Todo sobre la fuerza de los pernos

Los sujetadores representan una gran variedad en el mercado. Se pueden usar tanto para la conexión habitual de varias partes de estructuras como para que el sistema resista cargas aumentadas y sea más confiable.

El perno es un sujetador cilíndrico con una rosca en el exterior. Por lo general, tiene una cabeza hexagonal hecha para una llave. La conexión se realiza con una tuerca u otro orificio roscado. Antes de la creación de los sujetadores de tornillos, los pernos se llamaban cualquier producto en forma de varilla.

El diseño del perno es el siguiente.

Con su ayuda, el resto del sujetador se transmite par... Puede tener una forma hexagonal, semicircular, semicircular con tornillo, cilíndrica, cilíndrica con hendidura hexagonal, avellanada y avellanada con tornillo.

Se divide en varios tipos:

• estándar;
• para la instalación en un agujero con un espacio;
• para montar en un agujero de escariador;
• con un vástago de diámetro reducido sin rosca.

Puede ser de las siguientes formas:

• ronda;
• tuerca de mariposa;
• hexagonal (con chaflanes bajo / alto / normal, corona y ranurado).

Hay muchos tipos de pernos, todo depende de las cualidades que deba tener la estructura durante el funcionamiento. La clase de resistencia de los pernos describe sus propiedades mecánicas.

La fuerza es una propiedad de un producto que se caracteriza por la resistencia a la destrucción por factores externos. Cualquier fabricante debe indicar la resistencia del producto para que durante la instalación o el montaje quede claro si los sujetadores son adecuados para determinados casos. La fuerza se mide en dos números, separados por un punto, o un número de dos dígitos y un dígito, también separados por un punto:

• 3.6 - elementos de conexión hechos de acero sin alear, no se aplica endurecimiento adicional;
• 4.6 - utilizado para la producción de acero al carbono;
• 5.6 - están hechos de acero sin revenido final;
• 6.6, 6.8 - herrajes de acero al carbono, sin impurezas;
• 8.8 - se añaden al acero componentes como cromo, manganeso o boro; además, el metal acabado se templa a temperaturas superiores a 400 ° C;
• 9.8 - tiene un mínimo de diferencias con la clase anterior y mayor resistencia;
• 10.9 - para la producción de tales pernos, el acero se toma con aditivos adicionales y se templa a 340-425 ° C;
• 12.9 - se utiliza acero inoxidable o aleado.

El primer número significa la resistencia a la tracción (1/100 N / mm2 o 1/10 kg / mm2), es decir, 1 milímetro de un perno cuadrado 3.6 resistirá una rotura de 30 kilogramos. El segundo número es el porcentaje del límite elástico a la resistencia a la tracción. Es decir, el perno 3.6 no se deformará hasta una fuerza de 180 N / mm2 o 18 kg / mm2 (60% de la resistencia máxima).

Según los valores de resistencia, los pernos de conexión se dividen en las siguientes opciones.

• Rotura por tracción en el diámetro interior del perno. Cuanto mayor sea la resistencia del sujetador, más probable es que el perno se deforme bajo carga, es decir, se estire.
• Funciona para cortar el perno en dos planos. Cuanto menor sea la resistencia, mayor será la probabilidad de que la montura falle.
• Tracción y cizallamiento: corta la cabeza del perno.
• Friccional: aquí hay un aplastamiento del material debajo de los sujetadores, es decir, funcionan para un corte, pero con una alta tensión de los sujetadores.

Límite de elasticidad - esta es la carga más grande, con un aumento en el que se produce la deformación, que no se puede restaurar en el futuro, es decir, la conexión por tornillo aumentará en longitud después de ciertas acciones. Cuanto más pesada pueda soportar la estructura, mayor será el caudal. Al calcular la carga, generalmente tome 1/2 o 1/3 del límite elástico. Considere una cuchara de cocina como ejemplo: doblarla hacia un lado crea un objeto diferente. La fluidez se rompió, esto llevó a la deformación, pero el material en sí no se rompió. Se puede concluir que la elasticidad del acero es mayor que su rendimiento.

Otro objeto es un cuchillo, que se romperá al doblarlo. En consecuencia, la fuerza de resistencia y el rendimiento es la misma. Los productos con tales características también se denominan frágiles. Límite de tracción: un cambio en el tamaño y la forma de un material bajo la influencia de factores externos, mientras que el producto no se destruye. En otras palabras, es el porcentaje de alargamiento del material en comparación con la muestra original. Esta característica muestra la longitud del perno antes de la rotura. Clasificación de tamaño: cuanto mayor sea el área, mayor será la resistencia a la torsión.

Los sujetadores también se dividen de acuerdo con un indicador como la precisión. En la producción se utilizan varios métodos de roscado y tratamiento de superficies. Puede ser elevado, normal y rugoso.

• C es precisión aproximada. Estos sujetadores son adecuados para agujeros 2-3 mm más grandes que la propia varilla. Con tal diferencia de diámetros, las articulaciones pueden moverse.
• B es precisión normal. Los elementos de conexión se instalan en orificios de 1-1,5 mm más anchos que la varilla. Ceden a una menor deformación en comparación con la clase anterior.
• A - alta precisión... Los orificios para este grupo de pernos pueden ser entre 0,25 y 0,3 mm más anchos. Los sujetadores tienen un costo bastante alto, ya que se producen girando.

Para los sujetadores hechos de acero inoxidable, no indican la clase, sino la resistencia a la tracción, su designación es diferente: A2 y A4, donde:

• A es la estructura austenítica del acero (hierro de alta temperatura con una red cristalina de GCC);
• los números 2 y 4 son la designación de la composición química del material.

Los pernos de acero inoxidable tienen 3 indicadores de resistencia: 50, 70, 80. En la producción de pernos de alta resistencia, se utilizan aleaciones con mayor dureza y resistencia. Estos materiales son más caros que el acero al carbono. La clase de fuerza varía: 6.6, 8.8, 9.8, 10.9, 12.9. Además, para aumentar el rendimiento, se lleva a cabo una etapa de tratamiento térmico, que cambia la composición química y estructura del material. Posible funcionamiento a temperaturas inferiores a 40 ° C: tiene la designación U. 40-65 ° C está marcado como HL.

Dureza del perno Es la capacidad de un material para resistir la penetración de otro cuerpo en su superficie. Brinell, Rockwell y Vickers miden la dureza de los pernos. Las pruebas de dureza Brinell se llevan a cabo en un durómetro, una bola endurecida con un diámetro de 2,5, 5 o 10 milímetros sirve como indeter (objeto prensado). El tamaño depende del grosor del material que se está probando. La sangría tiene lugar en 10-30 segundos, el tiempo también depende del material probado. La impresión resultante se mide luego en dos direcciones usando una lupa Brinell. La relación entre la carga aplicada y la superficie de la muesca es la definición de dureza.

El método de Rockwell también se basa en la sangría. Un cono de diamante actúa como un indeter para las aleaciones duras y una bola de acero con un diámetro de 1,6 milímetros para las aleaciones más blandas. En este método, la prueba se lleva a cabo en dos fases. Primero, se aplica una precarga para que el material y la punta entren en estrecho contacto. Luego, la carga principal continúa por un corto tiempo.Después de eliminar la carga de trabajo, se mide la dureza. Es decir, los cálculos se realizarán en función de la profundidad a la que quede el indeter, con la precarga aplicada. En este método, se distinguen 3 grupos de dureza:

• HRA - para metales extraduros;
• HRB - para metales relativamente blandos;
• HRC - para metales relativamente duros.

La dureza de Vickers está determinada por el ancho de la impresión. La punta presionada es una pirámide de diamantes con cuatro caras. Medido calculando la relación entre la carga y el área de la marca resultante. Las mediciones se realizan bajo un microscopio montado en el equipo. Este método es muy preciso y muy sensible. Los métodos de medición utilizados de acuerdo con GOST en la época soviética no permitían determinar todas las cargas máximas permitidas en los sujetadores, por lo tanto, los materiales producidos eran de mala calidad.

• Lemeshny... Con su ayuda, se adjuntan estructuras pesadas suspendidas. Se utiliza con mayor frecuencia para la agricultura.

• Muebles. La principal diferencia es que el hilo no se aplica sobre toda la varilla. La cabeza es lisa: esto se hace para que el perno no sobresalga del avión. Además de la producción de muebles, este sujetador ha encontrado su aplicación en la construcción.

• La carretera. Se utiliza al instalar vallas. Se distingue por una cabeza semicircular, debajo de la cual hay un reposacabezas cuadrado. Gracias a este diseño, los elementos quedan firmemente fijados.

• Ingeniería Mecánica... El tipo más popular utilizado en la fabricación de automóviles.

• Viaje. Usado en la construcción de ferrocarriles, generalmente se usa para conectar partes de rieles. El hilo se aplica a menos de la mitad del vástago.

Todos los sujetadores están marcados de acuerdo con los estándares:

• GOST;
• ISO es un sistema introducido en la mayoría de los estados desde 1964;
• DIN es un sistema creado en Alemania.

Teniendo en cuenta todos los requisitos y estándares, se aplican las siguientes designaciones a la cabeza del perno:

• la clase de resistencia de la materia prima a partir de la cual se fabricaron los sujetadores;
• letrero de la planta del fabricante;
• dirección del hilo (normalmente solo se indica la dirección izquierda, la derecha no está marcada).

Las marcas aplicadas pueden ser profundas o convexas. Su tamaño lo determinará el propio fabricante.

De acuerdo con los estándares GOST, las siguientes designaciones se aplican a los pernos.

• Perno: el nombre del sujetador.
• Precisión del perno. Tiene una decodificación de letras A, B, C.
• El tercero es el número de rendimiento. Puede ser 1, 2, 3 o 4. No siempre se indica la primera actuación.
• Designación de letras del tipo de hilo. Métrico - M, cónico - K, trapezoidal - Tr.
• El tamaño del diámetro de la rosca generalmente se indica en milímetros.
• Paso de rosca en milímetros. Puede ser grande o básico (1,75 milímetros) y pequeño (1,25 milímetros).
• La dirección de la rosca LH es a la izquierda, la rosca a la derecha no se indica de ninguna manera.
• Tallado de precisión. Puede estar bien - 4, medio - 6, rugoso - 8.
• Longitud del sujetador.
• Clase de fuerza - 3.6; 4,6; 4,8; 5,6; 5,8; 6,6; 6,8; 8,8; 9,8; 10,9; 12,9.
• Designación de la letra C o A, es decir, el uso de acero en calma o de corte libre. Esta designación solo es adecuada para pernos con una resistencia de hasta 6,8. Si la resistencia es superior a 8.8, se aplicará el grado de acero en lugar de esta marca.
• Número del 01 al 13: estos números indican el tipo de recubrimiento.
• La última es también la designación digital del espesor del revestimiento.

Los principales parámetros para medir las dimensiones de los sujetadores son la longitud, el grosor y la altura. Para determinar estos parámetros, primero debe comprender visualmente qué tipo de perno está disponible. El diámetro del sujetador se puede medir con un pie de rey o una regla. La medición de precisión se lleva a cabo con el kit de calibración PR-NOT: pasa-no pasa, es decir, un componente se atornilla al anclaje, el segundo no.La longitud también se mide con un calibre o una regla.

Se indican las medidas de los tornillos:

• M - hilo;
• D es el tamaño del diámetro de la rosca;
• P - paso de rosca;
• L - tamaño del perno (longitud).

El diámetro de la rosca se mide de la misma forma que para las medidas de los pernos. El diámetro de la rosca de las tuercas es más difícil de determinar. Por lo general, la marca caracteriza el diámetro exterior del perno, que se atornillará en la tuerca, es decir, el agujero de la tuerca será más pequeño. La precisión del diámetro también se puede medir con el kit PR-NOT. Vale la pena recordar aquí que el tamaño de la nuez se puede reducir, normal y aumentar.

Durante la construcción, la conexión de estructuras se realiza principalmente mediante conexiones atornilladas. Su principal ventaja es la fácil instalación, especialmente si comparamos las uniones soldadas. Las fórmulas utilizadas para calcular las juntas de tracción dependen del material del soporte (hormigón, acero, morteros y combinaciones de materiales).

La condición principal para instalar sujetadores es sujetar los pernos de la estructura general.... La mayor capacidad de carga de los anclajes de acero aleado de grado colgante. La fuerza de los impactos adicionales puede ser dinámica, estática y máxima. La masa de carga adicional no supera el 25% de la fuerza de rotura del vástago del perno.

El método de atornillado se ha vuelto muy popular en el mundo moderno. En base a todas las características, puede resaltar los puntos a los que debe prestar especial atención al elegir:

• el campo de actividad donde se aplicará la fijación;
• diseño de cabeza;
• material usado;
• fuerza;
• ¿Existe una capa protectora adicional?
• marcado de acuerdo con GOST.

En el siguiente video, encontrará más información sobre los grados de resistencia en el marcado de pernos.