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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
dw 16,63dw 16,63M 12M 12dh 13,5dh 13,5dw 16,63dw 16,63M 12M 12dh 13,5dh 13,5
Dibujo acotado del ejemplo

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

  1. Sección resistente

    As = π/4 · ((d2 + d3) / 2)²

    d2 10,863, d3 9,853 → 84,3 mm²

  2. Precarga admisible

    FM = As · ν · Rp0,2 / √(1 + 3 [3/2 · d2/d0 · (P/(π d2) + 1,155 µ)]²)

    43,11 kN

  3. Diámetro medio de apoyo

    DKm = (dw + dh) / 2

    (16,63 + 13,5) / 2 = 15,06 mm

  4. Par de apriete

    MA = FM · (0,16 P + 0,58 d2 µ + DKm/2 · µ)

    83,6 N·m

  5. Precarga mínima

    FM min = FM max / αA

    43,11 / 2,0 = 21,55 kN

M12 8.8: según el rozamiento

µFM max (kN)MA (N·m)
0,0845,262,7
0,1044,273,5
0,1243,183,6
0,1442,093,1
0,1640,8101,8
0,2038,5117,2
0,2436,2130,2

Clase 8.8, µ 0,12: todos los tamaños

TornilloFM max (kN)MA (N·m)
M21,00,4
M2,51,70,8
M32,51,3
M3,53,42,0
M44,43,0
M57,25,9
M610,210,1
M818,624,6
M1029,648,5
M1243,183,6
M1459,1133,6
M1681,0205,9
M18101,9295,5
M20130,5415,5
M22162,6567,3
M24187,9714,5
M27246,41050,7
M30300,01428,5
M33372,91929,7
M36438,12483,3

Clases de rozamiento (VDI 2230:2015)

ClaseµEjemplos
A0,04–0,10lubricante sólido (MoS2, grafito, PTFE), cera
B0,08–0,16pavonado, fosfatado, cincado, aceitado o en estado de suministro
C0,14–0,24inoxidable con pasta, acero ligeramente aceitado, cincado en seco
D0,20–0,35inoxidable aceitado, galvanizado en caliente en seco
E≥ 0,30inoxidable, aluminio o Zn/Ni en seco (≥ 0,30)

Cómo se usa

  1. Elige el tornillo: métrico, de paso grueso o fino.
  2. Elige la clase de calidad: de 4.6 a 12.9, o inoxidable A2 / A4.
  3. Introduce el coeficiente de rozamiento µ (rosca y bajo cabeza) y el aprovechamiento del límite elástico, 90 % por defecto.
  4. Elige el método de apriete: por ángulo, tensor hidráulico, llave dinamométrica o llave de impacto.
  5. 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

Actualizado el · Editor: The Level Code

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