Tipos de elementos de fijación: Guía para su clasificación y usos

Los tipos de elementos de fijación son una pieza esencial de ferretería que desempeña funciones vitales en el diseño, la fabricación y el montaje de piezas. Los hay de distintos tamaños y estilos, y todos tienen aplicaciones específicas. Sin embargo, el objetivo principal de todas las fijaciones es unir dos o más componentes. De ahí su idoneidad para el ensamblaje de piezas y la fabricación de estructuras complejas.

Este artículo se centra en los distintos tipos de fijaciones, con una descripción detallada de sus características y subgrupos de los distintos tipos de fijaciones. Entremos de lleno en ellos.

¿Cómo funciona la fijación?

Para entender cómo funcionan los elementos de fijación, hay que responder a la pregunta: ¿qué es un elemento de fijación? Los elementos de fijación hacen referencia a una extensa lista de herramientas parecidas a pernos, tornillos, tuercas e incluso clavos. Su función principal es crear conexiones seguras entre las piezas, evitando el movimiento y la separación.

Todos los tipos de elementos de fijación desempeñan la misma función en la fabricación: sujetar mecánicamente dos o más piezas. Cada tipo de fijación tiene un mecanismo específico que emplea para llevar a cabo sus acciones.

Por ejemplo, los tornillos utilizan características roscadas para garantizar un agarre firme de los materiales, mientras que los pernos utilizan otra forma de fijación, las tuercas, para crear una conexión segura. Independientemente del diseño del elemento de fijación, el objetivo sigue siendo garantizar el ajuste hermético de las piezas contiguas. Además, los clavos como elemento de fijación lo consiguen penetrando en la superficie de las piezas para crear una unión firme a presión, proporcionando estabilidad y ensamblaje a las piezas.

¿Cómo clasificar las fijaciones?

Los elementos de fijación se dividen en dos grandes categorías:

• Fijaciones permanentes
• Fijaciones no permanentes

Como su nombre indica, los tipos de fijaciones permanentes forman uniones permanentes entre las piezas y sólo pueden separarse rompiendo las piezas contiguas. Por otro lado, las fijaciones no permanentes dan lugar a uniones temporales.

Por lo general, las fijaciones mecánicas, en las que nos centraremos en este artículo, incluyen las que forman uniones temporales. Puede separar la unión aflojando la conexión: los elementos de fijación.

Las formas estándar de elementos de fijación en la fabricación incluyen:

• Tornillos
• Pernos
• Nueces
• Clavos, etc.

Diferentes tipos de elementos de fijación y sus aplicaciones

Aunque ya hemos hablado de las dos clasificaciones de tipos mecánicos de elementos de fijación utilizados en la fabricación de piezas, esta sección explorará los distintos tipos en detalle, incluidos sus subgrupos dentro de cada tipo de elemento de fijación.

1. Tornillos

Los tornillos son el tipo más común de elementos de fijación utilizados para sujetar soldadura de chapa piezas juntas. Presentan un roscado de cuerpo entero con sus cabezas de diversas formas. Los tornillos pueden requerir el roscado interno de las piezas para crear una unión segura. Sin embargo, estos elementos de fijación son autorroscantes o autorroscantes, por lo que requieren menos roscado previo.

1.1 Tornillos para máquinas

Este tipo de tornillería se utiliza a menudo en trabajos de maquinaria. Los tornillos de máquina son específicos para fijar dos o más componentes metálicos. Suelen utilizarse en instalaciones con orificios pretaladrados y preroscados, por lo que pueden denominarse fijaciones roscadas. Por lo tanto, no es necesario crear ningún orificio durante el montaje. Sin embargo, el maquinista debe asegurarse de que el roscado sea preciso para adaptarse a la fijación de las uniones.

1.2 Tornillos para chapa

Estos tornillos poseen filos cortantes que facilitan el corte y la penetración a través de chapas metálicas. Fabricación de chapas metálicas Los tornillos tienen el vástago totalmente roscado para permitir una buena extracción de virutas y la fricción entre las piezas de unión, formando un enlace seguro. También es adecuado para unir otros materiales como plásticos y madera.

1.3 Tirafondo hexagonal

Estos tipos de tornillos se utilizan específicamente en operaciones con madera y en aplicaciones pesadas. Como su nombre indica, el tirafondos hexagonal tiene una cabeza hexagonal distintiva, que hace las veces de punto de agarre. Por tanto, a diferencia de muchos otros tornillos, los maquinistas necesitan utilizar una llave inglesa para introducirlos en las piezas, en lugar de un destornillador. Esta característica mejora su par de apriete, creando una unión potente.

1.4 Tornillos para tabiquería seca

Estas fijaciones mecánicas presentan roscas gruesas con cabezas cónicas. Los tornillos para paredes secas tienen una punta fina y delicada que permite penetrar fácilmente en el material sin causar daños significativos.

1,5 Tornillos para madera

Los tornillos para madera son específicos para el trabajo de la madera, con rosca parcialmente gruesa y un vástago liso que favorece un agarre firme. Además, tienen una punta afilada para penetrar fácilmente en las piezas de madera.

2. Pernos

Los pernos son otro tipo de tornillo muy popular, algo similar a los tornillos. De hecho, algunos confunden los pernos con tornillos porque también vienen con roscas exteriores macho, normalmente en los extremos. Sin embargo, los pernos suelen servir para unir componentes no roscados. Suelen trabajar con tuercas, que llevan la rosca interna unida a la base del tornillo, formando una conexión segura al unir piezas de material.

A continuación encontrará ejemplos de diferentes tipos de tornillos utilizados en la industria manufacturera.

2.1 Tornillos de cabeza hexagonal

Como su nombre indica, presentan una cabeza en forma de hexágono que favorece el agarre con una llave adecuada. Pueden presentar roscado completo o una sección sin roscar debajo de la cabeza. Son una elección habitual para el mecanizado porque favorecen un montaje y desmontaje sencillos. Además, favorecen la fijación fácil, incluso en puntos que suelen ser difíciles de alcanzar.

2.2 Pernos de carro

Estos tipos de tornillos roscados presentan cabezas metálicas convexas en forma de seta y cuellos cuadrados. Son la opción más habitual para fijar piezas de madera. Se introducen fácilmente en las piezas de madera mediante presión y son autoblocantes, lo que impide que giren y garantiza una unión segura.

2.3 Pernos de doble extremo

El perno de doble extremo es una varilla alargada con rosca exterior en ambos extremos que permite el agarre con tuercas adecuadas, formando una conexión segura.

2.4 Tornillos de cabeza cilíndrica o Allen

Este tipo de tornillería tiene una cabeza cilíndrica con orificios hexagonales, que requiere una llave adecuada -llave Allen- para fijarse, formando una unión firme y estanca.

2,5 Cáncamos

Los cáncamos presentan un bucle, parecido a un ojo, en un extremo, y el otro extremo tiene una rosca exterior que se bloquea con una tuerca adecuada para formar un enlace seguro.

3. Tuercas

Las tuercas son tipos de elementos de fijación, que a menudo actúan como pareja de un tornillo de tamaño similar. Disponen de un roscado interno en el que encaja el perno, lo que mejora el agarre, aumenta el par de apriete y forma una unión segura. El sistema de tuerca y perno conecta eficazmente dos piezas de material sin necesidad de roscado interno, basta con un orificio de alineación del tamaño adecuado en ambas partes.

Al igual que otras fijaciones mecánicas de las que hemos hablado hasta ahora, las tuercas también existen en diferentes formas. A continuación se muestran algunos de los tipos más comunes.

3.1 Tuercas de sombrerete o de bellota

Estas tuercas presentan un extremo cerrado como una cúpula que cubre el extremo del perno, lo que garantiza una unión segura entre el perno y la tuerca y evita que sobresalga el perno. Son un ajuste excelente para piezas estéticamente atractivas.

3.2 Tuercas hexagonales

Al igual que los pernos hexagonales, presentan un exterior hexagonal, lo que permite bloquearlos fácilmente con los pernos adecuados con una llave. Son fáciles de conseguir, baratos y los sujetadores metálicos de tuerca más comunes.

3.3 Tuercas para soldar

La tuerca soldada es específica para fijar componentes en zonas de difícil acceso. El diseño consiste en soldar una parte a la superficie del metal adyacente.

3.4 Tuercas de acoplamiento

Estas tuercas son alargadas y están diseñadas para unir pernos y varillas roscadas largas.

4. Clavos

Los clavos son los elementos de fijación más antiguos utilizados en la industria. Constituyen la base de los demás tipos de fijaciones, sobre todo tornillos y pernos. Aunque se parecen más a los tornillos, al tener una punta afilada, estos dispositivos mecánicos no requieren ningún golpe o roscado en un material antes de realizar su acción de fijación.

Son más fáciles de usar, ya que requieren una fuerza cortante para clavarlos en el material y formar una unión estable. Sin embargo, los tornillos son una mejora de los clavos, ya que crean uniones más fuertes y facilitan su extracción.

4.1 Clavos comunes

Este tipo de clavo presenta una espiga gruesa que proporciona una gran fuerza de sujeción para crear una unión duradera entre los componentes contiguos. Sin embargo, este grueso vástago sobresale fácilmente y permanece visible tras el acabado, lo que reduce la estética del producto.

4.2 Clavos de acabado

Los clavos de acabado presentan una cabeza cuadrada plana que se funde fácilmente con los materiales adyacentes, favoreciendo su aspecto.

4.3 Clavos de caja

Los clavos en caja tienen punta y cabeza de diamante para facilitar la penetración. Son un elemento de fijación habitual en construcciones de acero.

4.4 Clavos para tejados

Estos tipos de clavos de fijación presentan una cabeza ancha, que se ve fácilmente. Suelen ser resistentes a la corrosión para garantizar su durabilidad.

5. Otros tipos de fijaciones

Además de tornillos, pernos, tuercas y clavos, existen otros elementos de fijación prácticos para diversas aplicaciones en la industria manufacturera.

5.1 Arandelas

Las arandelas son placas delgadas en forma de disco con orificios en su centro, que sirven como espaciador o dispositivo de bloqueo. Suelen utilizarse junto con tornillos y tuercas. También ayudan a amortiguar las vibraciones, reducir la fricción o actuar como distribuidor de cargas. Además, las arandelas ayudan a proteger la superficie de los componentes contiguos al evitar el contacto directo con los propios elementos de fijación.

Al igual que otros dispositivos de fijación de los que hemos hablado, existen en diferentes formas.

• Arandelas planas: Estas arandelas ayudan a separar las piezas contiguas de los tornillos o tuercas, evitando que las superficies pierdan sus recubrimientos estéticos.
• Arandelas de muelle: Como su nombre indica, las arandelas de muelle son arandelas superresistentes. Son arandelas gruesas que se utilizan a menudo en patos de construcción y obras de construcción.
• Arandelas planas: Son discos planos estándar que ayudan a la distribución uniforme de la carga, la fricción y las vibraciones.

5.2 Remaches

Los remaches son elementos de fijación ligeros con eje liso y sin rosca. Son las principales fijaciones permanentes utilizadas en la fabricación. Suelen tener forma cilíndrica, parecida a la de los tornillos y pernos, pero con una cabeza distinta y una cola en el otro extremo.

Los tipos de remaches típicos son:

• Remaches ciegos
• Remaches macizos
• Remaches macizos
• Remaches tubulares, etc.

5.3 Anclajes

Los tipos de anclaje realizan funciones similares a las de un ancla de barco. Se utilizan para conectar objetos a un material base, como un panel de yeso u hormigón.

Algunos ejemplos típicos son:

• Anclajes con rosca interior
• Anclajes roscados exteriores
• Anclajes de cuña
• Tornillos de anclaje, etc.

Tabla resumen de los tipos de tornillería

En la tabla siguiente se resumen los distintos tipos de elementos de fijación utilizados en la industria manufacturera, con un repaso de sus características y subtipos específicos.

Materiales comunes de los elementos de fijación

Por lo general, los elementos de fijación como pernos, tuercas, tornillos y clavos se fabrican con materiales duros. Debido a las aplicaciones de las fijaciones mecánicas, el material utilizado para crearlas debe tener propiedades mecánicas elevadas, sobre todo resistencia. Además, aunque sea duro, debe ser menos quebradizo y tener buenas propiedades químicas, como la resistencia a la corrosión.

El material estándar para crear tipos de elementos de fijación es el acero, principalmente el acero al carbono. Otros prototipos metálicos para crear elementos de fijación son el acero inoxidable, el latón, el bronce, etc. A continuación, exploramos los materiales estándar para fabricar fijaciones mecánicas.

Fijaciones de acero

El acero es el material preferido para fabricar elementos de fijación metálicos, ya que representa hasta el 90%. Esta aleación es el metal preferido para fabricar elementos de fijación metálicos por sus excelentes propiedades físicas, mecánicas y químicas.

Este material puede utilizarse en su forma de aleación simple o mejorada con tratamientos superficiales adecuados, como la galvanización, mediante el recubrimiento con zinc. Otros procesos, como los tratamientos térmicos y los revestimientos, como los recubrimientos de níquel o cromo, también resultarán eficaces para mejorar las propiedades de las fijaciones metálicas de acero.

Fijaciones de aluminio

El aluminio no es tan fuerte como el acero. Sin embargo, es un metal ligero con una fuerza considerable y más resistente a la corrosión. La combinación de ambas características lo convierte en un pilar de la industria manufacturera.

Estos doblado de metales son una buena elección para el ensamblaje de piezas con especificaciones ligeras. El aspecto brillante y estético de los elementos de fijación de aluminio también los convierte en un material adecuado para la fabricación que requiera un atractivo visual. Además, los fabricantes pueden combinarlo con otros elementos apropiados, como zinc, magnesio, cobre, etc., para reforzar sus propiedades mecánicas.

Elementos de fijación de acero inoxidable

Al igual que el acero, el acero inoxidable es esencialmente una aleación de hierro y carbono. Sin embargo, tiene un porcentaje menor de carbono. En su lugar, contiene cantidades más significativas de elementos como el cromo, lo que aumenta considerablemente su resistencia a la corrosión. Aun así, la aleación confiere a este tipo de elementos de fijación una resistencia significativa, haciéndolos duraderos y manteniendo la integridad estructural de la fabricación. Estas características sugieren que los elementos de fijación de acero inoxidable son ideales para su aplicación en entornos difíciles.

¿Cuáles son las ventajas de utilizar fijaciones en la fabricación de piezas?

Al leer este artículo hasta ahora, ya debería tener una idea de las ventajas de las fijaciones en la fabricación de piezas. Estos tipos de fijaciones son fundamentales para unir piezas de una pieza y formar un todo mayor. Estas son algunas de las ventajas de utilizar elementos de fijación en la fabricación de piezas.

Mantener las piezas correctamente unidas

Las fijaciones poseen un diseño preciso y funcionalidades específicas que garantizan la correcta sujeción y fijación de las piezas contiguas. Estas herramientas mecánicas suelen ser fiables. Aseguran que estos componentes estén en su sitio, impidiendo movimientos o separaciones involuntarias y garantizando la estabilidad estructural del conjunto final.

Flexibilidad de diseño y montaje

Las fijaciones proporcionan a los diseñadores y fabricantes de equipos originales más flexibilidad, lo que permite un montaje más sistemático y racionalizado. Estos tipos de fijaciones permiten más opciones de diseño para crear productos complejos, reduciendo el tiempo de montaje y los riesgos de errores de mecanizado. También contribuyen a mejorar la eficacia general de la fabricación y facilitan la reparación de piezas defectuosas.

Transporte fácil

Estos tipos de fijaciones mecánicas facilitan el desmontaje y montaje de los componentes, lo que contribuye a agilizar el transporte de estructuras de gran tamaño. Los fabricantes pueden crear estos productos de gran tamaño en diferentes piezas, lo que simplifica la logística y reduce las posibilidades de daños durante el transporte, y luego ensamblarlos en el destino necesario.

Reducir los costes de fabricación

Con las fijaciones, los fabricantes no tienen que adquirir equipos de fabricación más grandes para fabricar grandes estructuras. Estas herramientas agilizan el diseño para el ensamblaje de componentes más pequeños con el fin de crear el gran producto deseado. Estos tipos de fijaciones también reducen el desperdicio de material; los fabricantes sólo tienen que hacer pequeños agujeros en las piezas para adaptarlas a la unión de distintos componentes, lo que también puede ayudar a optimizar los flujos de trabajo de producción.

¿Cómo seleccionar las fijaciones adecuadas para sus aplicaciones?

Aunque existen diferentes tipos de fijaciones para la fabricación de piezas, la selección de la correcta puede resultar fundamental para el éxito de su proyecto. A continuación se exponen las consideraciones que debe tener en cuenta para tomar la decisión correcta.

Aplicación prevista

Lo primero que hay que tener en cuenta al seleccionar un rápido es si se adaptará a la demanda de la aplicación. Además de la amplia distinción de elementos de fijación, cada grupo tiene otros subtipos. Por ejemplo, los pernos se suelen utilizar en la construcción de puentes y montajes de maquinaria pesada. Por otro lado, los tornillos son una opción más popular en aplicaciones de carpintería, electrónica y tabiquería seca.

Material

La mayoría de los tipos de elementos de fijación se fabrican con acero debido a sus propiedades mecánicas superiores a las de muchos otros materiales. Sin embargo, no es tan resistente a la corrosión como el aluminio o el acero inoxidable. Por lo tanto, es mejor utilizar elementos de fijación de acero inoxidable o aluminio para entornos difíciles.

Tipo de hilo

El roscado es otro factor a tener en cuenta a la hora de seleccionar un tipo más rápido. Las roscas pueden influir en la aplicación prevista. Por ejemplo, las roscas gruesas garantizan un montaje más rápido de las piezas, mientras que las roscas finas pueden requerir más tiempo de montaje. Sin embargo, cuanto más finas son las roscas, mayor es el número de revoluciones y la interacción entre el elemento de fijación y los componentes, lo que garantiza conexiones y uniones más seguras.

Diferentes revestimientos para elementos de fijación

La mayoría de los elementos de fijación se fabrican con materiales de increíbles propiedades mecánicas y resistencia. Sin embargo, estas fijaciones pierden pronto algunas de sus características al exponerse a condiciones ambientales adversas, lo que reduce su rendimiento y durabilidad.

Por ello, los fabricantes de equipos originales mejoran estas herramientas mecánicas dotándolas de diversos revestimientos para aumentar su resistencia, sobre todo a la corrosión.

• Recubrimiento de zinc: El proceso de galvanización consiste en recubrir piezas metálicas, como tornillos, pernos y tuercas, con una capa de zinc. Es rentable y mejora la resistencia a la corrosión y a la oxidación de estos elementos de fijación.
• Recubrimiento de níquel: Al igual que los revestimientos de zinc, mejora la resistencia a la corrosión de los elementos de fijación, haciéndolos más atractivos visualmente.
• Recubrimiento de cromo: Esto confiere a los elementos de fijación un acabado pulido, mejorando su estética. Además, aumenta las propiedades mecánicas y químicas, incrementando su resistencia al desgaste y la corrosión, lo que los hace más duraderos.
• Revestimiento de fosfato: Contribuyen a aumentar la lubricidad, la adherencia de la pintura y la resistencia a la corrosión de los elementos de fijación.
• Revestimiento de óxido negro: Consiste en recubrir la superficie con un material oscuro, mejorando su resistencia y proporcionando al mismo tiempo un acabado decorativo.

Aplicaciones generales de los elementos de fijación en la fabricación

Las aplicaciones de los tipos de fijaciones son muy amplias, y van desde la fabricación en general hasta los usos domésticos. A continuación se indican sus usos dispositivos mecánicos en diversas industrias.

• Automociónconexión de diversas piezas del motor, incluidos el chasis, los paneles de la carrocería y el conjunto del vehículo.
• Aeroespacial: conectando las alas, el fuselaje y los componentes del motor.
• Fabricación electrónicaFijación de diversos componentes, como placas de circuitos.
• Madera y muebles: Los clavos, tuercas, pernos y tornillos son esenciales en la construcción de tejados, el montaje de muebles y otras operaciones con madera.
• Construcciónmontaje estructural y fijación de armazones.

Conclusión

Nunca se insistirá lo suficiente en los usos y aplicaciones de las fijaciones. Estas herramientas suelen ser pequeñas pero importantes para diversos fines de fabricación. Ayudan a agilizar el proceso de producción y facilitan la creación de estructuras grandes y complejas.

Preguntas frecuentes

¿Qué es un cierre?

Un elemento de fijación es una herramienta mecánica que permite unir y fijar dos o más componentes. Forman parte integral de prácticamente todas las formas de maquinaria, ya que ayudan a unir diversas piezas y componentes.

¿Cuáles son los tipos habituales de fijaciones?

Los tipos habituales de elementos de fijación utilizados en la fabricación de piezas incluyen pernos y tuercas, tornillos, clavos, remaches, arandelas, etc. Cada tipo de fijación tiene una especificación única que se adapta a sus funciones en el montaje y la fabricación de piezas.

¿Cuál es la función de los elementos de fijación?

Las principales funciones de los elementos de fijación son mantener unidas las piezas y componentes, garantizando la integridad estructural. Permiten montar y desmontar fácilmente las piezas, lo que facilita la fabricación de productos más grandes y complicados.