Tuerca (hardware)

Tipo de sujetador con orificio roscado
Una tuerca M4 enroscada en un tornillo de cabeza hueca con llave Allen

Una tuerca es un tipo de elemento de fijación con un orificio roscado . Las tuercas casi siempre se utilizan junto con un perno de acoplamiento para sujetar varias piezas entre sí. Los dos elementos se mantienen unidos mediante una combinación de la fricción de sus roscas (con una ligera deformación elástica ), un ligero estiramiento del perno y la compresión de las piezas que se van a unir.

En aplicaciones donde la vibración o la rotación pueden aflojar una tuerca, se pueden emplear varios mecanismos de bloqueo: arandelas de seguridad , contratuercas , tuercas dobles excéntricas, [1] líquido fijador de roscas adhesivo especializado como Loctite , pasadores de seguridad ( pasadores partidos ) o alambre de bloqueo junto con tuercas almenadas , insertos de nailon ( tuerca nyloc ) o roscas de forma ligeramente ovalada.

Las tuercas cuadradas, así como las cabezas de los tornillos, fueron las primeras formas que se fabricaron y solían ser las más comunes, en gran parte porque eran mucho más fáciles de fabricar, especialmente a mano. Si bien hoy en día son poco comunes [ ¿a partir de ahora? ] debido a las razones que se indican a continuación para la preferencia por las tuercas hexagonales, ocasionalmente se usan en algunas situaciones en las que se necesita una cantidad máxima de torsión y agarre para un tamaño determinado: la mayor longitud de cada lado permite aplicar una llave con una superficie más grande y más palanca en la tuerca.

La forma más común hoy en día es hexagonal , por razones similares a la cabeza del perno: seis lados dan una buena granularidad de ángulos para que una herramienta se acerque (bueno en espacios reducidos), pero más esquinas (y más pequeñas) serían vulnerables a ser redondeadas. Solo se necesita una sexta parte de una rotación para obtener el siguiente lado del hexágono y el agarre es óptimo. Sin embargo, los polígonos con más de seis lados no dan el agarre necesario y los polígonos con menos de seis lados tardan más en recibir una rotación completa. Existen otras formas especializadas para ciertas necesidades, como tuercas de mariposa para ajuste con los dedos y tuercas cautivas (por ejemplo, tuercas enjauladas ) para áreas inaccesibles.

Las nueces vienen en muchos tamaños. Esta forma parte del Puente del Puerto de Sídney .

Historia

En un principio, las tuercas y los tornillos se fabricaban a mano, de modo que cada tuerca fuera compatible con su propio tornillo, pero no eran intercambiables. Esto hacía que fuera prácticamente imposible sustituir los fijadores perdidos o dañados, ya que todos eran diferentes. En 1841, Joseph Whitworth propuso que se estableciera un estándar, pero no se hizo de inmediato.

En 1851 se iba a celebrar en Hyde Park, Londres, Inglaterra, la Gran Exposición de las Obras Industriales de Todas las Naciones , y se decidió construir el Palacio de Cristal como parte de ella; esto debía hacerse en 190 días y a un coste razonable. La investigación de los restos del edificio destruido en 2024 reveló una importante innovación que lo hizo posible. La empresa constructora responsable, Fox Henderson, decidió utilizar tuercas y tornillos, pero de tamaños estandarizados, un método revolucionario en aquel momento. Esto permitió que el edificio se terminara a tiempo. El uso de tuercas y tornillos intercambiables tuvo tanto éxito que se adoptó ampliamente el estándar Whitworth. El estándar británico no se adoptó formalmente hasta 1905. [2]

Tipos

Existe una amplia variedad de tuercas, desde versiones de hardware para el hogar hasta diseños especializados específicos de la industria que están diseñados para cumplir con varios estándares técnicos . Los sujetadores utilizados en aplicaciones automotrices, de ingeniería e industriales generalmente deben apretarse a un ajuste de torque específico, utilizando una llave dinamométrica . Las tuercas se clasifican con clasificaciones de resistencia compatibles con sus respectivos pernos; por ejemplo, una tuerca de clase de propiedad ISO 10 podrá soportar la carga de resistencia de prueba de perno de un perno de clase de propiedad ISO 10.9 sin desgastarse.

NombreTambién conocido comoImagenDescripción
Tuerca de bellota (tuerca ciega)Tuerca hexagonal de corona, tuerca ciega, tuerca ciega, tuerca ciega abovedada o tuerca abovedadaUna tuerca que tiene un extremo abovedado en un lado.
Tuerca de barrilPasador transversal de acero o tuerca de pasador, pasador transversal (carpintería)Una pieza redonda o de chapa metálica formada con roscas perpendiculares a la longitud de la tuerca.
Tuerca enjauladaTuerca enjaulada, tuerca cautiva, tuerca de clipUna tuerca (normalmente cuadrada) en una jaula de acero flexible que envuelve la tuerca. La jaula tiene dos alas que, cuando se comprimen, permiten que la jaula se inserte en los orificios cuadrados.
Tuerca con clipTuerca en J o tuerca en U, tuerca para chapa metálica, tuerca rápida (ambiguamente)Diseñado para sujetarse a chapa metálica.
Tuerca de acoplamientoTuerca de extensiónUn sujetador roscado para unir dos roscas macho, más comúnmente una varilla roscada,[1][2] pero también tuberías.
Tuerca de bridaTuerca de collarTiene una brida ancha en un extremo que actúa como una arandela integrada.
Tuerca HARDLOCK [3]Tuerca doble excéntricaTuerca HARDLOCKTuerca autoblocante. Mejora de la tuerca doble que utiliza un principio de cuña, eliminando el espacio entre las roscas.
Tuerca de inserciónZócalo roscadoTuerca de inserciónUn casquillo roscado para una pieza de madera, similar a un anclaje de pared.
Tuerca moleteadaTuerca de mariposaTiene una superficie exterior moleteada que facilita el ajuste con la mano (tuerca de mariposa) o asegura la tuerca en un mango o cubierta (tuerca de inserción)
rayo sexualTuerca de cañón, perno de cañón, cañón de unión, tornillo Chicago, poste y tornillo o perno conectorTiene una brida en forma de barril y un saliente que sobresale y está roscado internamente.
Tuerca partidaDividido longitudinalmente en dos piezas (mitades opuestas) de modo que su rosca hembra pueda abrirse y cerrarse sobre la rosca macho de un perno o husillo.
Tuerca de manguito
Tuerca de resorteSe utiliza con el puntal para unir elementos a la cara abierta del mismo. Las ranuras de su cara encajan en los labios del lado abierto del canal del puntal, mientras que el resorte empuja contra el lado opuesto para mantener la tuerca en su lugar.
Tuerca cuadradaTuerca de cuatro lados. En comparación con las tuercas hexagonales estándar, las tuercas cuadradas tienen una mayor superficie en contacto con la pieza que se fija y, por lo tanto, brindan mayor resistencia al aflojamiento (aunque también mayor resistencia al apriete) [ cita requerida ]
Tuerca de presiónTuerca autoblocanteSe utiliza en chapa metálica. Se fija permanentemente a la chapa metálica mediante el prensado del material circundante.
Nuez estrelladaTuerca de estrella de horquilla sin roscaParte de un juego de dirección sin rosca que se utiliza para fijar una horquilla de bicicleta al cuadro de la misma . Se ancla de forma semipermanente dentro del tubo de dirección de la horquilla. Se puede montar con un ajustador de tuercas en estrella .
Tuerca en Ttuerca en T, tuerca ciega (ambiguamente)Se utiliza para fijar una pieza de madera, partículas o materiales compuestos, dejando una superficie al ras.
Tuerca de ranura en TTuerca con ranura en TSe utiliza con una abrazadera roscada para posicionar y asegurar las piezas en las que se trabaja en un taller.
Tuerca de cuñaSe utiliza para crear cubiertas salientes.
Tuerca para soldarDiseñado para ser soldado a otro objeto.
Bueno, nuezRawlnut o nuez de Rawl (propietaria)Se utiliza para fijar a ciegas una pieza y sellar el orificio del perno.
Tuerca de mariposaTuerca de mariposaTiene dos grandes "alas" de metal, una en cada lado, por lo que se puede apretar y aflojar fácilmente con la mano sin herramientas.

Tuercas de seguridad

Existen muchos tipos especializados de tuercas que resisten el aflojamiento de las uniones atornilladas , ya sea al proporcionar un par de torsión predominante contra el sujetador macho o al sujetarlas contra los componentes atornillados. Estas se conocen generalmente como contratuercas.

Tamaños de tuercas estándar

Tuercas hexagonales métricas

Cita de nueces

Tenga en cuenta que los tamaños de las piezas planas (llave inglesa o llave fija) difieren entre los estándares de la industria. Por ejemplo, los tamaños de llave inglesa o llave fija de los sujetadores que se utilizan en los automóviles fabricados en Japón cumplen con el estándar automotriz JIS.


Diámetro nominal del orificio , D (mm)
Paso,
P (mm)
Entre planos ,
A/F (mm)

Diámetro exterior ;
entre
esquinas
,
A/C (mm)
Altura,
H (mm)

opción
2da
opción
GruesoBienYO ASIESTRUENDOJIS
Tuerca hexagonal

Tuerca de seguridad

Tuerca de nailon
10,252.5
1.20,25
1.40.3
1.60,353.2
1.80,35
20,441.61.2-
2.50,45521.6-
30,55.56.42.41.84
3.50.66
40,77778.13.22.25
50,88889.242.75
610,7510101011.553.26
71115.53.5-
81.251131312156.548
101.51,25 o 116171419.68510
121,751,5 o 1,2518191722.110612
1421.521221911714
1621.524242227.713816
182.52 o 1,5272715918.5
202.52 o 1,530303034.6161020
222.52 o 1,532
24323641.619
27324141
303.524653.124
333.52
36435563.529
3943
424.53
454.53
4853
5254
565.54
605.54
6464

Tuercas hexagonales SAE


Tamaño de UTS
Diámetro nominal del orificio
, D
Tono, PA través de pisos ,
A/F
En las esquinas ,
aire acondicionado
Altura, H
Grueso (UNC)Bien (UNF)Extra fino (UNEF)Tuerca hexagonalTuerca de seguridadTuerca de nailon
(en)(mm)(en)(mm)(en)(mm)(en)(mm)(en)(mm)(en)(mm)(en)(mm)(en)(mm)(en)(mm)
#05320,15633.969
#15320,15633.969
#20,0862.18443160,18754.7635.181,65
#33160,18754.7635.101,85
#40,11202.8448140,25006.357.052.25
#60,13803.50525160,31257.9388,952,85
#80,16404.165611320,34408.7310,3869.803.05
#100,19004.8260380,37509.5250,46111.703.10
#120,21605.48647160,437511.113
14140,2506.3507160,437511.113
5165160,31257.9375120,500012.7000,577
38380,3759.5259160,562014.2880.650
71671611160,675017.463
12120,50012,70340,750019.0500,866
916916780,875022.225
585815160,937523.8131.083
34340,7501+181.125028.5751.299
78781+5161.312533.338
11125.401+121.500038.1001.653

Clasificaciones

Las tuercas hexagonales, reconocidas por su forma hexagonal, y las tuercas cuadradas , con forma cuadrada, son de uso común. Las tuercas de acero son fuertes y excelentes para la construcción, mientras que las de acero inoxidable resisten la oxidación, perfectas para uso en exteriores. Las tuercas de latón, resistentes a la corrosión , encuentran su lugar en trabajos eléctricos y de plomería. Las tuercas de seguridad, como las de inserción de nailon o las de torsión predominante, evitan que se aflojen debido a la vibración o la torsión , atendiendo las necesidades específicas de las distintas industrias.

Especificaciones mecánicas de tuercas de tamaño métrico/inglés [5]
MaterialResistencia de pruebaResistencia mínima al límite elástico de tracciónResistencia máxima a la tracción mínimaMarcado de tuercasClase de nueces
ISO 898 (Métrico)
Acero de bajo o medio carbono380 MPa (55 ksi )420 MPa (61 ksi)520 MPa (75 ksi)5
Acero al carbono medio Q & T580 MPa (84 ksi)640 MPa (93 ksi)800 MPa (116 ksi)8
Acero aleado Q&T830 MPa (120 ksi)940 MPa (136 ksi)1040 MPa (151 ksi)10
SAE J995 (Inglés)
Acero de bajo o medio carbono55 ksi (379 MPa)57 ksi (393 MPa)74 ksi (510 MPa)2
Acero al carbono medio Q&T85 ksi (586 MPa)92 ksi (634 MPa)120 ksi (827 MPa)5
Acero aleado Q&T120 ksi (827 MPa)130 ksi (896 MPa)150 ksi (1034 MPa)8

Fabricar

El proceso de fabricación de las tuercas consta de varios pasos. Comienza con la selección de materias primas como acero, acero inoxidable o latón, según el tipo de tuerca deseado. El material elegido se somete a un calentamiento para hacerlo más maleable , seguido de procesos de conformado o forjado para crear la forma básica de la tuerca. A continuación, se cortan o forman roscas en la tuerca utilizando maquinaria especializada. Después de enroscar, las tuercas pueden someterse a tratamientos adicionales, como tratamiento térmico o acabado de la superficie, para mejorar su resistencia, durabilidad o apariencia. Se realizan controles de calidad durante todo el proceso de fabricación para garantizar que las tuercas cumplan con los estándares y especificaciones de la industria.

Véase también

Referencias

  1. ^ Gong, Hao; Liu, Jianhua; Feng, Huihua (1 de febrero de 2022). "Revisión de métodos antiaflojamiento para sujetadores roscados". Revista china de aeronáutica . 35 (2): 47–61. doi : 10.1016/j.cja.2020.12.038 . ISSN  1000-9361. S2CID  234300791.
  2. ^ Ferguson, Donna (16 de septiembre de 2024). "Resuelto: el misterio de cómo los victorianos construyeron el Crystal Palace en solo 190 días". The Guardian .
  3. ^ "Un rendimiento de bloqueo confiable con un diseño de dos tuercas". Tecnología de fijación y sujeción . Archivado desde el original el 2022-12-05 . Consultado el 2022-03-15 .
  4. ^ fastenerdata.co.uk, archivado desde el original el 10 de julio de 2018 , consultado el 8 de marzo de 2019.
  5. ^ Bickford y Nassar 1998, pág. 153.

Bibliografía

  • Bickford, John H.; Nassar, Sayed (1998), Manual de pernos y uniones atornilladas, CRC Press, ISBN 978-0-8247-9977-9.
  • "Sujeciones roscadas". Diseño de máquinas . 61 (23): 470. 1989.
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