Una rosca de tornillo es una estructura helicoidal que se utiliza para convertir entre movimiento o fuerza rotacional y lineal. Una rosca de tornillo es una cresta enrollada alrededor de un cilindro o cono en forma de hélice, la primera se denomina rosca recta y la segunda, rosca cónica . La rosca de un tornillo es la característica esencial del tornillo como máquina simple y también como elemento de fijación roscado .
La ventaja mecánica de la rosca de un tornillo depende de su avance , que es la distancia lineal que recorre el tornillo en una revolución. [1] En la mayoría de las aplicaciones, el avance de la rosca del tornillo se elige de manera que la fricción sea suficiente para evitar que el movimiento lineal se convierta en rotatorio, es decir, para que el tornillo no se deslice incluso cuando se aplica una fuerza lineal, siempre que no haya rotación externa. la fuerza está presente. Esta característica es esencial para la gran mayoría de sus usos. Apretar la rosca de un tornillo es comparable a introducir una cuña en un espacio hasta que se adhiera rápidamente debido a la fricción y una ligera deformación elástica .
Las roscas de tornillo tienen varias aplicaciones:
En todas estas aplicaciones, la rosca del tornillo tiene dos funciones principales:
Cada par de hilos coincidentes, externos e internos , se pueden describir como macho y hembra . Generalmente, las roscas de una superficie externa se consideran macho, mientras que las de una superficie interna se consideran hembra. Por ejemplo, un tornillo tiene rosca macho, mientras que su orificio correspondiente (ya sea en tuerca o sustrato) tiene rosca hembra. Esta propiedad se llama género . Ensamblar un sujetador con rosca macho a uno con rosca hembra se llama acoplamiento .
La hélice de un hilo puede girar en dos direcciones posibles, lo que se conoce como lateralidad . La mayoría de los hilos están orientados de modo que el elemento roscado, cuando se ve desde un punto de vista en el eje que pasa por el centro de la hélice, se aleja del espectador cuando se gira en el sentido de las agujas del reloj y se mueve hacia el espectador cuando se gira. en sentido anti-horario. Esto se conoce como rosca hacia la derecha ( RH ), porque sigue la regla de agarre hacia la derecha . Los hilos orientados en sentido contrario se conocen como zurdos ( LH ).
Por convención común, ser diestro es el predeterminado para las roscas de los tornillos. Por lo tanto, la mayoría de las piezas roscadas y sujetadores tienen roscas a derechas. Las aplicaciones de hilo para zurdos incluyen:
La forma de la sección transversal de un hilo a menudo se denomina forma o forma de hilo (también deletreada forma de hilo ). Puede ser cuadrada , triangular , trapezoidal u otras formas. Los términos forma y forma de rosca a veces se refieren a todos los aspectos de diseño tomados en conjunto (forma de la sección transversal, paso y diámetros), pero comúnmente se refieren a la geometría estandarizada utilizada por el tornillo. Las principales categorías de hilos incluyen hilos de máquina, hilos de material y hilos de potencia.
La mayoría de las formas de hilos triangulares se basan en un triángulo isósceles . Suelen denominarse hilos en V o hilos en V debido a la forma de la letra V. Para roscas en V de 60°, el triángulo isósceles es, más concretamente, equilátero . Para hilos de contrafuerte , el triángulo es escaleno.
El triángulo teórico suele estar truncado en diversos grados (es decir, la punta del triángulo se corta). Una rosca en V en la que no hay truncamiento (o una cantidad minúscula que se considera insignificante) se llama rosca en V afilada . El truncamiento ocurre (y está codificado en estándares) por razones prácticas: la herramienta para cortar o formar roscas prácticamente no puede tener una punta perfectamente afilada, y el truncamiento es deseable de todos modos, porque de lo contrario:
En los husillos de bolas , los pares macho-hembra tienen bolas de rodamiento en el medio. Los husillos de rodillos utilizan formas de rosca convencionales y rodillos roscados en lugar de bolas.
El ángulo incluido característico de la forma de la sección transversal a menudo se denomina ángulo de rosca . Para la mayoría de las roscas en V, esto está estandarizado en 60 grados , pero se puede utilizar cualquier ángulo. La sección transversal para medir este ángulo se encuentra en un plano que incluye el eje del cilindro o cono sobre el que se produce la rosca.
Plomo ( / ˈ l iː d / ) y tono son conceptos estrechamente relacionados. Se pueden confundir porque son iguales para la mayoría de los tornillos. El avance es la distancia a lo largo del eje del tornillo que se cubre con una rotación completa de la rosca del tornillo (360°). El paso es la distancia desde la cresta de un hilo al siguiente en el mismo punto.
Debido a que la gran mayoría de las formas de rosca de tornillo son de un solo inicio , su paso y paso son los mismos. De arranque único significa que sólo hay una "cresta" enrollada alrededor del cilindro del cuerpo del tornillo. Cada vez que el cuerpo del tornillo gira una vuelta (360°), ha avanzado axialmente el ancho de una cresta. "Doble inicio" significa que hay dos "crestas" enrolladas alrededor del cilindro del cuerpo del tornillo. [4] Cada vez que el cuerpo del tornillo gira una vuelta (360°), ha avanzado axialmente el ancho de dos crestas. Otra forma de expresar esto es que el adelanto y el tono están relacionados paramétricamente, y el parámetro que los relaciona, el número de inicios, muy a menudo tiene un valor de 1, en cuyo caso su relación se vuelve igual. En general, la ventaja es igual al lanzamiento multiplicado por el número de aperturas.
Mientras que las roscas métricas generalmente se definen por su paso, es decir, cuánta distancia por rosca, los estándares basados en pulgadas generalmente usan la lógica inversa, es decir, cuántas roscas ocurren por una distancia determinada. Por lo tanto, las roscas en pulgadas se definen en términos de roscas por pulgada (TPI). Pitch y TPI describen la misma propiedad física subyacente, sólo que en términos diferentes. Cuando se utiliza la pulgada como unidad de medida del paso, TPI es el recíproco del paso y viceversa. Por ejemplo, una rosca de 1 ⁄ 4 -20 tiene 20 TPI, lo que significa que su paso es de 1 ⁄ 20 pulgadas (0,050 pulgadas o 1,27 mm).
Como distancia entre la cresta de un hilo y la siguiente, el tono se puede comparar con la longitud de onda de una onda . Otra analogía de onda es que el tono y el TPI son inversos entre sí de manera similar a que el período y la frecuencia son inversos entre sí.
Las roscas gruesas son aquellas con paso mayor (menos roscas por distancia axial) y las roscas finas son aquellas con paso menor (más roscas por distancia axial). Las roscas gruesas tienen una forma de rosca más grande en relación con el diámetro del tornillo, mientras que las roscas finas tienen una forma de rosca más pequeña en relación con el diámetro del tornillo. Esta distinción es análoga a la que existe entre dientes gruesos y finos en una sierra o lima , o entre grano grueso y fino en papel de lija .
Los estándares comunes de rosca en V ( ISO 261 y Estándar de rosca unificado ) incluyen un paso grueso y un paso fino para cada diámetro principal. Por ejemplo, 1 ⁄ 2 -13 pertenece a la serie UNC (Unificado Nacional Grueso) y 1 ⁄ 2 -20 pertenece a la serie UNF (Unificado Nacional Fino). Del mismo modo, M10 (diámetro exterior nominal de 10 mm) según ISO 261 tiene una versión de rosca gruesa con un paso de 1,5 mm y una versión de rosca fina con un paso de 1,25 mm.
El término grueso aquí no significa menor calidad, ni el término fino implica mayor calidad. Los términos cuando se usan en referencia al paso de la rosca del tornillo no tienen nada que ver con las tolerancias utilizadas (grado de precisión) o la cantidad de mano de obra, calidad o costo. Simplemente se refieren al tamaño de las roscas en relación con el diámetro del tornillo.
Las roscas gruesas son más resistentes al pelado y al roscado cruzado porque tienen un mayor compromiso de los flancos. Las roscas gruesas se instalan mucho más rápido ya que requieren menos vueltas por unidad de longitud. Los hilos más finos son más fuertes ya que tienen un área de tensión mayor para un hilo del mismo diámetro. Es menos probable que los hilos finos vibren y se suelten, ya que tienen un ángulo de hélice más pequeño y permiten un ajuste más fino. Las roscas más finas desarrollan una mayor precarga con menos par de apriete. [5]
Hay tres diámetros característicos ( ⌀ ) de roscas: diámetro mayor , diámetro menor y diámetro de paso : los estándares de la industria especifican límites mínimo (mín.) y máximo (máx.) para cada uno de estos, para todos los tamaños de rosca reconocidos. Los límites mínimos para tamaños de rosca externa (o perno , en terminología ISO) y los límites máximos para interna ( tuerca ) están ahí para garantizar que las roscas no se deshilachen en los límites de resistencia a la tracción del material base. Los límites mínimos para roscas internas y máximos para roscas externas existen para garantizar que las roscas encajen entre sí.
El diámetro mayor de los hilos es el mayor de dos diámetros extremos que delimitan la altura del perfil del hilo, tal como se toma una vista en sección transversal en un plano que contiene el eje de los hilos. Para un tornillo, este es su diámetro exterior (OD). El diámetro mayor de una tuerca no se puede medir directamente (ya que está obstruido por las propias roscas), pero se puede probar con medidores de paso/no paso.
El diámetro mayor de las roscas externas es normalmente menor que el diámetro mayor de las roscas internas, si las roscas están diseñadas para encajar entre sí. Pero este requisito por sí solo no garantiza que un perno y una tuerca del mismo paso encajen: el mismo requisito debe aplicarse por separado para los diámetros menor y de paso de las roscas. Además de proporcionar un espacio libre entre la cresta de las roscas del perno y la raíz de las roscas de la tuerca, también se debe asegurar que los espacios libres no sean tan excesivos como para provocar que fallen los sujetadores.
El diámetro menor es el diámetro extremo inferior de la rosca. El diámetro mayor menos el diámetro menor, dividido por dos, es igual a la altura del hilo. El diámetro menor de una tuerca es su diámetro interior. El diámetro menor de un perno se puede medir con galgas pasa/no pasa o, directamente, con un comparador óptico .
Como se muestra en la figura de la derecha, las roscas de igual paso y ángulo que tienen diámetros menores coincidentes, con diferentes diámetros mayores y de paso, pueden parecer que encajan perfectamente, pero solo lo hacen radialmente; También se podría visualizar que las roscas que sólo tienen diámetros principales coincidentes (no mostrados) no permiten el movimiento radial. Se debe minimizar la condición reducida del material , debido a los espacios no utilizados entre las roscas, para no debilitar demasiado los sujetadores.
Para poder encajar una rosca macho en la rosca hembra correspondiente, los diámetros mayor y menor hembra deben ser ligeramente mayores que los diámetros mayor y menor macho. Sin embargo este exceso no suele aparecer en las tablas de tallas. Los calibradores miden el diámetro menor femenino (diámetro interior, ID), que es menor que la medida del calibrador del diámetro mayor masculino (diámetro exterior, OD). Por ejemplo, las tablas de medidas de calibre muestran 0,69 ID hembra y 0,75 OD macho para los estándares de roscas "3/4 SAE J512" y "3/4-14 UNF JIS SAE-J514 ISO 8434-2". [6] Tenga en cuenta que las roscas hembra se identifican por el diámetro mayor macho correspondiente (3/4 de pulgada), no por la medida real de las roscas hembra.
El diámetro de paso (PD, o D 2 ) de una rosca particular, interna o externa, es el diámetro de una superficie cilíndrica, axialmente concéntrica a la rosca, que corta los flancos de la rosca en puntos equidistantes. Cuando se ve en un plano de sección transversal que contiene el eje de la rosca, la distancia entre estos puntos es exactamente la mitad de la distancia de paso. De manera equivalente, una línea que corre paralela al eje y a una distancia D 2 de él, la "línea PD", corta la forma de V aguda de la rosca, cuyos flancos coinciden con los flancos de la rosca bajo prueba, exactamente al 50%. de su altura. Hemos asumido que los flancos tienen la forma, el ángulo y el paso adecuados para el estándar de rosca especificado. Generalmente no está relacionado con los diámetros mayor ( D ) y menor ( D 1 ), especialmente si se desconocen los truncamientos de cresta y raíz de la forma de V aguda en estos diámetros. Si todo lo demás es ideal, D 2 , D y D 1 , juntos, describirían completamente la forma del hilo. El conocimiento de PD determina la posición de la forma de rosca en V aguda, cuyos lados coinciden con los lados rectos de los flancos de la rosca: por ejemplo, la cresta de la rosca externa truncaría estos lados en un desplazamiento radial D − D 2 lejos de la Posición de la línea PD.
Siempre que haya espacios libres moderados y no negativos entre la raíz y la cresta de las roscas opuestas, y todo lo demás sea ideal, si los diámetros de paso de un tornillo y una tuerca coinciden exactamente, no debería haber ningún juego entre los dos cuando están ensamblados. , incluso en presencia de separaciones positivas de la cresta radicular. Este es el caso cuando los flancos de los hilos entran en contacto íntimo entre sí, antes que las raíces y las crestas, si es que lo hacen.
Sin embargo, en la práctica esta condición ideal sólo sería aproximada y generalmente requeriría un montaje asistido por una llave, lo que posiblemente provocaría el desgaste de las roscas. Por esta razón, generalmente se debe prever algún margen , o diferencia mínima, entre las PD de las roscas interna y externa, para eliminar la posibilidad de que las desviaciones de la forma ideal de la rosca causen interferencias y para acelerar el ensamblaje manual hasta la longitud de compromiso. Tales tolerancias, o desviaciones fundamentales , como las llaman las normas ISO, se proporcionan en diversos grados en las correspondientes clases de ajuste para rangos de tamaños de rosca. En un extremo, una clase no proporciona ningún margen, pero se especifica que el PD máximo de la rosca externa es el mismo que el PD mínimo de la rosca interna, dentro de las tolerancias especificadas, lo que garantiza que los dos se puedan ensamblar, con cierta holgura. El ajuste aún es posible debido al margen de tolerancia. Una clase llamada ajuste de interferencia puede incluso proporcionar tolerancias negativas, donde la PD del tornillo es mayor que la PD de la tuerca en al menos la cantidad de tolerancia.
El diámetro primitivo de las roscas exteriores se mide mediante varios métodos:
La forma en que macho y hembra encajan, incluido el juego y la fricción, se clasifica (categoriza) en estándares de roscas. Lograr una cierta clase de ajuste requiere la capacidad de trabajar dentro de rangos de tolerancia para la dimensión (tamaño) y el acabado de la superficie . Definir y lograr clases de ajuste es importante para la intercambiabilidad . Las clases incluyen 1, 2, 3 (de suelto a apretado); A (externo) y B (interno); y varios sistemas como límites H y D.
El límite de rosca o límite de diámetro de paso es un estándar utilizado para clasificar la tolerancia del diámetro de paso de rosca para machos . Para imperial, se utilizan límites H o L que designan cuántas unidades de 0,0005 pulgadas por encima o por debajo del tamaño del diámetro primitivo están respecto de su valor básico, respectivamente. Por lo tanto, un grifo designado con un límite H de 3, denominado H3 , tendría un diámetro de paso 0,0005 × 3 = 0,0015 pulgadas mayor que el diámetro de paso base y, por lo tanto, daría como resultado un corte de rosca interna con un ajuste más flojo que, por ejemplo, un grifo H2. El sistema métrico usa límites D o DU, que es el mismo sistema que el imperial, pero usa designadores D o DU para tamaño excesivo o insuficiente respectivamente, y se utiliza en unidades de 0,013 mm (0,51 mils). [7] Generalmente los grifos vienen en el rango de H1 a H5 y rara vez L1.
El diámetro de paso de una rosca se mide donde la sección transversal radial de una sola rosca es igual a la mitad del paso, por ejemplo: rosca de paso 16 = 1 ⁄ 16 pulgadas = 0,0625 en el paso el diámetro de paso real de la rosca se mide en la cruz radial La sección mide 0,03125 pulgadas.
Para lograr un acoplamiento previsiblemente exitoso de las roscas macho y hembra y una intercambiabilidad asegurada entre machos y hembras, deben existir y seguirse estándares de forma, tamaño y acabado. La estandarización de subprocesos se analiza a continuación.
Las roscas de los tornillos casi nunca se hacen perfectamente afiladas (sin truncamiento en la cresta o la raíz), sino que se truncan, lo que produce una profundidad de rosca final que se puede expresar como una fracción del valor del paso. Las normas UTS e ISO codifican la cantidad de truncamiento, incluidos los rangos de tolerancia.
Una rosca en V de 60° perfectamente afilada tendrá una profundidad de rosca ("altura" desde la raíz hasta la cresta) igual a 0,866 del paso. Este hecho es intrínseco a la geometría de un triángulo equilátero, un resultado directo de las funciones trigonométricas básicas . Es independiente de las unidades de medida (pulgadas frente a mm). Sin embargo, los hilos UTS e ISO no son hilos afilados. Los diámetros mayor y menor delimitan truncamientos a ambos lados de la V aguda.
El diámetro nominal de las roscas métricas (por ejemplo, M8) y unificadas (por ejemplo, 5 ⁄ 16 pulgadas) es el diámetro mayor teórico de la rosca macho, que se trunca (diametralmente) en 0,866 ⁄ 4 del paso de la dimensión sobre las puntas de las roscas. triángulos "fundamentales" (con esquinas afiladas). Los planos resultantes en las crestas de la rosca macho tienen teóricamente un octavo del ancho del paso (expresado con la notación 1 ⁄ 8 p o 0,125 p ), aunque la definición de geometría real tiene más variables que eso. Un hilo completo (100%) UTS o ISO tiene una altura de alrededor de 0,65 p .
Los hilos se pueden (y a menudo se hacen) truncar un poco más, lo que produce profundidades de hilo del 60 % al 75 % del valor de 0,65 p . Por ejemplo, un hilo al 75% sacrifica sólo una pequeña cantidad de fuerza a cambio de una reducción significativa en la fuerza requerida para cortar el hilo. El resultado es que se reduce el desgaste de machos y matrices , se reduce la probabilidad de rotura y a menudo se pueden emplear velocidades de corte más altas.
Este truncamiento adicional se logra usando un taladro macho ligeramente más grande en el caso de roscas hembra, o reduciendo ligeramente el diámetro del área roscada de la pieza de trabajo en el caso de roscas macho, reduciendo esto último efectivamente el diámetro mayor de la rosca. En el caso de roscas hembra, las tablas de roscado suelen especificar tamaños que producirán una rosca aproximada del 75 %. Una rosca del 60% puede ser apropiada en casos donde no se esperan cargas de tracción elevadas. En ambos casos el diámetro primitivo no se ve afectado. El equilibrio entre el truncamiento y la resistencia de la rosca es similar a muchas decisiones de ingeniería que involucran la resistencia, el peso y el costo del material, así como el costo de mecanizarlo.
Las roscas cónicas se utilizan en sujetadores y tuberías. Un ejemplo común de sujetador con rosca cónica es un tornillo para madera .
Los tubos roscados utilizados en algunas instalaciones sanitarias para el envío de fluidos a presión tienen una sección roscada ligeramente cónica . Algunos ejemplos son las series NPT y BSP . El sello proporcionado por una junta de tubería roscada se crea cuando un extremo cónico con rosca externa se aprieta en un extremo con rosca interna. Para la mayoría de las juntas de tuberías, un buen sellado requiere la aplicación de un sellador separado en la junta, como cinta selladora de roscas , o un sellador de tuberías líquido o en pasta, como sellador para tuberías .
El concepto de rosca parece que se le ocurrió por primera vez a Arquímedes , quien escribió brevemente sobre espirales y diseñó varios dispositivos simples aplicando el principio del tornillo. Leonardo da Vinci entendió el principio del tornillo y dejó dibujos que mostraban cómo se podían cortar hilos a máquina. En el siglo XVI, aparecieron tornillos en los relojes alemanes y se utilizaban para sujetar armaduras. En 1569, Besson inventó el torno para cortar tornillos , pero el método no ganó popularidad y los tornillos continuaron fabricándose principalmente a mano durante otros 150 años. En el siglo XIX, la fabricación de tornillos comenzó en Inglaterra durante la Revolución Industrial . En aquella época no existía la estandarización. Los tornillos fabricados por un fabricante no encajarían en las tuercas de otro. [8]
La estandarización de las roscas de los tornillos ha evolucionado desde principios del siglo XIX para facilitar la compatibilidad entre diferentes fabricantes y usuarios. El proceso de estandarización aún está en curso; En particular, todavía existen estándares de rosca métricos y en pulgadas (por lo demás idénticos) que compiten y se utilizan ampliamente. [9] Las roscas estándar se identifican comúnmente mediante códigos de letras cortas (M, UNC, etc.) que también forman el prefijo de las designaciones estandarizadas de roscas individuales.
Los estándares de productos adicionales identifican los tamaños de rosca preferidos para tornillos y tuercas, así como los tamaños correspondientes de cabezas de pernos y tuercas, para facilitar la compatibilidad entre llaves inglesas y otras herramientas.
Las roscas más comunes en uso son las roscas de tornillo métricas ISO (M) para la mayoría de los propósitos y las roscas BSP (R, G) para tuberías.
Estos fueron estandarizados por la Organización Internacional de Normalización (ISO) en 1947. Aunque las roscas métricas fueron unificadas en su mayoría en 1898 por el Congreso Internacional para la estandarización de roscas de tornillos, se utilizaron estándares de roscas métricas separados en Francia, Alemania y Japón, y el Los suizos tenían un juego de hilos para relojes.
En aplicaciones particulares y en ciertas regiones, se siguen utilizando comúnmente roscas distintas de las roscas de tornillo métricas ISO, a veces debido a requisitos de aplicaciones especiales, pero principalmente por razones de compatibilidad con versiones anteriores :
La primera estandarización de roscas de tornillo dentro de una empresa de importancia histórica comenzó con Henry Maudslay alrededor de 1800, cuando el moderno torno cortador de tornillos convirtió los tornillos de máquina de rosca en V intercambiables en un bien práctico. [14] Durante los siguientes 40 años, la estandarización continuó ocurriendo a nivel intra e intercompañía. [15] Sin duda, muchos mecánicos de la época participaron en este espíritu de la época; José Clemente fue uno de aquellos a quienes la historia ha señalado.
En 1841, Joseph Whitworth creó un diseño que, a través de su adopción por muchas compañías ferroviarias británicas, se convirtió en un estándar para el Reino Unido y el Imperio Británico llamado British Standard Whitworth . Durante las décadas de 1840 y 1860, esta norma también se utilizó a menudo en los Estados Unidos, además de innumerables normas intra e intercompañías. En abril de 1864, William Sellers presentó un artículo al Instituto Franklin en Filadelfia , proponiendo un nuevo estándar para reemplazar la práctica de roscado de tornillos mal estandarizada en los Estados Unidos. Los vendedores simplificaron el diseño de Whitworth adoptando un perfil de rosca de 60° y una punta aplanada (en contraste con el ángulo de 55° y la punta redondeada de Whitworth). [16] [17] El ángulo de 60° ya era de uso común en Estados Unidos, [18] pero el sistema de Sellers prometió hacerlo consistente con todos los demás detalles de la forma de la rosca.
El hilo de Sellers, más fácil de producir, se convirtió en un estándar importante en los EE. UU. a finales de la década de 1860 y principios de la de 1870, cuando fue elegido como estándar para el trabajo realizado bajo contratos del gobierno de los EE. UU., y también fue adoptado como estándar por ferrocarriles muy influyentes. corporaciones industriales como Baldwin Locomotive Works y Pennsylvania Railroad . Otras empresas lo adoptaron y pronto se convirtió en un estándar nacional para los EE. UU., [18] más tarde pasó a ser conocido como el hilo estándar de los Estados Unidos (hilo USS). Durante los siguientes 30 años, el estándar se definió y amplió aún más y evolucionó hasta convertirse en un conjunto de estándares que incluyen National Coarse (NC), National Fine (NF) y National Pipe Taper (NPT).
Mientras tanto, en Gran Bretaña, las roscas de tornillo de la Asociación Británica también se desarrollaron y perfeccionaron para instrumentación pequeña y equipos eléctricos. Estos se basaron en el hilo métrico de Thury , pero al igual que Whitworth, etc., se definieron utilizando unidades imperiales .
Durante esta época, en la Europa continental, las formas de rosca británicas y americanas eran muy conocidas, pero también estaban evolucionando varios estándares de rosca métricos , que normalmente empleaban perfiles de 60°. Algunos de ellos evolucionaron hasta convertirse en normas nacionales o cuasinacionales. Fueron unificados en su mayoría en 1898 por el Congreso Internacional para la estandarización de roscas de tornillos en Zurich , que definió los nuevos estándares internacionales de roscas métricas con el mismo perfil que la rosca de Sellers, pero con tamaños métricos. A principios del siglo XX se hicieron esfuerzos para convencer a los gobiernos de EE. UU., Reino Unido y Canadá de que adoptaran estos estándares internacionales para hilos y el sistema métrico en general, pero fueron derrotados con argumentos de que el costo de capital de la necesaria reestructuración impulsaría algunas empresas de ganancias a pérdidas y obstaculizar la economía.
En algún momento entre 1912 y 1916, la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) creó una "serie SAE" de tamaños de roscas que reflejan el parentesco de estándares anteriores de USS y de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME).
A finales del siglo XIX y principios del XX, los ingenieros descubrieron que garantizar la intercambiabilidad confiable de las roscas de los tornillos era una tarea desafiante y multifacética que no era tan simple como simplemente estandarizar el diámetro principal y el paso de una rosca determinada. Fue durante esta época que análisis más complicados dejaron clara la importancia de variables como el diámetro de la brea y el acabado de la superficie.
Durante la Primera Guerra Mundial y el siguiente período de entreguerras se realizó una enorme cantidad de trabajo de ingeniería en busca de una intercambiabilidad confiable. Se estandarizaron las clases de ajuste y se desarrollaron nuevas formas de generar e inspeccionar roscas de tornillos (como máquinas rectificadoras de roscas de producción y comparadores ópticos ). Por lo tanto, en teoría, se podría esperar que al comienzo de la Segunda Guerra Mundial el problema de la intercambiabilidad de las roscas ya estuviera completamente resuelto. Desafortunadamente, esto resultó ser falso. La intercambiabilidad intranacional estaba generalizada, pero la intercambiabilidad internacional lo era menos. Los problemas con la falta de intercambiabilidad entre las piezas estadounidenses, canadienses y británicas durante la Segunda Guerra Mundial llevaron a un esfuerzo por unificar los estándares basados en pulgadas entre estas naciones estrechamente aliadas, y el Estándar Unificado de Roscas fue adoptado por los Comités de Estandarización de Roscas de Tornillo de Canadá. Reino Unido y Estados Unidos el 18 de noviembre de 1949, en Washington, DC , con la esperanza de que fueran adoptados universalmente. (El estándar UTS original se puede encontrar en la publicación ASA (ahora ANSI), Vol. 1, 1949.) UTS consta de Unified Coarse (UNC), Unified Fine (UNF), Unified Extra Fine (UNEF) y Unified Special (UNS). . El estándar fue ampliamente adoptado en el Reino Unido, aunque un pequeño número de empresas continuaron utilizando los estándares británicos propios del Reino Unido para los microtornillos Whitworth (BSW), British Standard Fine (BSF) y British Association (BA).
Sin embargo, a nivel internacional, el sistema métrico estaba eclipsando a las unidades de medida basadas en pulgadas . En 1947 se fundó la ISO; y en 1960, se creó el Sistema Internacional de Unidades basado en el sistema métrico (abreviado SI del francés Système International ). Con Europa continental y gran parte del resto del mundo recurriendo a roscas métricas SI e ISO, el Reino Unido se inclinó gradualmente en la misma dirección. La rosca métrica ISO es ahora el estándar adoptado en todo el mundo y está desplazando poco a poco a todos los estándares anteriores, incluido el UTS. En EE. UU., donde el UTS todavía prevalece, más del 40 % de los productos contienen al menos algunas roscas de tornillo métricas ISO. El Reino Unido ha abandonado por completo su compromiso con el UTS en favor de los hilos métricos ISO, y Canadá se encuentra en el medio. La globalización de las industrias produce presión del mercado a favor de la eliminación gradual de las normas minoritarias. Un buen ejemplo es la industria automotriz ; Las fábricas de repuestos para automóviles de EE. UU. desarrollaron hace mucho tiempo la capacidad de ajustarse a las normas ISO y, hoy en día, muy pocas piezas para automóviles nuevos conservan tamaños basados en pulgadas, independientemente de si se fabrican en EE. UU.
Incluso hoy, más de medio siglo desde que UTS reemplazó a las series USS y SAE, las empresas todavía venden hardware con designaciones como "USS" y "SAE" para transmitir que está en pulgadas y no en sistema métrico. De hecho, la mayor parte de este hardware se fabrica para la UTS, pero la terminología de etiquetado y catalogación no siempre es precisa.
En los dibujos de ingeniería estadounidenses , ANSI Y14.6 define estándares para indicar piezas roscadas. Las piezas se indican por su diámetro nominal (el diámetro mayor nominal de las roscas del tornillo), paso (número de roscas por pulgada) y la clase de ajuste de la rosca. Por ejemplo, “.750-10 UNC-2A” es macho (A) con un diámetro mayor nominal de 0,750 pulgadas, 10 roscas por pulgada y un ajuste de clase 2; “.500-20 UNF-1B” sería hembra (B) con un diámetro mayor nominal de 0.500 pulgadas, 20 roscas por pulgada y un ajuste de clase 1. Una flecha apunta desde esta designación a la superficie en cuestión. [19]
Hay muchas formas de generar una rosca de tornillo, incluidos los tipos sustractivos tradicionales (por ejemplo, varios tipos de corte [punta única, machos y matrices, cabezales de matriz, fresado]; moldeado; fundición [fundición a presión, fundición en arena]; conformado y laminado; rectificado; y ocasionalmente lapeado para seguir los demás procesos); nuevas técnicas de aditivos ; y combinaciones de los mismos.
Otro punto de inspección común es la rectitud de un perno o tornillo. Este tema surge a menudo cuando hay problemas de ensamblaje con orificios pretaladrados, ya que el primer punto de solución de problemas es determinar si el problema es el sujetador o el orificio. ASME B18.2.9 "Medidor de rectitud y calibre para pernos y tornillos" se desarrolló para abordar este problema. Según el alcance de la norma, describe el calibre y el procedimiento para verificar la rectitud de pernos y tornillos en condiciones máximas de material (MMC) y proporciona límites predeterminados cuando no se indican en la norma de producto aplicable.
{{cite book}}: Mantenimiento CS1: otros ( enlace )