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Las clases en el plano
Materiales, clases de resistencia y calidades de la tornillería
La clase indicada en un plano de tornillería fija el acero, el tratamiento térmico, los recubrimientos seguros y los ensayos que debe superar el lote. Estas tablas dan los valores mínimos que fijan las normas, de modo que un plano pueda comprobarse antes de salir a cotización.
Los valores son mínimos de la norma citada para el rango de tamaños indicado. Diseñe siempre según la norma y la edición que exija su cliente.
Acero al carbono y aleado, ISO 898-1
El primer número multiplicado por 100 es la resistencia nominal a la tracción en MPa. El segundo número multiplicado por 10 es la relación entre límite elástico y resistencia a la tracción en porcentaje. Así, 8.8 es 800 MPa nominales con el límite elástico al 80 por ciento. La tabla muestra los mínimos, que en la mayoría de las clases quedan por encima del valor nominal.
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| Clase | Rm mín | Límite elástico mín o tensión al 0.2% | Tensión de prueba Sp | Dureza | Cómo se alcanza |
|---|---|---|---|---|---|
| 4.6 | 400 MPa | 240 MPa | 225 MPa | 120 a 220 HV | Acero de bajo carbono, sin tratamiento térmico |
| 4.8 | 420 MPa | 340 MPa | 310 MPa | 130 a 220 HV | Acero de bajo carbono, resistencia por recalcado en frío |
| 5.8 | 520 MPa | 420 MPa | 380 MPa | 160 a 220 HV | Acero de bajo o medio carbono, deformado en frío |
| 8.8 (d hasta 16 mm) | 800 MPa | 640 MPa | 580 MPa | 250 a 320 HV | Acero de medio carbono o al boro, templado y revenido |
| 8.8 (d más de 16 mm) | 830 MPa | 660 MPa | 600 MPa | 255 a 335 HV | Igual que arriba |
| 10.9 | 1,040 MPa | 940 MPa | 830 MPa | 320 a 380 HV | Acero al boro o aleado, templado y revenido |
| 12.9 | 1,220 MPa | 1,100 MPa | 970 MPa | 385 a 435 HV | Acero aleado, templado y revenido con control estricto |
Los pernos de cabeza hexagonal y hexalobular desde M5 llevan la clase en la cabeza. Resumen de la norma: ISO 898. Qué significa cada clase para el diseño de la unión: 8.8, 10.9, 12.9, A2 y A4 explicados.
Qué alambre va en cada clase
El plano indica la clase. La planta elige el alambre que la alcanza con su diámetro. Son elecciones típicas, no requisitos, y el certificado del material muestra lo que se usó realmente.
Alambre para recalcado en frío: 10B21, SCM435 y SWCH trata los equilibrios.
- Clases 4.8 y 5.8Alambre de recalcado en frío de bajo carbono como 1018 o SWCH18A. Sin tratamiento térmico, así que la calidad del alambre y la reducción del recalcado fijan la resistencia.
- Clase 8.8Acero de medio carbono o al boro como 1035 o 10B21, templado y revenido. El boro da templabilidad con buena aptitud para el recalcado.
- Clase 10.9Acero al boro o aleado al cromo como 10B33 o SCM435. Los diámetros mayores necesitan más aleación para templar la sección hasta el núcleo.
- Clase 12.9Acero aleado cromo-molibdeno como SCM435 o 4140. Control estricto del horno, porque los límites de dureza y de descarburación son estrechos.
Acero inoxidable, ISO 3506
La letra y el dígito indican el grupo de acero, el número tras el guion la clase de resistencia. A2 es la familia 304, A4 la familia 316 con molibdeno para resistir los cloruros. La resistencia procede de la deformación en frío, por lo que las clases 70 y 80 suelen limitarse a diámetros moderados, y las piezas grandes o mecanizadas recurren a la clase 50.
| Calidad y clase | Familia de acero | Rm mín | Tensión mín al 0.2% | Dónde encaja |
|---|---|---|---|---|
| A2-50 | Tipo 304, blando | 500 MPa | 210 MPa | Piezas mecanizadas o forjadas en caliente, diámetros mayores |
| A2-70 | Tipo 304, deformado en frío | 700 MPa | 450 MPa | Pernos y tornillos generales resistentes a la corrosión |
| A4-70 | Tipo 316, deformado en frío | 700 MPa | 450 MPa | Cloruros, aire marino, plantas alimentarias y químicas |
| A4-80 | Tipo 316, más deformado en frío | 800 MPa | 600 MPa | Mayor carga de apriete en los mismos entornos |
Las roscas de acero inoxidable austenítico se gripan bajo carga. Especifique un lubricante, un recubrimiento o calidades distintas en perno y tuerca cuando el par de montaje sea alto. Las calidades martensíticas y de endurecimiento por precipitación se tratan en sujetadores 17-4 PH, 410 y 416.
Serie en pulgadas y tornillería a presión
Los planos norteamericanos y los equipos a presión usan sus propios sistemas de clases. No son equivalencias uno a uno de las clases métricas, así que cotice según la norma indicada en el plano.
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| Norma y calidad | Material | Tracción mín | Prueba o límite elástico mín | Uso típico |
|---|---|---|---|---|
| SAE J429 Grade 2 | Acero de bajo o medio carbono | 74 ksi (1/4 a 3/4 in) | Prueba 55 ksi | Pernos en pulgadas para uso ligero |
| SAE J429 Grade 5 | Acero de medio carbono, templado y revenido | 120 ksi (1/4 a 1 in) | Prueba 85 ksi | Equivalente en pulgadas de la clase 8.8 |
| SAE J429 Grade 8 | Acero aleado de medio carbono, templado y revenido | 150 ksi | Prueba 120 ksi | Equivalente en pulgadas de la clase 10.9 |
| ASTM A193 B7 | Acero aleado Cr-Mo, templado y revenido | 125 ksi (hasta 2.5 in) | Límite elástico 105 ksi | Espárragos para bridas y equipos a presión |
| ASTM A193 B8 / B8M clase 1 | Inoxidable 304 / 316, solubilizado | 75 ksi | Límite elástico 30 ksi | Tornillería en medios corrosivos o criogénicos con poca carga |
| ASTM A320 L7 | Acero aleado Cr-Mo, ensayado a resiliencia | 125 ksi (hasta 2.5 in) | Límite elástico 105 ksi | Tornillería de bridas a baja temperatura |
| ASTM F1554 Gr 36 / 55 / 105 | Acero al carbono o aleado | 58 / 75 / 125 ksi | Límite elástico 36 / 55 / 105 ksi | Pernos de anclaje embebidos en hormigón |
Más sobre espárragos A193 B7, B16 y A320 L7 y SAE Grade 5 frente a Grade 8.
Aleaciones no férreas y especiales
El latón, el bronce, el aluminio, el titanio y las aleaciones de níquel se eligen por conductividad, peso, corrosión o temperatura más que por resistencia en relación con el coste. La ISO 8839 cubre las propiedades mecánicas de pernos y tuercas no férreos. La mayoría de estas piezas se mecanizan, porque los volúmenes son menores y varias aleaciones no recalcan bien en frío.
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| Material | Designaciones típicas | Proceso | Úselo para | Atención a |
|---|---|---|---|---|
| Latón de corte libre | CuZn39Pb3, CW614N, C36000 | Mecanizado, o recalcado en calidades de bajo plomo | Terminales eléctricos, tornillos decorativos y de poca carga | Baja resistencia. Límites de contenido de plomo en algunos mercados |
| Bronce al silicio | C65100, C65500 | Recalcado o mecanizado | Fijaciones marinas y de madera, herrajes eléctricos | Coste por kilo, medidas de stock limitadas |
| Aluminio | 2024-T4, 6061-T6, 7075-T73 | Recalcado (remaches, tornillos) o mecanizado | Conjuntos sensibles al peso, estructuras de aluminio | Gripado y baja carga de apriete. El anodizado cambia el ajuste de la rosca |
| Titanio | Grade 2 (UNS R50400), Grade 5 Ti-6Al-4V (UNS R56400) | Mecanizado, a veces recalcado en tibio | Piezas de tipo aeroespacial, de competición, médicas y de agua de mar | Gripado. Necesita antigripante o un recubrimiento en las roscas |
| Aleaciones de níquel | Inconel 718 y 625, Monel 400 y K-500 | Mecanizado o recalcado en caliente | Exposición a calor, agua de mar y productos químicos | Material caro, mecanizado lento, plazos largos en barra |
Guías específicas: pernos de titanio Grade 5, sujetadores de Inconel y Monel y pernos de bronce al silicio y latón.
Combine la tuerca con el perno
Una tuerca más débil que su perno se barre antes de que el perno ceda. Especifique la clase de la tuerca junto con el perno y pídalos al mismo fabricante cuando pueda, de modo que los recubrimientos y las tolerancias de rosca coincidan.
- Perno de clase 8.8Tuerca de clase 8 según ISO 898-2
- Perno de clase 10.9Tuerca de clase 10 según ISO 898-2
- Perno de clase 12.9Tuerca de clase 12 según ISO 898-2
- A2-70 o A4-70Tuerca ISO 3506-2 del mismo grupo de acero y de la misma clase
- Espárrago ASTM A193 B7Tuerca hexagonal pesada ASTM A194 grado 2H
Cómo escribir la clase en la solicitud
Indique la norma, la clase o calidad y el rango de tamaños al que se aplica: «ISO 898-1 clase 10.9» o «ASTM A193 B7», no «alta resistencia». Añada los ensayos y documentos que necesite, y cualquier exigencia de fragilización por hidrógeno si la pieza va recubierta.
La clase orienta también el proceso. La clase 12.9 y el titanio reducen el número de plantas posibles, y una pieza inoxidable de clase 80 por encima de diámetros moderados puede requerir mecanizado. Cómo se hace cada paso está en la página de procesos. Los ensayos se tratan en carga de prueba, tracción con cuña y dureza.
Preguntas sobre materiales
¿Es el SAE Grade 8 lo mismo que la clase 10.9?
Son parecidos pero no iguales. El Grade 8 tiene una resistencia mínima a la tracción de 150 ksi (unos 1,034 MPa), la clase 10.9 un mínimo de 1,040 MPa, y las cargas de prueba, los rangos de dureza y las series de rosca difieren. Especifique la norma con la que se calculó su unión.
¿Por qué el inoxidable A4-80 no se endurece como el acero 12.9?
Los aceros inoxidables austeníticos no pueden endurecerse por temple y revenido. Las clases 70 y 80 alcanzan su resistencia por deformación en frío del alambre, por eso las clases superiores solo existen hasta diámetros moderados.
¿Puedo pedir una clase superior a la que necesita la unión?
Puede, pero no es gratis. La clase 12.9 cuesta más, exige un tratamiento térmico más estricto y es más sensible a la fragilización por hidrógeno del recubrimiento electrolítico. Sobreespecificar la clase puede hacer una unión menos fiable, no más.
¿Qué documentos acreditan la clase?
Un certificado del material del alambre o la barra (a menudo EN 10204 tipo 3.1), más los resultados de los ensayos mecánicos de las piezas terminadas: tracción o tracción con cuña, carga de prueba y dureza según ISO 898-1 o la norma en pulgadas. Pídalos en la solicitud.