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:3
- 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 un metro 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 o 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 puntiaguda: 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. Estas normas son requerimientos técnicos de calidad y seguridad establecidos por el Instituto Alemán de Normalización y se aplican en la industria, el comercio, la ciencia, etc. Son especialmente consideradas en lo que a mecanismos y piezas industriales se refiere, como es el caso de los tornillos, tuercas, arandelas, etc.
Se usan también para ser fijados en las paredes por medio de anclajes de plástico llamados ramplugs.
Tornillos de rosca cilíndrica para uniones metálicas
*Tornillo con cabeza Allen (hexagonal) DIN 912 y la llave correspondiente
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)
Tipos de tornillos por las cabezas
El diseño de las cabezas de los tornillos responde, en general, a dos necesidades: por un lado, conseguir la superficie de apoyo adecuada para la herramienta de apriete de forma tal que se pueda alcanzar la fuerza necesaria sin que la cabeza se rompa o deforme. Por otro, necesidades de seguridad implican (incluso en reglamentos oficiales de obligado cumplimiento) que ciertos dispositivos requieran herramientas especiales para la apertura, lo que exige que el tornillo (si este es el medio elegido para asegurar el cierre) no pueda desenroscarse con un destornillador convencional, dificultando así que personal no autorizado acceda al interior.
*Tipos de cabezas de tornillo
Así, se tienen cabezas de distintas formas:
- hexagonal (a)
- redonda o alomada (b)
- cilíndrica (d, g)
- avellanada (c, e, f)
- combinadas con distintos sistemas de apriete:
- hexagonal (a) o cuadrada para llave inglesa,
- ranura o entalla (b, c, d) y
- Phillips o estrella (f) para destornillador,
- agujero hexagonal (e) para llave Allen,
- moleteado (g) para apriete manual, etc.
Tornillos comerciales de cabeza hexagonal
A partir de determinados diámetros, lo normal es que la cabeza de los tornillos comerciales sea hexagonal, principalmente los que enroscan en piezas metálicas o en su correspondiente tuerca. Hay varios tipos de tornillos comerciales de cabeza hexagonal fabricados según normas DIN que difieren unos de otros en la longitud de la rosca que tienen sus cañas.
Tornillos comerciales con cabeza Allen
Al igual que con las cabezas hexagonales hay varios modelos de tornillos con cabeza Allen todos ellos normalizados según las normas DIN correspondiente. Los tornillos con cabeza hexagonal se utilizan principalmente cuando se desean superficies lisas y las fuerzas de apriete no son muy elevadas.
Normalmente, este tipo de tornillo se utiliza en trabajos de matricería ya que la cabeza queda embutida dentro de los moldes. También se utiliza para mecánica de automoción y motociclismo debido a la facilidad que da el apriete cuando se encuentran en lugares difíciles de acceder. Dependiendo de su grueso y a partir de un largo, viene con un cuello sin roscar.
Tornillos para apriete con destornillador
*Destornillador eléctrico.
Con los modernos destornilladores eléctricos y neumáticos que existen el uso de tornillos de autorroscado se utiliza mucho en los diversos tipos de carpintería tanto de madera como metálica ya que es un sistema rápido de atornillado. En el atornillado de piezas metálicas se utiliza menos porque el par de apriete que se ejerce es bajo y está expuesto a que se afloje durante el funcionamiento de la máquina.
Tipos de tornillos por fabricación
Los tornillos son elementos presentes en casi todos los campos de construcciones metálicas, de madera o de otras actividades, por eso hay muchos tipos, tamaños, y procesos de fabricación.
Desde el punto de vista de la utilización se pueden citar los siguientes tipos de tornillos.
- Tornillos para usos generales
- Tornillos de miniatura
- Tornillos de alta resistencia
- Tornillos inviolables
- Tornillos de precisión
- Tornillos grandes o especiales
- Tornillos de titanio
Tornillería para usos generales
Tornillo calidad 8. 8.
La producción actual de tornillería está muy automatizada tanto en lo que respecta a la estampación de la cabeza como a la laminación de la rosca. Por lo tanto es fácil encontrar en los establecimientos especializados el tornillo que se necesite, siempre que esté dentro de la gama normal de fabricación.
Los tornillos normales diferencian su calidad en función de la resistencia mecánica que tienen. La norma (EN ISO 898-1) establece el siguiente código de calidades 4. 6, 5. 6, 5. 8, 6. 8, 8. 8, 10. 9 y 12. 9. Los fabricantes están obligados a estampar en la cabeza de los tornillos la calidad a la que pertenecen. El primer número multiplicado por 100 nos indicará la resistencia a la rotura en Newtons/mm2. Por lo tanto, un tornillo 10.9 tendrá una resistencia de 10*100=1.000 N/mm2. El segundo número indica que porcentaje del límite de rotura es el límite elástico (es la tensión máxima que puede soportar un material «elástico» sin sufrir deformaciones permanentes). Para traducirlo a algo más entendible, indica cuanto podemos apretar el tornillo sin que se deforme (y antes de partirse), por eso se indica como porcentaje. Por lo tanto, un tornillo 10.9 tendrá un límite elástico de 900 N/mm2.
En cuanto a dimensiones todas están normalizadas por normas DIN, y los tamaños disponibles, en rosca métrica por ejemplo con cabeza hexagonal, oscilan entre M3 y M68; la longitud de los tornillos estándar es variable en un escalón de 5 mm, desde un mínimo a un máximo según sea su diámetro. Sin embargo, si fuese necesario disponer de forma esporádica de tornillos de mayor longitud, se fabrican unas varillas roscadas de 1 m de longitud, donde es posible cortar a la longitud que se desee obtener y con una fijación de dos tuercas por los extremos realizar la fijación que se desee.
| Clase de resistencia | Resistencia a rotura Rm en [N/mm²] |
Límite elástico Re en [N/mm²] |
Nota |
|---|---|---|---|
| 4. 6 | 400 | 240 | |
| 5. 6 | 500 | 300 | |
| 5. 8 | 500 | 400 | |
| 6. 8 | 600 | 480 | |
| 8. 8 | 800 | 640 | „Tornillos-HV“ Tornillos de alta resistencia para uniones pretensadas |
| 10. 9 | 1000 | 900 | |
| 12. 9 | 1200 | 1080 |
Tornillos de miniatura
Juego de destornilladores de precisión.
Con el desarrollo de componentes electrónicos cada vez más pequeños ha sido necesario desarrollar y fabricar tornillería especialmente pequeña; este tipo de tornillos se caracteriza por ser autorroscante en materias blandas tales como plásticos, y su cabeza está adaptada para ser accionados por destornilladores muy pequeños y de precisión; el material de estos tornillos puede ser de acero inoxidable, acero normal o latón.
Tornillos de alta resistencia
Los tornillos de alta resistencia se designan por las letras TR, seguidas del diámetro de la caña y la longitud del vástago, separados por el signo x; seguirá el tipo de acero del que están construidos Las tuercas se designarán con las letras MR, el diámetro nominal y el tipo del acero.
Las características del acero utilizado para la fabricación de los tornillos y tuercas definidos como de alta resistencia están normalizadas.
El fabricante de este tipo de tornillos se ve obligado a entregar un certificado de garantía por lo que no son necesarios los ensayos de recepción, a no ser que el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares los imponga.
Los tornillos de alta resistencia llevarán en la cabeza, marcadas en relieve, las letras TR, la designación del tipo de acero, y el nombre o signo de la marca registrada del fabricante.
Sobre una de sus bases, las tuercas de alta resistencia llevarán, marcadas en relieve, las letras MR, la designación del tipo de acero, y el nombre de la marca registrada del fabricante.7
Alternativamente, con la aparición de los eurocódigos en los últimos años, la nomenclatura de Tornillos de Alta Resistencia sin pretensar ha pasado a ser métrica + longitud + clase de resistencia, donde la clase se compone de dos números separados por un punto. El primero de ellos indica el valor nominal del límite de rotura por 100 (fub) en N/mm², y el segundo el valor nominal del límite elástico (fyb) en N/mm², siendo este valor el producto del límite de rotura por este segundo número dividido por 10.
Por ejemplo, M18x120 10. 9 indica un tornillo de alta resistencia métrica 18, longitud nominal 120 mm, límite de rotura 1000 N/mm² y límite elástico 900 N/mm². Y M8x60 8. 8 indica un tornillo de métrica 8, longitud nominal 60 mm, límite de rotura 800 N/mm² y límite elástico 640 N/mm².
Otros ejemplos de clases de resistencia normalizados son 4. 6, 4. 8, 5. 6, 5. 8, 6. 8, 8. 8, 10. 9, 12. 9.
Tornillos de precisión
Los tornillos de precisión se instalan cuando las presiones, esfuerzos y velocidades de los procesos exigen uniones más fuertes y tornillos más fiables que eviten fallos que puedan desencadenar una avería en la máquina o estructura donde van instalados.
Estos tornillos se caracterizan por tener una resistencia extra a los esfuerzos de tracción y fatiga. La resistencia media que pueden tener estos tornillos es de 1300 N/mm² frente a los 1220 N/mm² que tienen los de la gama ordinaria.
Esta gran resistencia posibilita el montaje de tornillos de dimensiones más pequeñas o menos tornillos, ahorrando espacio, material y tiempo.
El perfil del filete de estos tornillos es redondeado eliminando la punta V aguda que es la causa principal del fallo de muchos tornillos.8
Tornillos inviolables
Tornillo y tuerca de grandes dimensiones.
Los tornillos inviolables son un tipo de tornillería especial que una vez atornillados en el lugar correspondiente ya es imposible quitarlos, a menos que se fuercen y rompan. Esto es gracias al diseño que tiene la cabeza, que es inclinada en su interior, de forma tal que si se intenta aflojar sale la llave sin conseguirlo. Son tornillos llamados antivandálicos y son muy utilizados en trabajos de cerrajería realizados en sitios con acceso a las calles o lugares donde pudiesen actuar personas malintencionadas. Al igual que se fabrican tornillos inviolables también se fabrican tuercas inviolables. Las normas de estos tornillos de rosca métrica corresponden a la ISO-7380 y ISO-7991 y se fabrican con cabeza Allen y con cabeza Torx.
También se utilizan algunos a los que se les acopla un sello a la cabeza, impidiendo introducir una llave para aflojarlo. Estos tornillos se venden con su tapa correspondiente, y suelen ser para llave Allen. Como solución temporal o improvisada, se pueden introducir a golpe de martillo unos plomitos redondos de pesca en el mismo lugar.
Tornillos grandes o especiales
Con las tecnologías modernas actuales es posible fabricar aquellos tornillos que por sus dimensiones se salgan de la producción estándar. Para estos casos siempre se debe actuar de acuerdo a las especificaciones técnicas que tenga el tornillo que se desea fabricar, tamaño, material, calidad, etc.
Tornillos de titanio
- Titanio quirúrgico: una de las mejores propiedades que tiene el titanio es que no es tóxico en contacto con el organismo de las personas, lo cual, unido a sus cualidades mecánicas de dureza, poco peso y resistencia mecánica, ha hecho posible una gran cantidad de aplicaciones de gran utilidad como prótesis articulares, implantes dentales, componentes para la fabricación de válvulas cardíacas y marcapasos y clavos o placas de osteosíntesis para la recuperación de fracturas óseas, además de muchos otros productos.
Uno de los elementos imprescindibles para muchas de las aplicaciones quirúrgicas del titanio es poder disponer de toda la gama de tornillos que puedan ser necesarios de acuerdo con la aplicación requerida.
Desde que se empezó a utilizar el titanio en el tratamiento de las fracturas y en ortopedia no se ha reportado ningún caso de incompatibilidad.
La aleación de titanio más empleada en este campo contiene aluminio y vanadio según la composición: Ti6Al4V. El aluminio incrementa la temperatura de la transformación entre las fases alfa y beta. El vanadio disminuye esa temperatura. La aleación puede ser bien soldada. Tiene alta tenacidad.
- Tornillos de titanio de alta resistencia mecánica: la industria aeronáutica utiliza una gran cantidad de tornillos de titanio y requiere de ellos una gran calidad y alta resistencia mecánica. La aleación grado 5-CA -Ti6Al4V- es la que cumple con tales exigencias técnicas. Algunos de estos tornillos se fabrican con recubrimiento de lubricante de película sólida MoS2 (disulfuro de molibdeno).
- Tornillos de titanio para motocicletas, bicicletas y artículos de hobby: dichos tornillos mejoran el aspecto y las prestaciones de los de acero y los usuarios aprecian los coloreados que tienen (oro, azul, negro, etc.), obtenidos por procesos de anodizado.
- Tornillos de titanio para uso industrial: en este caso la propiedad que se busca en el tornillo o pieza solicitada es principalmente su resistencia al ataque de todo tipo de ácidos.