAS

          -         DIN: 604, 607, 792

§  Tornillos con cuello cuadrado

Se necesita un taladro para inmovilizar el tornillo sin roscar.
 

      NORMAS

          -          DIN: 603, 605, 608
 

§  Tornillo con cabeza de martillo

Fijación de máquinas por medio de ranuras en T.
 

      NORMAS

          -          DIN: 138, 188, 251

          -         UNE: 1721
 

§  Tornillo con cabeza redondeada

Sirven para montajes y desmontajes manuales sin necesidad de un gran apriete.
 

      NORMAS

          -         DIN: 434, 435, 563
 

§  Tornillo de mariposa

Se utiliza para piezas que se montan y desmontan con gran frecuencia. Sirve para hacer uniones sin gran apriete.
 

      NORMAS

          -         DIN: 314, 316
 

§  Tornillos autorroscantes para chapa

La rosca la realiza el propio tornillo al introducirse en la chapa metálica de pequeño espesor o de material blando (plástico).

      NORMAS

          -         DIN: 6901, 7513, 7516, 7971, 7972, 7973, 7974, 7976, 7978, 7879, 7981, 7982, 7983

          -         UNE: 1706, 17010, 17011, 17017

          -         UNE-EN ISO: 1479, 1481, 1482, 1483, 7049, 7050, 7051, 10510, 14585, 14586, 14587, 15480, 15481, 15482, 15483
 

§  Tirafondos

La rosca la realiza el propio tornillo al introducirse en la madera
 

      NORMAS

          -         DIN: 95, 96, 97, 570, 571, 7995, 7996, 7997

          -         UNE: 17023, 17024, 17025, 17027, 17028, 17094

Roscas

         Una rosca es una hendidura helicoidal continua sobre la superficie externa o interna de un cilindro o cono. La función de la rosca es la de insertar un elemento (tornillo, perno, tubo) en el interior de un hueco con forma similar y con una rosca equivalente, a través de un movimiento circular, con el objeto de integrar ambas piezas. Según el tipo de rosca, el conjunto puede tener la función de asegurar una pieza o, en roscas de mayor precisión, la de evitar todo tipo de fugas de fluidos. Esto último sucede específicamente en el caso de tubos roscados utilizados para el paso de agua, aceite, gas y otros.

Usos de las Roscas

       Según sus características, las roscas se destinan a diferentes usos. Las roscas cilíndricas son las más comunes y se utilizan en tornillos, pernos y sus correspondientes tuercas, con el objetivo de unir con firmeza dos elementos en principio separados. Los tornillos cilíndricos también se usan para calibrar ciertas piezas de precisión o de medición. Las roscas cónicas son utilizadas para una unión hermética, como en el caso de tubos por los cuales deben circular fluidos.

Tipos de Roscas

     Además de la gran división entre roscas cónicas y roscas cilíndricas, existe una clasificación más detallada de las mismas, según su forma, la amplitud de sus estrías (el paso) y otras características.

• Roscas de Paso Grueso: como su nombre lo indica, el paso, es decir, la amplitud de cada estría, es amplio. Por lo tanto, este tipo de rosca no tiene gran precisión en cuanto a la unión del elemento que se inserta (el macho) y la pieza hueca donde se instala (la hembra). Se utilizan para trabajos normales que requieran firmeza aunque no una unión tan estrecha.
• Roscas de Paso Fino: generan una mayor firmeza en la unión, y se utilizan sobre todo en mecánica, en la industria automotriz y vehicular en general.
• Roscas de Paso Extrafino: se utilizan cuando es requerida una mayor precisión, como en el caso de elementos que deben unirse a paredes delgadas.
• Roscas de Ocho Hilos: se denominan así porque su paso consiste en ocho estrías por pulgada; estas roscas son las indicadas para tuberías de agua y otros fluidos. Las características de su superficie permiten mayor resistencia a la presión y evitan las fugas de gases y líquidos.

Según la forma de cada hilo o estría, las roscas pueden ser: en V, redondeadas, cuadradas, Witworth (cuya forma es de trapecio) y trapezoidales.

Denominaciones de las Roscas Más Comunes

Existe gran variedad de roscas. Entre las más usuales, pueden destacarse las siguientes:

• BSP: rosca Witworth Gas.
• BSF: rosca Witworth de paso fino.
• BSPP: rosca Witworth cilíndrica, utilizada para tubos.
• BSPT: rosca Witworth cónica para tubos.
• NPS: rosca americana cilíndrica; se utiliza para la unión de tubos.
• NPT: rosca americana cónica para tubos.

uniones fijas por remache

         El remache, como elemento de fijación, consiste en un tubo cilíndrico (el vástago) con una cabeza en un extremo y que al deformar el extremo opuesto, mediante presión o un golpe, se obtiene otra cabeza que ejerce presión sobre la cara opuesta de la fijación, en consecuencia los elementos implicados en esta unión quedan unidos con una presión que dependerá de la presión aplicada por el propio remache y las propiedades del material. A este proceso se le conoce como remachado o roblonado.

        Los remaches acostumbran a ser de metal, acero de bajo contenido en carbono, o de aluminio por ser más dúctiles. Un ejemplo de uso que se me pasa ahora mismo por la cabeza es la fijación de la matrícula en los automóviles. Otro ejemplo de su uso es la fijación de chapas en estructuras en la industria aeronáutica.

Un tipo específico de remaches son los roblones, remaches con diámetro superior a 10mm y que a la hora de efectuar el remachado se calientan para facilitar su deformación.

      En el caso de la mecanización de dispositivos electrónicos, los remaches se utilizan normalmente cuando no se quiere que el usuario tenga acceso sencillo a la circuitería. Para este tipo de acabados una opción más elegante y económica para producciones mayores es el termo-sellado, aunque se utiliza cuando el casing es de plástico (típicamente ABS).

 Uniones fijas por soldadura

• Uniones fijas por adhesivo
• Uniones fijas por presión
• Uniones desmontables
• Pasadores
• Tipos de las uniones atornilladas

      Esta es una de esas uniones que los electrónicos tenemos muy por la mano, pues es como fijamos los componentes a las PCBs aprovechando que el mismo material con el que soldamos estos componentes es un buen conductor, nuestro amigo estaño.

Dejad que sea estricto y os pegue una pequeña definición: La soldadura es un proceso de unión entre metales por acción del calor existiendo el material de las piezas y el material que por dicha calor se funde y une las piezas. Al material que se funde para unir la piezas se le conoce como material de aportación. 

existen dos tipos de soldaduras:

·         Hetereogénea: El material de aportación es diferente al de las piezas con las que se conformará la estructura.

·         Homogénea: No existe diferencia entre las propiedades del material de la pieza a soldar y el material que se funde. En este tipo de soldaduras se pueden distinguir además las soldaduras autógenas, que son aquellas en las que no se aporta material, es decir, que la misma pieza es la que se funde para la consecución de la unión.

          Otra clasificación de las soldaduras permite la clasificación según: Soldadura blanda, soldadura fuerte, soldadura oxiacetilénica o autógena y soldadura eléctrica. Aún así y dada mi experiencia, aunque escueta, no creo relevante una explicación más profunda para un ingeniero electrónico y su trabajo de mecanización.

        Aún y siendo un tipo de unión fija sin mucha resistencia, el uso de adhesivos es una práctica muy común en la mecanización de dispositivos electrónicos. De hecho un elemento muy utilizado en este tipo de sistemas combina una unión fija por adhesivo y una unión desmontable por pasador y que se verá más adelante, igualmente al lado del texto podéis ver una imagen de la pieza a la que hago referencia.

       Volviendo a ser estrictos, este tipo de unión fija de clasifica según el origen del adhesivo que puede ser de origen natural o animal. Actualmente y a modo de culturilla, la gran mayoría de pegamentos utilizados en la industria, por no decir todos, son de origen sintético ya que están hechos especialmente para ser más fuertes.

      A falta de ver ningún sistema embebido con este tipo de unión en su mecanizado lo comentaré por cortesía y, quién sabe, quizás lo utilicemos algún día puesto que son útiles para la realización de estructura con partes móviles con pivotes de apoyo.

      La unión fija por presión consta de dos elementos, el primero corresponde a la pieza interior que corresponde al eje; el segundo es la pieza exterior (el agujero).

     Las uniones por presión pueden ser débiles o fuertes en función de la relación entre el ancho del eje y el ancho del agujero.

    Las uniones desmontables se utilizan en caso que se pretenda separar los elementos “conectados” de forma manual o con cierta facilidad una vez montada la estructura. Las uniones desmontables más típicas en el mecanizado de sistemas electrónicos son las uniones mediante elementos roscados, el uso de pasadores y las guías. Como no pretendo olvidar a nadie comentar que también forman parte de este grupo los ejes estriados, los botones, los corchetes, los muelles y el velcro.

Uniones desmontables con elementos roscados

        Todos los elementos roscados tienen lo que se denomina rosca, que se caracteriza por el canal o filete que describe una trayectoria helicoidal cilíndrica alrededor del eje del elemento. La rosca se caracteriza por varios aspectos: El paso que se define como la distancia entre dos filetes consecutivos; la distancia recorrida lineal equivalente para dar una vuelta entera a la rosca por el filete; la inclinación de la rosca con el sentido de giro; y la geometría del propio filete que puede ser cuadrada, diente de sierra, trapezoidal, triangular o redonda.

    Dado el número de parámetros que condicionan un elemento roscado existen diferentes sistemas de normalización que fijan el paso de la rosca. En Europa estamos acostumbrados a trabajar con la rosca métrica o – tornillos tipo M1, M2, M3, etc..- pero existen otros sistemas que conviene conocer dado que muchas veces debemos incorporar o acoplar módulos embebidos de fuera del continente. Alguna de estas normas: Whitworth, Sellers, Gas, SAE o UNF.

     El tornillo es una pieza cilíndrica que está formada por el cuerpo con la rosca exterior y por la cabeza mediante la cual transmitimos la presión y giro. La cabeza del tornillo se caracteriza por su forma y la ranura, aunque en función de la forma no tiene por qué tener ninguna ranura o orificio de sujeción. La cabeza del tornillo está igualmente regulado mediante sistemas de normalizado.

  El tornillo como elemento roscante no tiene porque venir siempre acompañado de una tuerca pues existen tornillos autoroscantes que se utilizan muchas veces para la fijación de la PCB con el casing de plástico del dispositivo o si el propio casing tiene orificios con rosca interior.

      Como en el caso del tornillo, el pasador es un elemento de fijación que se sirve de un agujero común en las piezas a unir. Este tipo de uniones se utilizan para soportar esfuerzos paralelos al plano de la unión y se caracterizan por su facilidad de desmontaje. En los dispositivos electrónicos se utilizan normalmente para la fijación –no presión- de elementos independientes. Un ejemplo claro que he visto en diferentes montajes es el de la sujeción de los módulos GSM y GPRS de Cinterion, si habéis trabajado con ellos sabéis a qué me refiero. Como en el caso de los tornillos los más utilizados en sistemas embebidos son de metal o bien de nylon.

      Las uniones atornilladas se diferencian de acuerdo al tipo de elaboración de la unión, así como conforme a su función.

Uniones atornilladas directamente

     Las piezas que se van a unir están previstas propiamente con roscas interiores y exteriores y se enroscan entre ellas directamente (directo), sin que se necesiten elementos de unión adicionales.

Uniones atornilladas indirectamente

     Las piezas que se van a unir se atornillan através de elementos de unión - tornillos y tuercas -, adicionalmente se pueden emplear elementos de seguridad y arandelas. Cuando una pieza constructiva ya tiene un roscado interior, se puede realizar esta unión atornillada através del tornillo, sin el empleo de una tuerca; este procedimiento se emplea especialmente en las piezas de trabajo que tienen paredes lo suficientemente fuertes.

Unión atornillada de fijación

     Las piezas constructivas se atornillan directa o indirectamente con la finalidad de la unión solamente. Como formas de rosca se emplean principalmente roscas de punta - roscas de punta métricas ISO o roscas Whitworth, las dos tienen una gran retención automática.

Unión atornillada de movimiento

       Las piezas constructivas se unen entre sí directamente con la finalidad de la unión con una transmisión de fuerza o de movimiento al mismo tiempo. Como formas de rosca se emplean las roscas de sierra, trapecio o redondas, las cuales tienen una retención automática reducida.

Uniones

          Por definición todas las máquinas constan de un cierto número de elementos que cumplen con una función determinada. Estos elementos, como en el caso de las articulaciones, deben estar sujetos entre ellos para poder realizar su función de forma efectiva, para ello se utilizan las uniones.

      Como todo en la vida, las uniones se pueden clasificar según diferentes criterios: estáticas, articuladas, fijas, desmontables, grandes, pequeñas, bonitas o feas. Aún así, la clasificación más común para las uniones es entre uniones fijas y uniones desmontables; existiendo para cada tipo otros muchos tipos y clasificaciones.

Uniones Fijas

         Las uniones fijas son aquellas uniones cuyos elementos de unión son imposibles de separar sin producir algún desperfecto o rotura en alguno de ellos.Las uniones fijas más comunes hoy en día son las uniones fijas soldadas, las remachadas y por roblones, por ajuste a presión y mediante adhesivos.

        Con la salvedad de la unión mediante adhesivo, las uniones fijas normalmente se utilizan cuando la unión entre los dos elementos debe aguantar esfuerzos mecánicos importantes (aunque existen adhesivos sintéticos muy y muy fuertes). Vamos a ver ahora con un poquito de profundidad las diferentes opciones para este tipo de uniones mecánicas.