Siga estas pautas:
Se identifica el tipo de cabeza y por las marcas sobre su superficie se puede definir si las dimensiones y rosca corresponden a perno bajo norma métrica o pulgadas. Se mide en estas unidades;
•Diámetro
•Paso de rosca
•Longitud de rosca
•Longitud de tornillo
1. ¿Qué significan las marcas que se muestran en la cabeza de un tornillo?
Observamos generalmente dos tipos de marcas, uno identifica al fabricante del producto y estas pueden ser símbolos únicos o letras y la segunda se refiere a la resistencia mecánica.
Los productos bajo normativas americanas (SAE-ASTM) llevan marcas como rayas y bajo normas europeas (DIN ,ISO) llevan números.
Estas marcas son importantes ya que nos permite tener la trazabilidad del producto (origen) y garantizar los valores de carga (PRETENSION) que se aplica a la unión empernada.
Estas marcas pueden ser en alto o bajo relieve, los fabricantes preferimos realizarlo en alto relieve al momento de la forja.
En la imagen la marca 10.9 indica las propiedades mecánicas del producto.
La marca del fabricante se observa en la parte superior.
2. ¿Cuál es la diferencia entre perno y tornillo de cabeza hexagonal?
Un perno es un sujetador que requiere de una tuerca para poder unir elementos mecánicos; un tornillo no requiere ya que se enroscan sobre agujeros roscados en el equipo o maquinaria.
Los tornillos de cabeza hexagonal son de uso general para ser usados sobre agujeros roscados y son similares a los pernos de cabeza hexagonal, excepto por las tolerancias más estrictas y presentar una seccion como «arandela» debajo de la cabeza lo que permite girar el tornillo al aplicar un torque y pretensionar el tornillo.
Un perno requiere de una tuerca para unir y es este elemento el que gira usualmente para pretensionar la unión.
3. ¿Por qué se especifica una resistencia a la tracción máxima para ASTM A307 – Grado B?
Estos pernos a menudo se usan en bridas de tubería y para proteger la brida el perno está diseñado y fabricado para romperse antes de que la costosa brida de tubería se dañe por un apriete excesivo.
La norma ASTM A307 ahora requiere que se identifique la marca del fabricante y marcas de grado en la parte superior de los cabezales. La identificación de grado consiste en «307A» o «307B» en cada perno producido según sus requisitos estándar.
4. ¿En qué diámetros se fabrican los pernos estructurales y cuál es recomendable usar?
Según norma ASTM F3125, los pernos estructurales se fabrican desde ½” hasta 1 ½” . Si se requieren de mayores diámetros con propiedades mecánicas similares, se usarán las normas ASTM A354 y ASTM A449 para fabricarlos.
Los diámetros de pernos frecuentemente usados y adecuados para las uniones estructurales son desde ¾” a 1” y se fabrican en mayor cantidad por lo que son económicos y fáciles de conseguir al igual que los equipos para su instalación.
5. ¿Se puede reemplazar los pernos ASTM F3125 grado 325 por pernos SAE J429 grado 5?
No se pueden reemplazar, las propiedades de resistencia de los pernos SAE J429 grado 5 y los tornillos ASTM A325 son similares (hasta antes F3125), iguamente los pernos SAE J429 grado 8 son equivalentes en resistencia a los pernos ASTM A490.
La diferencia está en las especificaciones de la materia prima y la geometría. En los pernos A325 la longitud de rosca está definida, no varía en función al largo del perno según norma y es corta en comparación con la longitud roscada de los pernos según SAE J429. Además los requisitos de inspección para asegurar la calidad del producto son más estrictos en pernos A325 y A490.
6. ¿El proceso de galvanizado en caliente afecta las propiedades mecánicas del perno, Cuál es la temperatura habitual de galvanizado en caliente?
El galvanizado por inmersión en caliente (HDG) es un método para recubrir los pernos con capas de zinc de más de 43 micras de espesor en baños de zinc fundido a 450 °C lo que podría afectar a las propiedades mecánicas. La norma ASTM F 2329 en el punto 7.2.1.1 refiere que los pernos galvanizados en caliente a temperaturas mayores a 800° F (430 °C) pueden verse afectados en las propiedades mecánicas del perno.
Por lo que debemos tener presente y cuidado con la temperatura del baño de zinc y evitar que sobrepase los 450°C ya que en muchos casos lo realizan a 500°C lo cual supera la temperatura de revenido del acero, lo que ocasionaría una rápida reducción en las propiedades mecánicas del perno.
7. ¿Hay algún estándar que indique cuánto debe sobresalir el hilo más allá de la tuerca?
Las normas (AISC, RCSC) y publicaciones técnicas difieren y varían dependiendo de la aplicación. Asegurando que la totalidad de los filetes de rosca (hilos) de la tuerca estén «trabajando» seria suficiente.
Una buena práctica es tener 1 a 2 filetes de rosca que sobresalgan sobre la superficie de la tuerca.
Los códigos europeos estipulan que debe haber al menos un hilo (filete de rosca) que sobresalga a través de la tuerca. Sin embargo, es una práctica común especificar que al menos el vástago del perno sobresalga una longitud igual a un paso de rosca.
8. ¿Por qué se aflojan los tornillos y cómo evitarlo?
La razón principal es la precarga insuficiente, lo que permite el deslizamiento transversal del perno y los miembros de la junta. La precarga, o tensión residual, en un perno apretado significa más para la resistencia del ensamblaje que la resistencia real del sujetador. En una junta, un perno apretado a su nivel de carga adecuado puede resistir una cantidad máxima de carga externa sin aflojarse. Los diseñadores pueden aprovechar este hecho para garantizar la carga correcta de los pernos y, al mismo tiempo, reducir los costos.
9. ¿Cómo calculo el torque para los pernos estructurales usados en Estructuras Metálicas?
El torque es un valor difícil de calcular con precisión, especialmente para sujetadores de construcción. La norma RCSC solo indica valores de tensión mínima de ajuste para uniones tipo deslizamiento crítico.
Para obtener los datos más precisos, recomendamos determinar en forma práctica utilizando una llave dinamométrica calibrada y un dispositivo indicador de carga Skidmore-Wilhelm para igualar el torque real a la tensión deseada.
10. ¿Qué es la prueba de capacidad de rotación?
La prueba de capacidad de rotación se define en la norma ASTM A325, párrafo 6.3. Es una prueba para determinar la eficiencia del lubricante que se requiere para las tuercas recubiertas de zinc, depositadas mecánicamente o sumergidas en caliente.
La prueba involucra al producto completo. El apriete inicial de la tuerca debe producir una carga en el perno no inferior al 10% de la carga de prueba especificada. La tuerca se gira 240 – 420, dependiendo de la longitud del perno. Al retirar la tuerca, no habrá falla por corte de las roscas, falla del perno torsional u otros signos de falla. Las pruebas de capacidad de rotación deben mostrar que la tuerca lubricada galvanizada puede girar desde la condición ajustada y muy por encima de la rotación requerida para la instalación pretensada sin deterioro de la capa de zinc.