pernos de aceroSeleccionando

Por Ing.: Bengt BlendulfEspecial para Torneca

No solo de tornillos viven en torneca

YenoriSánchezQuesada

También vivimos llenos de fe y esperanza.Desde hacevarios años torneca ha ofrecido becas a sus empleados.En 1999 se nos ocurrió otorgar varias becas aestudiantes de bachillerato para que continuaran consus estudios. Ellos tenian que escribir sobre "su visión deC.R. dentro de 15 años" y Yenory fue la ganadora de untercer lugar. Lo importante de esta nota es que fue ella laúnica que perduró y se graduó, el resto abandonaron susesfuerzos , que lástima!

El próximo mayo se nos gradua de "Bachiller enEducación", pero Yenory desea seguir con la licenciatura,y estamos seguros que lo logrará, porque tiene agallas.

Yenory tiene futuro como todos los que creen en simismos. Ella es un ejemplo de esfuerzo.

Yenory ofrece sus servicios profesionales como maestraa partir de mayo, asi que si saben algo, llámenla a lasJuntas de Abangares donde reside esta bellaGuanacasteca, su teléfono es el 662-0932

suerte Yenory..

Marvin Sossin.

Criterio:

Cuando necesitamos un tornillo para una aplicaciónespecífica, podemos escoger el tamaño, la resistencia, lacantidad etc, basados en fuerza y tipos de carga que vana soportar la unión con tornillos.Es necesario además, considerar si el perno es estándary si es fácil adquirirlo en el mercado local.

Ahora bien, si las cargas externas son bajas y los tornillossolamente sirven para mantener en su lugar algunacosa, entonces estaríamos buscando tornillos "estufa","autorroscantes" o algo similar, la mayoría de estostornillos traen una cabeza para desatornillador plano,tipo phillips o una combinación, inclusive la cabezahexagonal, que no permiten un soque fuerte (torquealto).Si lo que necesitamos requiere una pre-carga y mucharesistencia, debemos entonces buscar pernosendurecidos al calor en aleaciones de acero al carbóncon cabezas hexagonales que permitan la aplicación deun torque alto.

Pernos de Acero:

Existen una granvariedad de pernosde acero enpulgadas condiferente contenidode carbono, por loque se hanestablecido grados oclases de resistencia

a la tensión. En Costa Rican o r m a l m e n t ereconocemos a lospernos con contenidode carbono a partirdel grado

BOLETIN Nº8 • AÑO 3 • MARZO 2003

2, antes de ese nivel se consideran de hierro solamente.Estas características crean entonces grupos, siendo elprimer grupo los del grado 2 al grado 4.8, con unatensión máxima de resistencia de 60.000 Lbs x Pulg2 conun contenido bajo de carbono. Estos pernos no estánidentificados con marcas en la cabeza como el grado 5,el grado 8, etc. (Figura 1) Tipos de cabezas.

Hasta aquí hemos hecho referencia a los pernos conespecificación en pulgadas ( SAE o ASTM ), lacontraparte, los pernos métricos tienen especificacionesISO y la clase con bajo contenido de carbonocorresponde 5.8. Estos dos grupos representan pernosque no ofrecen características de seguridad y podríancausar serios problemas si se usan en fijar piñones,poleas o partes movibles que están expuestas a lavibración; la barrera sería una resistencia a la tensiónmenor a las 75000 Lbs por pulgada cuadrada.

Dentro de este grupo caen los tornillos autorroscantesya que los aceros usados para su fabricación son de bajocontenido de carbono (1016-1018) y son apenasendurecidos. Estos tornillos se usan " para sostener"piezas en su lugar, además están expuestos alrompimiento por penetración de hidrógeno, si no hansido " horneadas ". (ver boletín Marzo 2002 " Tolerancia ala ruptura”.

Pernos de Alta Resistencia

La evolución de los pernos del grado 1 y 2 a pernos dealta tensión, se inició allá por el año 1970. Fue durante lacrisis energética que se requerían automóviles máslivianos para ahorrar combustible, por los tanto sediseñaron pernos más pequeños, de menos peso perocon gran capacidad de resistencia. Estas necesidadescrearon el grado 5 para la industria automovilística y elgrado 8 para la industria pesada como tractores, mineríaetc.

Grado 5

La mayoría de los pernos utilizados hoy en día son delgrado 5.Esto garantiza una abundancia en almacenes yferreterías. A un perno grado 5 se le puede aplicar pre-carga y torques, que en la mayoría de casos cumplen conlos requerimientos de la industria.Los pernos grado 5 casi no presentan problemas,básicamente no presentan roturas por inducción delhidrógeno, se pueden galvanizar por inmersión caliente,sin crear rajaduras o pérdida del temple y sontotalmente inmunes a la corrosión por stress.La única cosa negativa en que el perno SAE-J429 o sea elgrado 5, indica una resistencia de 120.000 Lbs x pulgadacuadrada en los gruesos hasta 1" y luego su resistenciacae a 105.000 Lbs x pulgada cuadrada en los gruesosarriba de 1" y hasta 1 1/2". Este hecho importante debentenerlo en mente los ingenieros al diseñar proyectos, asípor ejemplo tenemos que los pernos grado 5 de 7/8" a1" son más resistentes que los de 1 1/4" del mismogrado.Este curioso bajonazo en resistencia no existe en elgrado 8. Todo este problema tiene origen en lasdiferencias entre las clasificaciones de SAE y ASTM.

Grado 8

Estos pernos tienen una resistencia de 150.000libras/pulg2, o sea un 25 % más de resistencia que los delgrado 5 y son usados en uniones con grandes cargas yobligados a movimientos o vibraciones.Estos pernos requieren más cuidado al ensamblarlos ymucho más mantenimiento que el grado 5 y por lasiguiente razón:La superficie debajo de la cabeza de la tuerca estáexpuesta a mayores presiones que el grado 5, por lo quese hace necesario utilizar arandelas endurecidas otornillos con arandela incluida ( Flange ) y materialesduros para prevenir que la cabeza del perno se incruste.El recubrimiento electrolítico puede ser causa de lapenetración del hidrógeno dada la dureza del pernogrado 8, que oscila entre HRC-33-39 y el problema depenetración se origina con dureza HRC-32, por lo tantose debe aplicar el proceso del horneo, después delenchapado.

Tornillos de presión ( Ver boletín Marzo 2002 )

En relación con el grado 8, dureza HRC-33 o 39, estostornillos son superduros, con resistencia de 150.000 Lbsx pulgada cuadrada y dureza de HRC 39-45. Debenusarse en ambiente controlados, nunca en el medioambiente.En ambientes corrosivosson altamentepeligrosos por losaccidentes queocurren cuando serompen o altas

prácticosConsejos

Por Pedro Gamboa

TORNILLO DIAMETRO PRUEBA DE CARGA RESIST. A CEDER RESISTENCIA DUREZAPSI PSI TENSION PSI MIN/MAX

SAE - J 429 1/4 A 3/4 55.000 57.000 74.000 B80 B100GRADO 2 7/8 A 1/2 33.000 36.000 60.000 B70 B100

ASTM A 307 1/4 A 4 60.000 B69 B100

SAE - J 429 GRADO 5 1/4 A 1 85.000 92.000 120.000 C25 C34ASTM A 449 1 1/8 A 1 1/2 74.000 81.000 105.000 C19 C30

1 3/4 A 3 55.000 58.000 90.000 B183 B235

ASTM A 325 1/2 A 1 85.000 92.000 120.000 C24 C351 1/8 A 1 1/2 74.000 81.000 105.000 C19 C31

SAE - J 429 GRADO 8 1/4 A 1/12 120.000 130.000 150.000 C33 C39ASTM A 354 1/4 A 2 1/2 120.000 150.000 C31 C39

2 3/4 A 4 105.000 140.000 C31 C39

ASTM A 490 1/2 A 1 1/2 120.000 MIN 150.000MAX 170.000 C33 C38

ACERO INOX 1/4 A 5/8 65.000 100 A 150 KSI B95 C3218,8/316 3/4 A 1 45.000 85 A 140 KSI B80 C32

tensiones.La corrosión es posible controlarla con un buen procesoelectrolítico. Pero esto se debe dejar en manos deverdaderos profesionales , ya que se debe usar unsolvente electrolítico en vez de agua y es un procesocaro.Hay otras alternativas para protegerlos, conrecubrimientos sin contenido atómico de hidrógeno.

Recomendación.Como estos pernos se fabrican por todo el mundo, sedebe tener sumo cuidado donde lo adquiera, ya quemuchos distribuidores sin escrúpulos, por ganar más, lepueden ofrecer tornillos baratos, pero de origen ycalidad dudosas que pueden ser causa de problemasmuy graves.

Pulgadas y Milímetros.

Aunque el sistema métrico, bajo las especificaciones ISOya es muy conocido en todo el mundo, debemoscompararlo con el de pulgadas para facilitar la tarea deidentificarlos.En primer lugar cuando hablamos de pulgadas, a lasespecificaciones ASTM- SAE debemos referirnos ogrados y al hablar del sistema métrico, especificamosISO, debemos decir clase. Ahora podemos hacer unarápida y fácil comparación:

Todos estos sistemas de especificaciones, estánsufriendo cambios continuos, así por ejemplo SAE,eliminó la clase 12.9 debido a que se usa más laespecificación clase 12.9 del ISO, por otro lado la ISOeliminó la clase 3.6 y así sucesivamente, por eso esimportante estar en contacto con todos estos cambios através de su distribuidor o con boletines como este quepublica TORNECA S. A. ( Figura 2. Tabla de Valores ).

Los tornillos laminados de acero inoxidable fabricadosbajo la norma AISI- series 300-304 de aleación 18-8, conuna resistencia a la tensión de 90. 000 libras por pulgadacuadrada ¡ No son autorroscantes !

Bueno si lo son, pero solo en los casos que implican suuso sobre un material "mas suave" y son previamentelubricados, como sobre piezas de aleación de aluminio ozinc etc.

Lo que sucede es que la dureza exterior o superficial dela rosca del tornillo de acero inoxidable es de RockwellC-25 y la dureza del acero al carbón se iniciacasualmente en Rockwell C-25 en adelante y su durezasuperficial puede ser C-30 o más.

Por la razón anterior es que si usted aplica un tornillo dela serie 304 sobre una lámina de acero al carbono, tendrácomo resultado una rosca barrida.

Si usted desea tornillos autorroscantes, asegúrese deque su dureza exterior sea siempre superior, por lo tantodeben ser tornillos de acero con un "porcentaje" decarbono, para asegurar esa característica de autoroscarse.

GRADO 5 CLASE 8.8GRADO 8 CLASE 10.9ALEACIÓN DE ACERO CLASE 12.9

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