Mecanizado
Calculadora de par de apriete de tornillos métricos
En resumen
El par de apriete de un tornillo es MA = FM · (0,16 P + 0,58 d2 µ + DKm/2 · µ), con FM la precarga de montaje admitida a ν · Rp0,2, P el paso, d2 el diámetro de flancos, DKm el diámetro medio de apoyo y µ el rozamiento. Ejemplo: M12 8.8, µ = 0,12, 90 % de Rp0,2: MA = 83,6 N·m y FM = 43,11 kN.
Cálculo
Ejemplo calculado con los valores por defecto de la herramienta.
Datos
- Tornillo
- M12
- Clase de resistencia
- 8,8
- Coeficiente de rozamiento µ
- 0,12
- Aprovechamiento del límite elástico
- 90 %
- Método de apriete
- Llave dinamométrica, rozamiento estimado (1,6–2,0)
Resultados
- Par de apriete MA
- 83,6 N·m
- Precarga de montaje FM máx.
- 43,1 kN
Ejemplo resuelto
Todos los valores de esta sección son los del ejemplo, calculado con los valores por defecto de la herramienta.
Otros resultados del ejemplo
- Precarga mínima FM mín. (αA 2,0)
- 21,6 kN
- Tensión de tracción en el montaje
- 512 MPaRp0,2 = 640 MPa
- Presión bajo la cabeza
- 582 MPaCompárala con la presión admisible de la pieza apretada.
- Sección resistente As
- 84,3 mm²
- Clase de rozamiento VDI 2230
- B
- Valores orientativos: la unión debe comprobarse igualmente (VDI 2230 completa: cargas de servicio, asentamiento, presión de apoyo, fatiga).
Cálculo detallado
Sección resistente
As = π/4 · ((d2 + d3) / 2)²
d2 10,863, d3 9,853 → 84,3 mm²
Precarga admisible
FM = As · ν · Rp0,2 / √(1 + 3 [3/2 · d2/d0 · (P/(π d2) + 1,155 µ)]²)
43,11 kN
Diámetro medio de apoyo
DKm = (dw + dh) / 2
(16,63 + 13,5) / 2 = 15,06 mm
Par de apriete
MA = FM · (0,16 P + 0,58 d2 µ + DKm/2 · µ)
83,6 N·m
Precarga mínima
FM min = FM max / αA
43,11 / 2,0 = 21,55 kN
M12 8.8: según el rozamiento
| µ | FM max (kN) | MA (N·m) |
|---|---|---|
| 0,08 | 45,2 | 62,7 |
| 0,10 | 44,2 | 73,5 |
| 0,12 | 43,1 | 83,6 |
| 0,14 | 42,0 | 93,1 |
| 0,16 | 40,8 | 101,8 |
| 0,20 | 38,5 | 117,2 |
| 0,24 | 36,2 | 130,2 |
Clase 8.8, µ 0,12: todos los tamaños
| Tornillo | FM max (kN) | MA (N·m) |
|---|---|---|
| M2 | 1,0 | 0,4 |
| M2,5 | 1,7 | 0,8 |
| M3 | 2,5 | 1,3 |
| M3,5 | 3,4 | 2,0 |
| M4 | 4,4 | 3,0 |
| M5 | 7,2 | 5,9 |
| M6 | 10,2 | 10,1 |
| M8 | 18,6 | 24,6 |
| M10 | 29,6 | 48,5 |
| M12 | 43,1 | 83,6 |
| M14 | 59,1 | 133,6 |
| M16 | 81,0 | 205,9 |
| M18 | 101,9 | 295,5 |
| M20 | 130,5 | 415,5 |
| M22 | 162,6 | 567,3 |
| M24 | 187,9 | 714,5 |
| M27 | 246,4 | 1050,7 |
| M30 | 300,0 | 1428,5 |
| M33 | 372,9 | 1929,7 |
| M36 | 438,1 | 2483,3 |
Clases de rozamiento (VDI 2230:2015)
| Clase | µ | Ejemplos |
|---|---|---|
| A | 0,04–0,10 | lubricante sólido (MoS2, grafito, PTFE), cera |
| B | 0,08–0,16 | pavonado, fosfatado, cincado, aceitado o en estado de suministro |
| C | 0,14–0,24 | inoxidable con pasta, acero ligeramente aceitado, cincado en seco |
| D | 0,20–0,35 | inoxidable aceitado, galvanizado en caliente en seco |
| E | ≥ 0,30 | inoxidable, aluminio o Zn/Ni en seco (≥ 0,30) |
Cómo se usa
- Elige el tornillo: métrico, de paso grueso o fino.
- Elige la clase de calidad: de 4.6 a 12.9, o inoxidable A2 / A4.
- Introduce el coeficiente de rozamiento µ (rosca y bajo cabeza) y el aprovechamiento del límite elástico, 90 % por defecto.
- Elige el método de apriete: por ángulo, tensor hidráulico, llave dinamométrica o llave de impacto.
- Lee el par de apriete MA y la precarga de montaje FM máx.
Preguntas frecuentes
¿Cómo se calcula el par de apriete según VDI 2230?
La VDI 2230 da primero la precarga admisible, FM = As · ν · Rp0,2 / √(1 + 3 [3/2 · d2/d0 · (P/(π d2) + 1,155 µ)]²), y luego el par MA = FM · (0,16 P + 0,58 d2 µ + DKm/2 · µ), con DKm = (dw + dh) / 2 y el mismo µ en la rosca y bajo la cabeza. Para un tornillo M12 8.8 con µ = 0,12: As = 84,3 mm², FM = 43,11 kN y MA = 83,6 N·m.
¿Qué par de apriete para tornillos 8.8 de M8 y M10?
En clase 8.8, con µ = 0,12 y el 90 % de Rp0,2, el cálculo da 24,6 N·m para una precarga de 18,6 kN en M8, y 48,5 N·m para 29,6 kN en M10. Otra clase cambia Rp0,2: 640 MPa para 8.8 hasta M16, 940 MPa para 10.9.
¿Cuánto cambia el rozamiento el par de apriete?
Mucho: en un tornillo M12 8.8, el par pasa de 62,7 N·m con µ = 0,08 a 117,2 N·m con µ = 0,20. Las clases de rozamiento VDI 2230 van de A (0,04 a 0,10, lubricante sólido) a E (≥ 0,30, inoxidable o aluminio en seco); el acero aceitado o cincado es clase B (0,08 a 0,16). En caso de duda, toma el valor bajo de la clase.
¿Cómo tiene en cuenta el cálculo la dispersión de la precarga?
La precarga real depende del método: FM mín. = FM máx. / αA (VDI 2230, tabla A8). Llave dinamométrica con rozamiento estimado: αA = 2,0, o sea 21,55 kN en vez de 43,11 kN para un tornillo M12 8.8. Por ángulo: 1,4; tensor hidráulico: 1,6; llave de impacto: 4.
Límites
Resultados orientativos: la unión debe comprobarse además con un cálculo VDI 2230 completo (cargas de servicio, asentamiento, presión bajo cabeza, fatiga). Inoxidable: riesgo de gripado, µ bajo solo con una pasta adecuada; sin valor por encima de M24 para las clases 70 y 80. Tornillos pequeños: la dispersión del par es grande.
Fuentes
- VDI 2230 Blatt 1 : § 5.4.2 (précharge admissible à ν · Rp0,2), § 5.4.3 (couple de serrage), tableau A8 (αA)
- Bossard, Preload and tightening torques (01-2025) : p. 61–64 : FM max et MA max à 90 % de Rp0,2 (contrôle)
- Bossard, Friction and friction coefficients (01-2025) : p. 57 : classes de frottement A à E (VDI 2230:2015)
- ISO 4017:2022 et ISO 273:1979 : Ø d’appui dw mini ; trou de passage dh, série moyenne
- ISO 898-1, ISO 3506-1 (RoyMech) : Rp0,2 mini par classe de qualité