En inglés americano , un tornillo de fijación es un tornillo que se utiliza para asegurar un objeto, mediante presión y/o fricción, dentro o contra otro objeto, como por ejemplo fijar una polea o un engranaje a un eje . [1] [2] Un tornillo prisionero se utiliza normalmente sin tuerca (lo que lo distingue de un perno ), sino que se atornilla en un orificio roscado perforado solo en uno de los dos objetos a asegurar. Un tornillo de fijación a menudo no tiene cabeza y está roscado en toda su longitud, de modo que quede completamente dentro de ese orificio; en cuyo caso se le puede llamar tornillo prisionero o tornillo ciego .
Una vez atornillado completa y firmemente al primer objeto, la punta saliente del tornillo de fijación presiona con fuerza contra el segundo objeto, actuando como una abrazadera . El segundo objeto puede tener un retén mecanizado (hueco) para garantizar que no pueda deslizarse debajo de la punta del tornillo. En un eje, esto puede ser simplemente un área aplanada. Un tornillo de fijación puede tener cualquier tipo de accionamiento , como cabeza hexagonal o cuadrada, ranura o empotrado: cruz (Phillips), hexagonal (Allen), estrella (Torx) o cuadrado (Robertson).
En el Reino Unido , el término "tornillo de fijación" o "tornillo de fijación" se refiere simplemente a un perno que está completamente roscado, sin un vástago liso; llamado tornillo de cabeza en los EE. UU. [1] [2]
Los tornillos de fijación no siempre son la mejor manera de resistir el torque de los ejes impulsados. Para reducir la posibilidad de deslizamiento y aumentar la capacidad de carga, se puede fresar o rectificar un retén (a menudo llamado "plano") en la parte del eje donde hace contacto la punta del tornillo de fijación. Sin embargo, el retén debe estar estrechamente alineado con el orificio roscado antes de fijarlo. El operador a menudo puede sentir que el tornillo empuja la parte plana hacia la alineación final mientras realiza la última media o cuarto de vuelta que aprieta el tornillo. Los tornillos de fijación pueden resistir con éxito aplicaciones de torsión intensa si los detalles son correctos. Por ejemplo, los portafresas de tipo sólido suelen utilizar tornillos de fijación grandes que se sujetan contra partes planas para sujetar la fresa y resisten cargas pesadas. Sin embargo, los tornillos de fijación pequeños sin partes planas son propensos a girar y irritarse si se sobrecargan. El uso de chaveteros y chaveteros en lugar de, o en combinación con, tornillos de fijación es común para aplicaciones que requieren alta resistencia al torque o transmisión. Las estrías ofrecen aún más fuerza.
Para una vida útil más larga, los tornillos de fijación generalmente están hechos de acero aleado y endurecidos . Los tornillos de fijación endurecidos suelen dejar una deformación plástica, en forma de marca circular o semicircular, en el eje contra el que se apoya el tornillo. Esto tiene ventajas y desventajas. En el lado positivo, dicha deformación aumenta el poder de sujeción (resistencia al torque) de la articulación, ya que el tornillo esencialmente "hace su propio tope" en una escala pequeña pero efectiva. Por el lado negativo, si lo que se busca es tener un acabado cosmético sin imperfecciones en la parte que se enfrenta, se deben tomar medidas para evitar las marcas circulares. En la mayoría de las aplicaciones de tornillos prisioneros, esta consideración es irrelevante. Otra desventaja es que esta deformación plástica puede causar puntos altos correspondientes en el eje que rodea la marca circular. Esto puede resultar en dificultades durante el desmontaje si un rodamiento u otra pieza con tolerancias estrictas necesita deslizarse más allá de esta área. El uso de un piso mitiga este problema.
Los tornillos de fijación aparecen con una variedad de tipos de punta (punta). Las puntas de diferentes formas tienen diferentes propiedades que los ingenieros pueden utilizar. Si un ingeniero utilizara un retén para garantizar el encajamiento adecuado del tornillo, podría optar por utilizar un tornillo de punta cónica. A menudo es posible que sea necesario utilizar una punta plana cuando el tornillo debe presionar perfectamente contra una superficie. El tipo más común es la punta de copa. Este tipo funciona bien porque la superficie está redondeada de modo que una pequeña superficie está en contacto, pero no tiene una tensión extremadamente alta en un punto como la de una punta cónica. Los estudios de durabilidad muestran que la punta de la copa ofrece una resistencia superior al desgaste manteniendo un agarre fuerte. [3] Las puntas de copa moleteadas ofrecen la ventaja adicional de una acción de bloqueo (similar a la de una arandela de seguridad dentada) que evita que los tornillos se aflojen en aplicaciones de alta vibración. [4]
Los puntos comunes incluyen los siguientes:
Los tornillos con punta moleteada se utilizan generalmente para asegurar un objeto dentro de otro. La cresta dentada en el tornillo de fijación de la copa moleteada ayuda a reducir el aflojamiento debido a la vibración. La punta moleteada combina la acción de excavación de la punta de copa con moletas de bloqueo en sentido antihorario que tienen una acción de bloqueo de trinquete que ayuda a resistir el aflojamiento, incluso bajo las vibraciones más severas. [5] [6]
Los tornillos de fijación de las puntas moleteadas no se deben reutilizar porque los bordes cortantes de las moletas se desvían al apretarlos. Durante la extracción, los bordes cortantes se rompen y ya no tienen toda la fuerza para resistir el desatornillado. La norma ISO para tornillos de fijación con punta de copa moleteada es ISO 4029.
Los tornillos de fijación se fabrican con una variedad de estilos de unidades , incluidos los siguientes:
El concepto de tornillos de fijación tiene siglos de antigüedad y es anterior al tornillo de metal en al menos varios cientos de años. Los primeros materiales incluían madera, hueso, cuerno, asta y marfil.
Los tornillos sin cabeza existen desde hace mucho tiempo, siendo los de ranura recta el tipo de accionamiento más antiguo (debido a su facilidad de mecanizado ), pero la demanda de tornillos sin cabeza experimentó un marcado aumento en la primera y segunda décadas del siglo XX. , cuando una inclinación por una mayor seguridad industrial, una campaña con el lema "la seguridad primero", [7] se extendió por las naciones industrializadas de América del Norte y Europa como parte del Movimiento Progresista más amplio . Este aumento en la conciencia de la seguridad fue una reacción contra los estándares de seguridad industrial, a menudo atroces, de la época. HT Hallowell, Sr., un industrial estadounidense cuya corporación fue una de las pioneras en la comercialización del accionamiento con casquillo hexagonal , señaló en sus memorias que los ejes lineales , que eran omnipresentes en la práctica industrial de la época, a menudo tenían tornillos de fijación con cabeza ( con accionamiento cuadrado de llave externa ) que sujeta las numerosas poleas a los ejes lineales y collares que sujetan los ejes contra el movimiento axial. Los trenes de engranajes de engranajes expuestos también eran comunes en ese momento, y esos también usaban a menudo tornillos de fijación con cabeza, que sujetaban los engranajes a los ejes. Los principales productos de su empresa en aquella época eran soportes para ejes y collarines para ejes fabricados en chapa de acero. La "locura por la seguridad" creó una creciente demanda de tornillos sin cabeza en poleas, engranajes y collares para reemplazar los con cabeza, de modo que la ropa y los dedos de los trabajadores tuvieran menos probabilidades de engancharse en la cabeza del tornillo giratorio expuesta. Fue esta mayor demanda la que impulsó a la empresa de Hallowell a entrar en el negocio de la fabricación de tornillos y a explorar diseños de accionamientos con cabeza hueca. Dado que PL Robertson poseía nuevos derechos de patente sobre un accionamiento de casquillo cuadrado práctico de fabricar , la empresa pronto optó por el accionamiento de casquillo hexagonal.
