Inicio / Wiki / Roscas y Fijaciones / Seleccion de Fijaciones

Seleccion de Fijaciones

La mayoria de las fallas de ensamblaje se remontan a la fijacion equivocada, el grado equivocado o el par equivocado — no a un mal diseno. Esta guia cubre lo que realmente usas en piezas mecanizadas CNC: tornillos de cabeza hexagonal, prisioneros, pasadores, insertos de rosca, y los grados y valores de par que importan.

Que Fijacion Necesitas?

Detente aqui. Empareja tu aplicacion con el tipo correcto de fijacion antes de preocuparte por grados o par.

AplicacionUsar EstaPor Que
Apretado general, dos piezas atornilladasTornillo de Cabeza Hexagonal (SHCS)Geometria de cabeza mas fuerte por tamano. Encaja en agujeros avellanados. La fijacion CNC mas comun.
Baja holgura de cabeza, superficie esteticaTornillo de Cabeza de BotonCabeza de cupula de perfil bajo, sin bordes afilados. 20–30% mas debil que SHCS del mismo tamano.
Superficie al ras requerida (sin protrusion)Tornillo AvellanadoCabeza plana de 90 grados queda al ras. Requiere agujero avellanado. Tipo de cabeza mas debil — evitar para carga alta.
Asegurar un componente a un ejePrisionero (Grub Screw)Sin cabeza, se atornilla en un eje a traves de roscas. El tipo de punta importa — ver abajo.
Union estructural grande, acceso con llavePerno HexagonalCabeza hexagonal externa, accionada con llave. El mas economico para M10+. Estandar para acero estructural.
Punto de pivote, bisagra, union deslizantePerno de HombroHombro rectificado de precision actua como superficie de apoyo. Caro pero elimina un pasador separado.
Posicionamiento de precision entre dos piezasPasadorSin roscas. Ajuste por interferencia posiciona piezas con ±0.01mm. Ver seccion de pasadores abajo.
Roscas danadas, material blando, desmontaje frecuenteHelicoil / Inserto de RoscaCrea una rosca de acero fuerte en aluminio, plastico o agujeros danados. Ver seccion de insertos abajo.
Retencion axial en un ejePasador de ChavetaBarato, un solo uso. Funciona con tuerca de castillo o agujero pasante en el eje.
Retener un cojinete o collar en un ejeAnillo de Retencion (Snap Ring)Se asienta en una ranura. Retencion axial solamente. Barato y rapido de instalar.
Espiga de carga (tuerca en ambos lados)EspigaRoscada en ambos extremos o en toda su longitud. Usada cuando un lado no tiene acceso con llave (ej., bloque de motor).

Tipos de Fijacion en Resumen

TipoAccionamientoEstilo de CabezaTipo de CargaCoste RelativoTamanos Comunes
SHCSHueco hexagonal (Allen)Cilindro planoTraccion + cizallamiento1.0xM2–M30
Cabeza de BotonHueco hexagonalCupula bajaTraccion + cizallamiento1.1xM3–M16
AvellanadoHueco hexagonal / PhillipsPlano 90°Solo traccion0.8xM3–M12
Perno HexagonalHexagonal externo (llave)Cabeza hexagonalTraccion + cizallamiento0.6xM5–M42
PrisioneroHueco hexagonalSin cabezaRetencion axial0.7xM2–M12
Perno de HombroHueco hexagonalCabeza hexagonal + hombroCizallamiento + pivote3.0–5.0xM5–M16
PasadorN/A (ajuste por interferencia)NingunoCizallamiento (posicionamiento)0.5x3–20mm diam.
Pasador de ChavetaN/A (patilla partida)NingunoRetencion axial0.2x1–12mm diam.
Anillo de RetencionAlicates (snap ring)NingunoRetencion axial0.3x3–200mm diam.

Tornillos de Cabeza Hexagonal (SHCS)

El caballo de batalla de los ensamblajes CNC. ISO 4762 (metrica) / ASME B18.3 (pulgadas). La fuerte geometria de cabeza significa que puedes usar un SHCS mas pequeno que un perno hexagonal para la misma carga de apriete. El accionamiento de hueco hexagonal mantiene la cabeza compacta — encaja en avellanados donde una llave no puede llegar.

Grados — Que Clase?

ClaseTraccion (MPa)Fluencia (MPa)DurezaCuando Usar
8.880064022–32 HRCNo critico, sensible al coste. Ensamblajes de baja tension.
10.9100090032–39 HRCPredeterminado para ensamblajes CNC. Buena resistencia, no fragil. Cubre el 90% de los casos.
12.91200108039–44 HRCAlta tension, con restricciones de espacio. Soportes de motor, prensas de molde. Mas fragil — evitar en impacto/vibracion.
Recomendacion predeterminada Usa Clase 10.9 SHCS como estandar para todos los ensamblajes CNC. La diferencia de coste vs 8.8 es despreciable (5–10%), y evitas el riesgo de fragilidad del 12.9. Solo ve a 12.9 cuando hayas hecho los calculos y confirmado que 10.9 no es suficiente.

Requisitos de Holgura de Cabeza

El avellanado para un SHCS debe ser lo suficientemente profundo para que la cabeza se asiente completamente debajo de la superficie, mas una pequena holgura. Para el accionamiento de hueco hexagonal, necesitas suficiente profundidad para que la llave Allen se enganche — tipicamente la llave se inserta al menos el 70% de la profundidad del hueco.

TamanoDiam. de Cabeza (mm)Altura de Cabeza (mm)Tamano de Hueco (mm)Prof. Min. de Avellanado (mm)
M35.53.02.53.5
M47.04.03.04.5
M58.55.04.05.5
M610.06.05.06.5
M813.08.06.08.5
M1016.010.08.010.5
M1218.012.010.012.5
Error comun Subdimensionar el diametro del avellanado. El diametro de la cabeza debe tener holgura alrededor (ajuste H7/g6 es tipico) o la cabeza del tornillo se atascara en el avellanado antes de asentarse. Anade 0.2–0.5mm al diametro de cabeza para holgura dependiendo del tamano.

Prisioneros (Grub Screws)

Tornillos sin cabeza roscados a traves de un cubo para apoyar contra un eje. Transmiten par por friccion o por la punta incrustandose en el eje. ISO 4026 (punta plana) / ISO 4027 (punta conica) / ISO 4028 (punta de perro) / ISO 4029 (punta de copa).

Tipos de Punta — Elige la Correcta

Tipo de PuntaEstndarComo FuncionaCuando UsarDesventaja
Punta PlanaISO 4026Extremo plano apoya contra la superficie del ejeDesmontaje frecuente. No dana el eje. Usar con un plano mecanizado en el eje para posicionamiento positivo.Poder de sujecion mas bajo. Depende solo de friccion.
Punta ConicaISO 4027Extremo puntiagudo se incrusta en el ejeEnsamblaje permanente o semi-permanente. Mayor poder de sujecion axial.Dania el eje. No para piezas que necesitan remocion.
Punta de PerroISO 4028Punta plana extendida encaja en un agujero perforado en el ejeEnganche positivo sin dano al eje. Mejor para posicionamiento axial preciso.Requiere un agujero coincidente en el eje. Anade una operacion de perforacion.
Punta de CopaISO 4029Extremo ahuecado se incrusta ligeramente en el ejeTipo de punta mas comun. Buen equilibrio de agarre y reutilizabilidad.Deja una pequena marca en el eje. Puede aflojarse bajo vibracion.
Error mas comun con prisioneros Usar punta de copa en un eje endurecido. La copa no puede incrustarse, por lo que resbala. Usa punta plana con un plano mecanizado en el eje, o punta de perro con un agujero perforado. En ejes endurecidos (HRC 45+), los prisioneros tienen poder de sujecion muy limitado independientemente del tipo de punta — usa una chaveta o una abrazadera en su lugar.

Pasadores

Cilindros rectificados de precision prensados en agujeros para posicionar dos piezas relativas entre si. No aprietan — posicionan. Usar en conjuncion con fijaciones (que proporcionan la fuerza de apriete).

Tipos

TipoEstndarToleranciaMaterialCaso de Uso
Pasador RectoISO 2338 / DIN 6325m6Acero endurecido (60 HRC min)El mas comun. Ajuste por interferencia para posicionamiento de precision.
Pasador de ExtraccionDIN 7979m6Acero endurecidoExtremo roscado para facil extraccion con un tornillo. Esencial para agujeros ciegos.
Pasador CnicoISO 2339 / DIN 1Conicidad auto-bloqueanteAceroCargas de cizallamiento. El ajuste cnico elimina la necesidad de prensado. Reutilizable.

Ajuste por Interferencia — H7/m6

El ajuste estandar para pasadores es agujero H7 / pasador m6. Es un ajuste por interferencia ligero (tecnicamente ajuste de transicion, pero se comporta como ajuste por interferencia en diametros pequenos). El agujero debe ser escariado, no perforado, para alcanzar la tolerancia H7.

Diam. del Pasador (mm)Rango del Agujero (H7) (mm)Rango del Pasador (m6) (mm)Ajuste por Interferencia (aprox.)
33.000–3.0103.004–3.0120.004–0.012mm de interferencia
55.000–5.0125.008–5.0180.008–0.018mm de interferencia
66.000–6.0126.008–6.0190.008–0.019mm de interferencia
88.000–8.0158.010–8.0230.010–0.023mm de interferencia
1010.000–10.01510.012–10.0270.012–0.027mm de interferencia
Regla de disposicion Usa dos pasadores con la maxima separacion para la mejor precision posicional. Tres pasadores esta sobre-restringido y causa problemas de ajuste. Dos pasadores + fijaciones para apriete es el patron estandar. El diametro del pasador es tipicamente 6mm u 8mm para la mayoria de ensamblajes CNC — mayor solo para maquinaria pesada.
Nota de material Los pasadores deben ser de acero endurecido (60 HRC minimo). Los pasadores sin endurecer se deforman durante la instalacion y no mantienen la posicion. Existen pasadores de acero inoxidable (A2/A4) pero son mas blandos — usar solo cuando se requiere resistencia a la corrosion y aceptar precision posicional reducida.

Helicoil / Insertos de Rosca

Una bobina helicoidal de alambre de acero inoxidable de seccion transversal en diamante instalada en un agujero roscado. El inserto mismo se convierte en la superficie roscada. El material base solo ve las roscas exteriores del inserto, que distribuyen la carga sobre un area mucho mayor.

Cuando Usar Insertos

SituacionRazonSin Inserto
Piezas de aluminio / magnesioEl material blando se desgarra bajo carga repetidaLa rosca se arranca despues de unos pocos ciclos de ensamblaje
Ensamblaje / desmontaje frecuenteEl inserto de acero resiste mejor que las roscas de aluminioLas roscas se agarrotan y aflojan despues de 5–10 ciclos
Reparacion de rosca danadaRestaura un agujero danado al tamano de rosca originalLa pieza es chatarra o requiere fijacion sobredimensionada
Piezas de plasticoEl plastico no tiene resistencia de rosca significativaLa fijacion se arranca con el primer par
Alta vibracionInserto + Loctite es mas confiable que roscas en material blandoLas fijaciones se aflojan con el tiempo

Instalacion

1. Perfora el agujero al tamano de broca para Helicoil (mas grande que la broca estandar para esa rosca).

2. Rosca con el macho especial STI (Screw Thread Insert) — NO un macho estandar. El macho STI es sobredimensionado porque el inserto ocupara espacio dentro del agujero.

3. Instala el inserto con la herramienta de instalacion Helicoil. La herramienta drivea la bobina en el agujero roscado. El inserto tiene una lenguta en el extremo — rompela despues de la instalacion con un punzon o herramienta de corte de lenguta.

Impacto en el coste Los insertos Helicoil anaden aproximadamente $0.30–1.50 por agujero dependiendo del tamano y cantidad. El macho, la herramienta de instalacion y los insertos son baratos en volumen. Para una serie de 100+ piezas de aluminio con ensamblaje frecuente, los insertos casi siempre son mas baratos que las devoluciones de garantia por roscas desgarradas.
Error comun Roscar el agujero con un macho estandar en lugar del macho STI. La rosca sera demasiado pequena, el inserto no encajara, y tendras que forzarlo (arruinando la pieza) o perforar y empezar de nuevo. Siempre usa el macho STI especificado por el fabricante del inserto.

Grados de Fijaciones

El grado (clase ISO o grado SAE) te indica la resistencia de la fijacion. Grado mas alto = mas fuerte pero mas fragil. La marca en la cabeza de la fijacion identifica el grado.

Clase ISOGrado SAETraccion (MPa)Fluencia (MPa)MaterialMarca de CabezaCuando Usar
4.8Grado 2400320Acero bajo en carbonoNingunaNo critico, decorativo, baja carga
8.8Grado 5800640Medio carbono, templado & revenido8.8Proposito general, sensible al coste
10.9Grado 81000900Acero aleado, templado & revenido10.9Predeterminado para CNC. Uniones estructurales.
12.912001080Acero aleado, T&R (mas carbono)12.9Alta tension, con restriccion de espacio. Evitar bajo impacto.
A2-70700450304 inoxidableA2-70Se requiere resistencia a la corrosion. 70% de la resistencia de 8.8.
A4-80800600316 inoxidableA4-80Marino / quimico. 80% de la resistencia de 8.8.
Advertencia de fragilizacion por hidrogeno Las fijaciones de grado 10.9 y 12.9 con recubrimiento de zinc son susceptibles a fragilizacion por hidrogeno si el proceso de recubrimiento no esta debidamente controlado. Esto causa falla repentina e inesperada bajo carga. Para aplicaciones criticas de seguridad, usa fijaciones sin recubrir (oxido negro) o con recubrimiento de fosfato, o especifica horneado despues del recubrimiento.

Valores de Par

El par correcto es critico. Par insuficiente significa que la union se afloja. Par excesivo desgarra roscas o rompe la fijacion. Estos valores son para fijaciones de acero secas, con recubrimiento de zinc o sin recubrimiento. Reduce aproximadamente un 25% para fijaciones lubricadas (con aceite, anti-gripaje o Loctite).

Fijaciones Metricas (Nm) — Secas, con Zinc

TamanoPaso de RoscaClase 8.8Clase 10.9Clase 12.9A2-70 Inox.
M30.51.11.51.80.9
M40.72.53.54.12.1
M50.85.07.08.34.1
M61.08.512.014.07.0
M81.2521.029.034.017.0
M101.541.058.068.033.0
M121.7571.0100.0118.058.0
M142.0110.0155.0182.090.0
M162.0175.0245.0288.0143.0

Fijaciones en Pulgadas (ft-lbs) — Secas, con Zinc

TamanoHilos/PulgadaGrado 5Grado 8
#1024/322.5–3.04.0–4.5
1/4"206–79–10
5/16"1812–1318–19
3/8"1620–2230–33
1/2"1345–5065–75
5/8"1185–95125–140
3/4"10140–155200–225

Secuencia de Apriete

Para uniones con multiples fijaciones (bridas, tapas, placas), la secuencia de apriete importa. Siempre aprieta en patron de estrella o en cruz, trabajando del centro hacia afuera. Esto asegura una presion de apriete uniforme y previene la deformacion.

PatronUsar CuandoEjemplo
Patron de estrellaBrida circular (4+ pernos)Bridas de tuberia, camaras de extremo de motor
En cruz (X)Tapa rectangular (4 pernos)Tapas de caja de engranajes, tapas de colector
En espiral hacia afueraPlaca grande (8+ pernos)Bases de maquina, bridas grandes
De adentro hacia afueraPatrones de pernos concentricosCulatas, bridas multi-perno
Metodo de dos pasadas Para uniones criticas, aprieta todas las fijaciones al 30–50% del par en secuencia, luego haz una segunda pasada al par completo en la misma secuencia. Esto asienta la union uniformemente y previene la carga desigual que puede deformar las piezas.

Metodos de Bloqueo

Las fijaciones se aflojan bajo vibracion, ciclo termico y cargas dinamicas. El metodo de bloqueo correcto depende del entorno, requisito de reutilizabilidad y coste.

MetodoComo FuncionaMejor ParaReutilizable?Coste RelativoLimitaciones
Loctite (fijador de roscas)Adhesivo anaerobico llena huecos de rosca, cura a solidoVibracion general. Metodo mas comun.Medio (242/262) o permanente (271)$0.05–0.15/pernoSuperficie debe estar limpia. Limites de temperatura (150°C para azul, 200°C para rojo).
Arandela de Seguridad PartidaArandela resorte muerde las superficies bajo tensionVibracion baja a media. Rapido, barato.Si (reemplazar arandela)$0.02–0.08Metodo menos efectivo bajo vibracion severa. Puede danar superficies blandas.
Tuerca NylocInserto de nylon agarra las roscas del pernoVibracion media. Reutilizable 5–10x.Si (hasta limite de temperatura)$0.10–0.50El nylon se degrada por encima de 120°C. No para uso a alta temperatura.
Tuerca de Castillo + Pasador de ChavetaPasador de chaveta a traves de tuerca y perno previene rotacionUniones criticas de seguridad. Cojinetes de rueda, direccion.Si (reemplazar pasador)$0.15–0.40Requiere agujero perforado en el perno. No para espacios confinados.
Nord-Lock de CuñaPar de arandelas de bloqueo por cuña — tension, no friccionVibracion severa. Maquinaria pesada.Si$0.30–1.00Mas caro. Requiere acceso a ambos lados.
Doble TuercaDos tuercas bloqueadas entre si (tuerca de traba)Tension ajustable, no necesita partes especiales.Si2x coste de tuercaVoluminoso. Requiere acceso con llave para ambas tuercas.
Consejo practico Para la mayoria de ensamblajes CNC, Loctite 243 (fuerza media, tolerante al aceite) es la opcion predeterminada. Funciona en roscas ligeramente aceitosas (a diferencia del 242), resiste contra vibracion moderada y puedes retirar la fijacion con herramientas manuales. Usa Loctite 271 (fuerza alta, rojo) solo para ensamblajes permanentes. Nunca uses Loctite en tuercas con inserto de nylon — el quimico degrada el nylon.

Errores Comunes

ErrorQue OcurreEnfoque Correcto
Usar grado 12.9 en todas partes "por seguridad"Mas fragil — se rompe bajo impacto o fatiga. Riesgo de fragilizacion por hidrogeno con recubrimiento.Usa 10.9 como predeterminado. 12.9 solo cuando el calculo de tension confirma que se necesita.
Sobrepriete con taladro de impactoRoscas desgarradas, fijaciones rotas, piezas deformadas. Especialmente comun en M5 y menores.Usa una llave de par. Los taladros de impacto son para construccion, no ensamblajes de precision.
Sin engagement de rosca en agujero roscadoLa fijacion se arranca bajo carga. Minimo es 1x diametro en acero, 1.5x en aluminio, 2x en plastico.Diseana la profundidad del agujero para engagement adecuado. Usa insertos en materiales blandos.
Usar prisionero de punta de copa en eje endurecidoLa punta no puede incrustarse. El prisionero resbala bajo carga.Usa punta plana con plano en eje, o punta de perro con agujero perforado. Considera una chaveta.
Roscar agujero de Helicoil con macho estandarEl inserto no encaja. El agujero es demasiado pequeno.Siempre usa el macho STI especificado por el fabricante del inserto.
Un solo pasador para posicionamientoLas piezas rotan alrededor del pasador. Sin restriccion angular.Siempre usa dos pasadores con maxima separacion. Nunca tres (sobre-restringido).
Usar fijaciones de inoxidable con placas de acero al carbonoCorrosion galvanica en la interfaz. El inoxidable es catodico — la placa de acero se corroe mas rapido.Usa la misma familia de materiales en todo, o anade una arandela aislante.
No considerar el efecto del Loctite en el parSobreprriete. El Loctite actua como lubricante durante la instalacion, luego bloquea al curar.Reduce el par un 25% al usar Loctite. Sigue la tabla de par de Loctite.
Ignorar el paso de roscaRosca gruesa (predeterminada) vs rosca fina especificada en plano pero gruesa suministrada.Siempre especifica el paso: M8x1.25 (gruesa) vs M8x1.0 (fina). No confies en "estandar".
Reutilizar tuercas de par de prevencionLa capacidad de bloqueo se degrada con cada uso. La tuerca eventualmente gira libremente.Reemplaza las tuercas nyloc despues de 5–10 ciclos. Inspecciona las tuercas de par de prevencion en cada uso.