Fabricación de tornillos

La elaboración de tornillos es un proceso complejo que abarca desde la selección de la materia prima hasta el acabado final. Este artículo profundiza en los detalles de la fabricación, incluyendo los materiales, los procesos, los tipos de tornillos y las consideraciones de resistencia.

Materia Prima: El Corazón del Tornillo

Tornillos de Acero/Hierro:

La base de la mayoría de los tornillos es el alambre trefilado, presentado en rollos. El acero SAE 1008/1010 es comúnmente utilizado, a menudo llamado "hierro" debido a su bajo contenido de carbono. El espesor del alambre varía según el tamaño del tornillo deseado. La clasificación SAE detalla diversos tipos de aceros, pero para tornillos en frío, se prefieren los aceros al carbono de muy bajo porcentaje de carbono (SAE 1005 a 1015), especialmente los no calmados, ideales para el conformado en frío por sus excelentes cualidades de deformación y acabado superficial. Estos aceros son adecuados para soldadura y brazing, y su maquinabilidad mejora con el estirado en frío. Es importante notar su susceptibilidad al crecimiento de grano, fragilidad y rugosidad superficial si se calientan por encima de 600ºC después del conformado en frío.

Composición química aproximada de algunos aceros al carbono:

A continuación se muestra una tabla comparativa entre los aceros calmados y no calmados:

Tornillos de Acero Inoxidable:

Para tornillos de acero inoxidable, se emplea acero de la serie 300 AISI, principalmente el 302 HQ. Este acero inoxidable austenítico de alta resistencia contiene cromo y níquel, con un contenido de carbono entre 0.03% y 0.08%. Puede incluir pequeñas cantidades de molibdeno y manganeso para mejorar sus propiedades.

Proceso de Fabricación: De Alambre a Tornillo

La fabricación de un tornillo se divide en tres etapas principales:

Forja en Frío (Heading):

Este proceso de conformado en frío transforma el alambre o barra en la forma del tornillo, incluyendo la cabeza. La alta velocidad de producción y la mínima generación de residuos son sus principales ventajas. Se utilizan matrices para dar forma a la cabeza del tornillo (plana, redonda, etc.). Para formas complejas, se requieren dos procesos de forja.

Roscado (Thread Rolling):

El roscado es crucial. Generalmente se realiza mediante laminado de rosca, un proceso de alta eficiencia, aunque también existen métodos de corte de rosca. El laminado ofrece una mayor resistencia y durabilidad a la rosca en comparación con el corte.

Acabado y Recubrimiento:

Después del roscado, los tornillos suelen pasar por un proceso de pulido y limpieza, seguido de un recubrimiento protector contra la corrosión. El galvanizado (recubrimiento de zinc) y el óxido negro son tratamientos comunes.

Tipos de Tornillos: Una Variedad Inmensa

Existen innumerables tipos de tornillos, cada uno diseñado para una aplicación específica. Algunos ejemplos incluyen:

• Tornillos de cabeza plana: Para aplicaciones donde se requiere un perfil bajo.
• Tornillos de cabeza redonda: A menudo usados en madera.
• Tornillos de cabeza avellanada: Para aplicaciones donde la cabeza queda empotrada.
• Tornillos autorroscantes: Formando su propia rosca al ser insertados.
• Tornillos para madera: Con rosca especial para madera.
• Tornillos para metal: Con rosca diseñada para metal.

La selección del tipo de tornillo depende de varios factores, incluyendo el material a unir, la resistencia requerida, y las condiciones ambientales.

Sistemas de Accionamiento:

Los sistemas de accionamiento de los tornillos incluyen:

• Ranura (Slotted): El diseño más antiguo y sencillo.
• Phillips: Un diseño cruciforme que permite un mejor agarre.
• Pozidriv: Similar a Phillips, pero con mayor resistencia al desgaste.
• Hexagonal (Hex): Utilizado con llaves hexagonales.
• Torx: Un sistema de estrella con seis puntas.
• Robertson (Cuadrado): Proporciona un buen agarre y reduce el deslizamiento.

Resistencia y Clasificación:

La resistencia de un tornillo está determinada por la calidad del material y el proceso de fabricación. Los tornillos de alta resistencia suelen tener marcas que indican su clasificación, como las clases de propiedad ISO (8, 8, 9), que especifican la resistencia a la tracción y el límite elástico. Es fundamental utilizar tornillos de la resistencia adecuada para cada aplicación, evitando fallos que pueden provocar daños o lesiones. Los tornillos de baja calidad pueden tener una resistencia significativamente inferior a la indicada, por lo que se recomienda adquirirlos de proveedores confiables.

Diferencia entre tornillos y pernos:

Si bien a menudo se utilizan indistintamente, existe una diferencia clave. Un perno se inserta a través de agujeros en piezas ensambladas y se aprieta con una tuerca, mientras que un tornillo se puede insertar en un agujero, formar su propia rosca o acoplarse a una rosca preformada, y se aprieta directamente en la cabeza.

Consultas Habituales sobre la Fabricación de Tornillos:

• ¿Qué tipo de acero es mejor para tornillos? La elección depende de la aplicación. Para aplicaciones generales, el acero al carbono SAE 1008/1010 es una opción común. Para aplicaciones que requieren alta resistencia a la corrosión, se utilizan aceros inoxidables.
• ¿Cómo se fabrican los tornillos autorroscantes? Estos tornillos forman su propia rosca al ser insertados, mediante un proceso de forja en frío con diseño de rosca especial.
• ¿Cuál es la diferencia entre el roscado por laminado y por corte? El laminado produce roscas más resistentes y duraderas, mientras que el corte es un método más simple pero menos eficiente.
• ¿Qué significa la numeración en la cabeza de un tornillo? Indica la clase de resistencia del tornillo, según las normas ISO o SAE.

La fabricación de tornillos es un proceso preciso que requiere una cuidadosa selección de materiales y control de calidad en cada etapa. La comprensión de los diferentes tipos de tornillos, sus procesos de fabricación y sus clasificaciones de resistencia es fundamental para asegurar la integridad estructural en cualquier aplicación.