Optimización de la observación de defectos de tornillos (abolladuras, rayones, grietas y curvatura)

Nombres y dimensiones de las partes de los tornillos

Los nombres de las partes típicas de un tornillo (macho) se muestran en la siguiente figura.

Generalmente, la longitud de un tornillo macho se denomina longitud nominal y se refiere a (E en la figura anterior) la longitud debajo de la cabeza (B en la figura anterior). Sin embargo, esta definición varía según el tipo de tornillo y la forma de la cabeza. Por ejemplo, la longitud total (F en la figura) es la longitud nominal en el caso de los tornillos de cabeza avellanada, cuyas cabezas quedan al ras del material cuando se atornillan completamente.

Si hay una parte no roscada adyacente a la cabeza, esta parte se denomina vástago. El vástago incluye la parte de la rosca que tiene picos y valles incompletos que se forman durante el procesamiento.

A continuación, las dimensiones de rosca típicas (para tornillos macho y hembra) se muestran en las siguientes figuras y se explican.

A

Diámetro de la cresta: Diámetro entre las roscas de un tornillo macho. Es el diámetro nominal que indica el grosor del tornillo.

B

Diámetro efectivo: Diámetro del círculo que iguala el ancho de la rosca y el ancho de la ranura.

C

Diámetro de la raíz: Diámetro desde la base de un valle hasta la base del siguiente valle para un tornillo macho/hembra.

D

Ángulo de la rosca: Ángulo que se abre desde el pico de la rosca hasta sus valles circundantes.

E

Paso: Distancia entre picos de rosca vecinos.

F

Diámetro de la cresta: Diámetro entre las roscas de un tornillo hembra.

Normas para tornillos

Hay muchas normas utilizadas con los tornillos, lo que da lugar a diferencias en las dimensiones, las definiciones y la terminología.

Roscas métricas

Se refiere a los tornillos que tienen un ángulo de rosca de 60° y cuyas dimensiones nominales y paso de rosca se expresan en milímetros. Estos tornillos se clasifican en roscas de paso grueso y roscas de paso fino según los diferentes pasos de rosca.
Se expresan como “el diámetro nominal del tornillo × su paso”. El diámetro máximo de la rosca (en milímetros) aparece detrás de la letra M. Por ejemplo, M10 indica que el tornillo tiene un diámetro nominal de 10 mm (0.39"). Las roscas de paso grueso son estándar. Si un tornillo tiene roscas de paso fino, con poca separación entre las roscas, se expresa como “MXX × el paso”.

Roscas unificadas

Se refiere a los tornillos que tienen un ángulo de rosca de 60°, igual que las roscas métricas, pero cuyas dimensiones nominales se expresan en pulgadas. El paso de rosca indica el número de roscas en una pulgada. La norma de roscas unificadas se denomina a veces roscas en pulgadas o roscas americanas y se utiliza, por ejemplo, en la industria aeroespacial. Las roscas unificadas están disponibles con paso grueso (UNC), que es el tamaño normal, y con paso fino (UNF).
“Diámetro de la cresta del tornillo (número de tornillo) - número de roscas por pulgada, tipo de tornillo (UNC o UNF)” es la notación utilizada. Por ejemplo, “1/4-20UNC” indica un tornillo de rosca unificada con paso grueso que tiene un diámetro de cresta de 1/4 de pulgada y 20 roscas por pulgada.

Materiales y características de los tornillos

Así como existen diversas formas y normas para las cabezas y roscas en función de la aplicación del tornillo, los materiales utilizados también varían. A continuación, se explican los tipos y características de los materiales típicos de los tornillos.

Acero

A continuación, se enumeran los principales materiales de acero utilizados en los tornillos.

• Acero al carbono: Este es el material de hierro/acero más comúnmente utilizado en los tornillos. El S45C (que tiene un contenido de carbono de aproximadamente 0.45%) es un material de hierro/acero al carbono duro y fuerte para estructuras mecánicas y se utiliza a menudo en los tornillos.
• Acero de aleación: Formado por la adición de molibdeno (Mo) o cromo (Cr), este material se utiliza en tornillos y otros productos donde se requiere resistencia.
• Acero inoxidable: Este material, generalmente con excelente resistencia a la corrosión y propiedades mecánicas, se clasifica de acuerdo con sus estructuras que cambian bajo el tratamiento térmico, como Cr (Cr martensítico/18Cr ferrítico) y Cr-Ni (18-8 austenítico). El acero inoxidable austenítico se utiliza comúnmente en los tornillos.

Cobre/aleación de cobre

Aunque este material tiene menor resistencia mecánica que otros materiales metálicos, es fácil de moldear y tiene una excelente conductividad eléctrica y térmica, ductilidad y resistencia a la corrosión. Se utiliza comúnmente para los tornillos de fijación de los terminales. El cobre puro se clasifica según la cantidad de oxígeno que contiene (según la pureza del cobre) en cobre electrolítico tenaz (con una pureza del 99.5%), cobre desoxidado (cobre electrolítico tenaz que se ha sometido a fragilización por hidrógeno) y cobre libre de oxígeno (con una alta pureza del 99.995%). Debido a su costo, el cobre electrolítico tenaz es el que más se utiliza como material para los tornillos.

Aluminio/aleación de aluminio

Los tornillos de aluminio se pueden fabricar para que sean aproximadamente 1/3 más ligeros que los de acero. El aluminio también tiene una excelente resistencia a la corrosión y conductividad térmica y es relativamente fácil de reciclar, lo que le da la ventaja de ser respetuoso con el medio ambiente. Por otro lado, el problema del aluminio es que es relativamente débil en comparación con el acero. Los tornillos de aluminio se pueden someter a un tratamiento térmico para reforzar sus superficies y mejorar la resistencia de este material, lo que permite obtener las ventajas características del aluminio y superar sus desventajas.

Titanio/aleación de titanio

Los tornillos de titanio son aproximadamente un 60% más ligeros que los de acero, y tienen a la vez una excelente resistencia a la corrosión y al calor, y aproximadamente la misma fuerza que el acero al carbono. Por otro lado, el titanio es difícil de procesar y es muy caro. El titanio (puro) y la aleación de titanio tienen propiedades diferentes. A continuación, se enumeran sus principales aplicaciones.

• Titanio: Tiene una gran resistencia a la corrosión y no es tóxico para el cuerpo humano. Su excelente biocompatibilidad hace que se utilice en tornillos médicos y aplicaciones similares.
• Aleación de titanio: Al tener una alta relación resistencia-peso, este material se utiliza en la industria aeroespacial. Debido a que es difícil de procesar, el precio unitario de los tornillos de aleación de titanio es alto.

Magnesio/aleación de magnesio

El peso del magnesio es aproximadamente 1/4 del del acero y aproximadamente 2/3 del del aluminio, lo que lo hace extremadamente ligero como material metálico utilizado en tornillos. Además de su ligereza, la aleación de magnesio tiene una alta resistencia específica; un excelente apantallamiento electromagnético, disipación del calor y absorción de las vibraciones; y ofrece la ventaja adicional de que no se produce corrosión electrolítica cuando se sujeta a una carcasa del mismo material. Por consiguiente, se utiliza en una amplia gama de campos, como los automóviles, las aeronaves y los productos eléctricos. Por otro lado, algunas de sus malas propiedades incluyen la baja resistencia a la corrosión y el hecho de que es difícil de procesar, por lo que hay que tener en cuenta el entorno de uso y el procesamiento de la superficie que puede compensar las desventajas de este material.

Plástico

Aunque tiene poca resistencia, el plástico es ligero y fácil de moldear. Los distintos tipos de plástico también ofrecen diversas propiedades, como la resistencia a la corrosión y a los productos químicos. Los tornillos se pueden fabricar con diversos tipos de plástico para adaptarse a la aplicación. Por ejemplo, el PP (polipropileno) tiene un peso específico bajo y es resistente a la degradación hidrolítica, y el POM (poliacetal) tiene propiedades mecánicas muy equilibradas y una excelente resistencia química.

Observación inclinada de roscas

El sistema de observación de ángulo libre del Microscopio Digital Serie VHX se puede utilizar para observar claramente las abolladuras y los rayones microscópicos desde cualquier ángulo sin cambiar la posición del tornillo con aumentos bajos y altos.
La profundidad de campo es aproximadamente 20 veces mayor que la de un microscopio convencional, lo que permite una rápida observación de los defectos con imágenes que muestran todo el objeto enfocado, eliminando la molestia de ajustar el enfoque incluso para objetivos tridimensionales.

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Observe fácilmente la información de profundidad y altura

Con el modo óptico efecto de sombra, el Microscopio Digital Serie VHX adquiere fácilmente imágenes de alto contraste que rivalizan con un microscopio electrónico de barrido (SEM), a la vez que elimina la molestia de necesitar el vacío. Ahora es posible observar sutiles irregularidades en la superficie del metal, que normalmente eran difíciles de observar debido a su bajo contraste.
La información de color del objeto se puede superponer a la imagen tomada mediante el modo óptico efecto de sombra, lo que permite representar simultáneamente la superficie irregular y la información de color para visualizar fácilmente la profundidad y la altura.

Con la Serie VHX, se pueden realizar mediciones en 2D y 3D directamente a partir de imágenes 4K de alta resolución. La información del perfil de la ubicación deseada también se puede adquirir durante la medición 3D. Todas las imágenes y los datos se pueden incluir automáticamente en un informe.

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