Entendiendo el Torque y la Mecánica de los Tornillos
1.Qué es el Torque y Por qué es Importante
El torque es la fuerza de rotación aplicada para apretar un tornillo o tuerca. Genera una tensión interna en el tornillo que sujeta las piezas entre sí. El torque correcto asegura una fuerza de apriete suficiente sin exceder los límites del material. Un torque insuficiente puede causar aflojamiento; un torque excesivo puede provocar ruptura.
2.Resistencia a la Tracción, Límite de Fluencia y Carga de Prueba
Tensión de Ruptura: Es la tensión máxima que el tornillo puede soportar antes de romperse.
Límite de Fluencia: Es el punto en el que el tornillo comienza a deformarse permanentemente.
Proof Load (Carga de Prueba): Es la carga máxima segura antes de la deformación permanente, generalmente entre el 85 % y 95 % del límite de fluencia.
3.Cálculo del Área de Tensión de un Tornillo
El área resistente representa la sección efectiva del tornillo que soporta la tracción.
As=π4(d2+d32)2A_s = \frac{\pi}{4} \left( \frac{d_2 + d_3}{2} \right)^2As=4π(2d2+d3)2
Donde d2d_2d2 es el diámetro medio y d3d_3d3 es el diámetro de la base de la rosca.
4.Qué es el Paso de Rosca
El paso es la distancia entre dos filetes consecutivos, medida paralelamente al eje del tornillo.
Ejemplo: M10×1,5 → paso = 1,5 mm.
En pulgadas, se utiliza TPI (hilos por pulgada):
Passo=25,4TPI\text{Passo} = \frac{25,4}{\text{TPI}}Passo=TPI25,4
Qué es la Precarga
La precarga es la tensión inicial creada en el tornillo cuando se aplica el torque. Mantiene el conjunto firme incluso bajo cargas externas.
Fórmula:
T=K×F×DT = K \times F \times DT=K×F×D
Donde T es el torque, K es el coeficiente de fricción, F es la fuerza de precarga y D es el diámetro nominal.
Qué es la Precarga
La precarga es la tensión inicial generada en el tornillo cuando se aplica el torque. Mantiene el conjunto firme incluso bajo cargas externas.
Fórmula:
T=K×F×DT = K \times F \times DT=K×F×D
Donde T es el torque, K es el coeficiente de fricción, F es la fuerza de precarga y D es el diámetro nominal.
7.Influencia de la Lubricación
La lubricación reduce la fricción, permitiendo que más torque se convierta en fuerza de apriete útil. Un tornillo seco puede requerir un 30–40 % más de torque para alcanzar la misma precarga. Un exceso de lubricación puede causar sobreapriete.
8.Números en la Cabeza del Tornillo
Los números indican la clase de resistencia.
Ejemplo: 8.8 → resistencia a la tracción = 800 MPa, fluencia = 0,8 × 800 = 640 MPa.
Cuanto mayor es el número, más resistente es el tornillo (por ejemplo: 10.9, 12.9).