Nº : CH007 Titulo Norma ISO 10666:1999. Ficha técnica Tornillos autotaladrantes y autorroscantes. Características mecánicas y funcionales. 1.- Objeto y campo de aplicación. C/ Bizkargi, 6 POL. SARRIKOLA Esta norma internacional específica las propiedades de tornillos autotaladrantes y autorroscantes tratados térmicamente de acuerdo de la Norma ISO 1478. Estos tornillos están diseñados con una punta de broca para el taladrado que automáticamente perfora el agujero para el tornillo durante el montaje. Dichos tornillos forman automáticamente la rosca hembra correspondiente, bien por deformación o bien por corte de material, por medio de una parte roscada situada de la extremidad de perforación. El propósito de esta norma internacional es el de asegurar que los tornillos son capaces de perforar el taladro y formar la rosca de su correspondiente hembra sin deformarse o romperse en el proceso, teniendo en cuenta que no se tienen que producir sobrepresiones. En consecuencia las siguientes características se consideran como las más importantes para la evaluación de las propiedades mecánicas y funcionales de un tornillo autotaladrante y autorroscante: la dureza superficial; la capacidad de perforar y formar la rosca de su hembra correspondiente; la resistencia a la torsión. 2- Requisitos. 2.1 Material Los tornillos para chapa deben fabricarse con aceros cementados o con acero tratado térmicamente. 2.2 Propiedades metalúrgicas 2.2.1 Dureza superficial. La dureza superficial mínima de los tornillos autotaladrantes después de un tratamiento térmico debe ser de 530 HV 0,3. 2.2.2 Dureza del núcleo. La dureza del núcleo después de un tratamiento térmico debe estar comprendida entre: - 320 HV 5 a 400 HV 5 para roscas <= ST 4,2 y - 320 HV 10 a 400 HV 10 para roscas > ST 4,2. teniendo en cuenta que la temperatura mínima de revenido recomendada es de 330 ºC. El rango de temperaturas de revenido comprendidas entre 275 ºC y 315ºC, debe evitarse con el fin de reducir el riesgo de fragilización por revenido martensítico. 2.2.3. Profundidad de cementado. La profundidad de cementado debe cumplir con los valores dados en la tabla 1. Tabla 1 Profundidad de cementado Mínima Profundidad de cementado (mm) Máxima ST 2,9 y ST 3,5 0,05 0,18 ST 4,2 a ST 5,5 0,10 0,23 ST 6,3 0,15 0,28
2.2.4 Microestructura. La microestructura de los tornillos autotaladrantes no debe presentar ninguna banda de ferrita entre la zona superficial y el núcleo después del tratamiento térmico. 2.2.5 Fragilización por hidrógeno. Los tornillos autotaladrantes con protección electrolítica están sometidos a un riesgo de fallo debido a la fragilización por hidrógeno. El fabricante y/o la persona que realice el galvanizado electrolítico debe tomar las medidas necesarias que permitan el control de este riesgo, incluyendo el ensayo de detección, conforme a la Norma ISO 15330. La Norma ISO 4042 da igualmente algunas indicaciones sobre medidas para evitar la fragilización por hidrógeno en los elementos de fijación con recubrimiento electrolítico. 2.3 Características mecánicas 2.3.1 Capacidad de perforación. La punta del tornillo autotaladrante debe tener una forma tal que sea capaz de taladrar el agujero necesario para la formación de la rosca hembra correspondiente, bajo las condiciones de ensayo especificadas en el apartado 3.2.1. 2.3.2 Capacidad de autorroscado. Los tornillos autotaladrantes deben ser capaces de roscar el taladro perforado de acuerdo con el apartado 2.3.1, sin deformar su propia rosca cuando sean utilizados sobre una chapa de ensayo según el apartado 3.2.1.1. 2.3.3 Esfuerzo de torsión. Los tornillos autotaladrantes deben poseer una resistencia a la torsión tal que, durante un ensayo realizado según el apartado 3.2.3, el par de apriete necesario para provocar la rotura sea igual o superior a los valores mínimos del par de apriete dados en la tabla 4. 3- Ensayos. 3.1 Ensayos de propiedades metalúrgicas. 3.1.1 Ensayo de dureza superficial. La dureza superficial se debe ensayar mediante el procedimiento Vickers según especifíca la Norma ISO 6507-1. La entalla debe hacerse sobre la parte más plana posible del tornillo, preferentemente sobre la cabeza del tornillo. 3.1.2 Ensayo de dureza del núcleo. La dureza del núcleo debe ensayarse sobre una sección transversal, y conforme al método Vickers descrito en la Norma ISO 6507-1. 3.1.3 Medida de la profundidad de cementado. La profundidad de cementado debe medirse microscópicamente en una sección longitudinal situada en el punto medio del flanco entre la cresta y el fondo de rosca o, en caso de tornillos autotaladrantes de dimensión igual o inferior a S T 4,2, en el fondo de rosca. Como referencia, debe realizarse un ensayo de microdureza con la ayuda de una huella Vickers, con una carga de 300 g aplicados sobre una probeta convenientemente preparada para un examen metalográfico. La profundidad de cementado debe corresponder al punto al cual la dureza registrada está 30 HV por encima de la dureza real en el núcleo. 3.1.4 Examen de la estructura. La microestructura del material debe examinarse mediante un examen metalográfico. 3.2 Ensayos de las propiedades mecánicas 3.2.1 Ensayo de autotaladrado y autorroscado 3.2.1.1 Dispositivo de ensayo. La figura 1 ilustra un ejemplo del dispositivo de ensayo. La chapa de ensayo debe fabricarse a partir de un acero de bajo contenido de carbono sin sobrepasar el 0,23%. La dureza de la chapa debe ser de entre 110 HV 30 y 165 HV 30, medidos según la Norma ISO 6507-1. El espesor de la chapa de ensayo debe estar comprendido dentro de los valores dados en la table 2. 3.2.1.2 Procedimiento. El tornillo de muestra (con o sin baño electrolítico, según se reciba) debe taladrar y roscar la plancha de ensayo hasta que la rosca atraviese por completo. Las fuerzas axiales y las velocidades de rotación deben aplicarse según se especifica en la tabla 2 para el ensayo de taladrado y roscado.
3.2.2 Inspección del agujero taladrado. Por acuerdo mutuo, puede realizarse una inspección del taladro. Este control debe efectuarse con placas de ensayo según el apartado 3.2.1.1 pero con los espesores según los espesores dados en la tabla 3. La placa de ensayo debe estar centrada y ligeramente punzada en el punto a taladrar. Después de realizar el taladro en la placa, el valor máximo del taladro no debe sobrepasar los límites especificados en la tabla 3. La figura 2 muestra cómo puede ajustarse un dispositivo complementario al dispositivo de ensayo de la figura 1. El diámetro interior del casquillo debe ser aproximadamente 0,25 mm mayor que el diámetro exterior del autotaladrante. La longitud del casquillo debe ser tal que la punta del tornillo sobresalga fuera del casquillo. 1 Placa de ensayo Fig. 1 Dispositivo de fijación para el ensayo de taladrado y roscado Tabla 2 Datos para el ensayo de taladro y roscado Espesor de la chapa Fuerza axial Duración del ensayo Velocidad de rotación del de ensayo a N máximo tornillo bajo carga mm S min -1 ST 2,9 0,7 + 0,7 = 1,4 150 3 1800 a 2500 ST 3,5 1 + 1 = 2 150 4 1800 a 2500 ST 4,2 1,5 + 1,5 = 3 250 5 1800 a 2500 ST 4,8 2 + 2 = 4 250 7 1800 a 2500 ST 5,5 2 + 3 = 5 350 11 1000 a 1800 ST 6,3 2 + 3 = 5 350 13 1000 a 1800 a El espesor de la placa de ensayo puede conseguirse colocando dos placas de acero, una encima de la otra. Estos valores don válidos sólo para el ensayo de aceptación. Las fuerzas axiales especificadas en la tabla 2 también pueden tomarse como referencia para la aplicación de tornillos autotaladrantes. Si estos valores se sobrepasan demasiado, las puntas de taladrar pueden destruirse parcialmente por rotura o por recalentamiento por fricción.
1 Casquillo 2 Placa de ensayo 3 Agujero taladrado Fig. 2 Dispositivo para el ensayo de taladrado Tabla 3 Datos para el ensayo de taladrado Espesor de la chapa Mm Diámetro del taladro Mm Mínimo Máximo ST 2,9 1 2,2 2,5 ST 3,5 1 2,7 3,0 ST 4,2 2 3,2 3,6 ST 4,8 2 3,7 4,2 ST 5,5 2 4,2 4,8 ST 6,3 2 4,8 5,4 3.3 Ensayo de torsion. El tornillo autotaladrante que va a ensayarse debe sujetarse en un dispositivo de apriete ranurado o en otro dispositivo de ensayo equivalente de forma tal que la parte aprisionada del tornillo autotaladrante no sea dañada. La figura 3 muestra un ejemplo de dispositivo de ensayo. Después de fijado, al menos dos pasos del tornillo deben sobrepasar el exterior del dispositivo de apriete, y al menos dos pasos (sin contar la extremidad de taladrado) deben estar firmemente fijos en el montaje o en el dispositivo de ensayo. En caso de tornillos de pequeñas dimensiones, la parte autorroscante al completo debe estar firmemente aprisionada, pero la cabeza de la rosca no debe reposar sobre la cara del dispositivo de apriete. Mediante un aparato medidor del par de apriete debidamente calibrado, debe aplicarse el par de apriete al tornillo hasta la rotura. El tornillo debe tener una resistencia a la torsión mínima dentro de las indicadas en la tabla 4.
4- Llaves dinamométricas. Las llaves dinamométricas utilizadas para el ensayo de torsión deben tener una precisión del + - 3% con relación al par de apriete especificado. Es igualmente posible utilizar un dispositivo eléctrico de detección del par de apriete de una exactitud equivalente. Como referencia, debe utilizarse una llave dinamométrica manual. 1 Insertar con taladro roscado interiormente Fig. 3 Dispositivo para el ensayo de torsión Tabla 4 Resistencia mínima a la torsión Resistencia mínima a la torsión N*m ST 2,9 1,5 ST 3,5 2,8 ST 4,2 4,7 ST 4,8 6,9 ST 5,5 10,4 ST 6,3 16,9