Elementos de Fijación: Tipos y Aplicaciones en Ingeniería Mecánica

Elementos de Fijación

Tienen por objeto el acoplamiento de dos o más piezas de forma rígida o parcialmente móvil.

Tipos de elementos de fijación

• Elementos fileteados
• Elementos no fileteados
• Pasadores y clavijas
• Remaches
• Cavetas
• Circlips
• Anillos autoblocantes

Elementos Fileteados

Tornillo

Pieza constituida por una espiga roscada parcial o totalmente en su longitud, con cabeza o sin ella.

Tuerca

Pieza taladrada y fileteada, con medio de arrastre, que se rosca sobre un tornillo.

Bulón o Perno

Conjunto de tornillo y tuerca.

Espárrago

Espiga fileteada por dos extremos, uno de los cuales se introduce a rosca en la pieza donde va implantado, quedando el otro reservado para una tuerca.

Designación

Diámetro nominal, longitud de la espiga, longitud roscada, forma de la cabeza (si tiene).

Tornillos para Metales

1. Tornillos de Ensamblado

El apriete se obtiene por presión de la cabeza.

2. Tornillos de Presión

El apriete se realiza con la extremidad del tornillo.

Tornillos de Ensamblado

Tornillos de Cabeza Prismática

• De cabeza hexagonal: La cabeza es un prisma hexagonal cuyas aristas de la base exterior están suavizadas por un chaflán.
• De cabeza cuadrada: La cabeza es un prisma cuadrado, que permite un agarre enérgico con la llave. Se usan poco.

Tornillos de Cabeza Cilíndrica

• De cabeza ranurada:
  • De cabeza cilíndrica normal: El apriete por destornillador es poco eficaz. Se utilizan en fabricaciones cuidadas, la cabeza queda generalmente embutida.
  • De cabeza cilíndrica bombeada: Utilizados en mecánica cuidada. La cabeza resulta más estética, reemplaza a los tornillos de cabeza redonda.
  • De cabeza cilíndrica bombeada ancha: La cabeza tiene mayor diámetro, mejorando el apriete.
• De cabeza con hexágono embutido: Se fabrican en acero especial tratado. Se emplean en fabricación mecánica cuidada.

Tornillos de Cabeza Troncocónica

• De cabeza fresada: Son poco eficaces en el apriete, el asiento de la cabeza resulta dudoso, cuando el ensamblado se efectúa con varios tornillos.
• De cabeza fresada, bombeada (de lenteja): Utilizados en montajes que requieren estética.
• De cabeza fresada con hexágono embutido: Mejor apriete que los de cabeza ranurada. Se utiliza la llave Allen.

Tornillos de Cabeza Esférica

• De cabeza redonda: Utilizados principalmente en cerrajería, la cabeza sobresale, pero no presenta ángulos vivos.
• De cabeza redonda, ancha, llamado "de carrocero": La espiga está roscada hasta la cabeza. Se utiliza en unión de chapas.

Tornillos de Presión

• Extremo plano: La presión se ejerce sobre una superficie plana. Utilizado para débiles esfuerzos, ya que puede estropearse la rosca.
• Tetón: La presión se ejerce como en el anterior. No se deterioran los filetes.
• Punta cónica: Utilizado como órgano de precisión de centrado o de arrastre.
• Chaflán afilado: Extremidad cementada o templada. Gran poder de apriete, ya que la afilada arista circular de la punta muerde la pieza. Diferentes cabezas: hexagonal, cuadrada, cuadrada pequeña y cilíndrica estrecha.
• Sin cabeza:

Tornillos Especiales

• "Parker": Son autorroscantes, no necesitan roscado previo y se utilizan principalmente en carrocería, para la unión de chapas y fabricados en aceros templados.
• Para madera: Se utilizan taladrando un agujero previo para evitar la rotura de la madera o de la cabeza del tirafondo.

Pasadores

Son piezas destinadas a pasar a través de una o varias piezas, para asegurar el mantenimiento de una determinada posición entre sí.

Tipos: cilíndrico, cónico, elástico, de aletas, acanalado.

Tuercas

Tuercas Prismáticas

• Exagonal: Es la más empleada, proporciona un apriete eficaz.
• Almendrada: Prevista de ranuras para recibir un pasador de frenado.
• Cuadrada: Utilizada principalmente para ensamblado de maderas.
• De sombrerete: Es ciega, se utiliza para proteger o dar mejor aspecto a los extremos de espárragos o tornillos.

Tuercas para Apretar a Mano

• Mariposa: Se fabrican normalmente en latón y acero cadmiado.
• De cruceta: Puede servir de cabeza de tornillo, colocando un pasador atravesando una espiga roscada.
• De 4 brazos: Misma observación que para la anterior.

Tuercas Especiales

• Redondas con agujeros: Se emplean en montajes particulares.

Tuercas Indesbloqueables

• Redonda, de ranuras: Se emplea con una arandela freno de lengüetas, están fabricadas con paso fino, se utilizan en montajes de rodamientos.
• Simmonds: Van provistas de un collarín de nylon, que posee un agujero liso de diámetro inferior al del tornillo, lo que ocasiona una fricción suplementaria. Se utilizan en montajes permanentes.

Arandelas

Son coronas de poco espesor, destinadas a ser interpuestas entre una tuerca y la pieza a apretar. Sirven de cara de apoyo y protegen la pieza que no se aprieta. Algunas tienen como misión el evitar el aflojamiento de una tuerca o tornillo, en ese caso se llaman arandelas de freno. Se suelen fabricar en acero suave.

Tipos

• Plana: Es la más común y universal de todas.
• Hendida: Para desmontajes frecuentes, sin necesidad de quitar la tuerca.
• De freno: Grower: Se entiende por enrollamiento en hélice de un perfil de sección conveniente, seguido de un tratamiento térmico.
• Dentada exterior e interior: 1-tuerca normal y pieza plana. 2-tuerca pequeña, superficie bombeada y razón estética.
• Dentadura cóncava: Para tornillos de cabeza troncocónica.
• Doble dentado: Entre dos piezas a inmovilizar, con tuerca ancha.
• Belleville: Son discos anulares, en forma troncocónica, cargados en sentido axial. Se utilizan solas.

Frenos Circulares: Virolas Freno

Se utilizan para soportar empujes laterales o para mantener una pieza sobre un árbol.

Tipos

• De acero:
  • Serie estrecha, fijada con tornillo de extremo puntiagudo.
  • Serie ancha: fijada por tornillo de las mismas características anteriores.
• De fundición: Se fijan al árbol por medio de tornillos.

Otros Métodos de Frenado

• Alambre de acero: Es preciso que uno de los órganos, al aflojarse, tenga tendencia a apretar a los demás.
• Tornillo entre piel y carne: Este sistema es interesante cuando los desmontajes no son frecuentes. Tornillo de presión: para evitar dañar la rosca, se interpone una pastilla de metal blando.
• Muesca de granete: Se utilizan en montajes permanentes.
• Frenado por tornillo de presión: Es realizado por la contratuerca.

Chavetas

Son piezas de forma prismática, colocadas a lo largo de los ejes, con objeto de hacerlos solidarios con otras piezas.

Tipos: chaveta de talón, plana de extremos redondeados, de disco y de extremos planos.

Abrazaderas

Se emplean para fijar las tuberías flexibles, goma, etc. a los extremos de tubos correspondientes.

Tipos: Staubli (se colocan con alicates especiales, en montajes fijos), P.C.A. (consta de una grapa de apriete y de una tira de acero que se monta sobre aquella), Sofac (consta de un fleje agujereado y de un tornillo), Serflex (consta de un pequeño tornillo sinfín montado sobre un soporte que le permite girar accionándolo por un destornillador y de un fleje que por uno de sus extremos va unido al soporte y por otro lleva tallados unos canales, formando un dentado).