Elija la métrica del tornillo, la clase de resistencia y cómo está lubricada la rosca. Obtendrá el par de apriete, la fuerza de precarga que genera, cuánto se alarga el tornillo y la fuerza que debe aplicar en la llave.
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Ecuación simplificada del par con un factor de tuerca K, que engloba el rozamiento en la rosca y bajo la cabeza. d es el diámetro nominal, Aₛ la sección resistente y σₚ la tensión de prueba de la clase de resistencia.
Tensión de prueba (ISO 898-1): 4.6 = 225; 5.8 = 380; 8.8 = 580 (600 por encima de M16); 10.9 = 830; 12.9 = 970 MPa. SAE J429: grado 2 = 55 ksi (hasta 3/4"), grado 5 = 85 ksi, grado 8 = 120 ksi. Secciones resistentes según ISO 898-1 y ASME B1.1. El rozamiento varía mucho, por lo que un valor de par da una precarga con una dispersión de aprox. ±25 %. En uniones críticas, use el valor del fabricante, el apriete angular o un método calibrado.
Esta calculadora da el par de apriete de tornillos métricos ISO y en pulgadas UNC/UNF a partir de la métrica, la clase de resistencia, el estado de la rosca y la precarga objetivo. Usa la ecuación simplificada del par con un factor de tuerca K y muestra además la fuerza de precarga, la carga de prueba, el alargamiento del tornillo y la fuerza necesaria en el mango de la llave. Mecánicos, técnicos de mantenimiento, fabricantes de maquinaria, ingenieros y aficionados la usan cuando no hay un valor de par del fabricante, o para ver cómo cambia la lubricación la fuerza de precarga con el mismo par.
Apriete el tornillo M10 8.8 en seco a unos 50 N·m (37 ft·lb) para obtener aproximadamente 25 kN de fuerza de precarga. Si la rosca está aceitada (K = 0,18), la misma precarga solo necesita 45 N·m, y con antigripante (K = 0,13) solo 33 N·m; por eso no debe aplicar nunca un valor en seco a un tornillo lubricado.
Unos 50 N·m (37 ft·lb) para un tornillo M10 8.8 de rosca normal en seco o cincado, con el 75 % de la carga de prueba y un factor de tuerca K = 0,20. Con la rosca ligeramente aceitada (K = 0,18) baja a unos 45 N·m, y con pasta de MoS₂ o antigripante (K = 0,13) a unos 33 N·m. La misma fórmula da aproximadamente 25 N·m para M8 8.8 y 88 N·m para M12 8.8. Si el fabricante del equipo indica un valor, use ese.
K, el factor de tuerca, es un número empírico de T = K × F × d que engloba el rozamiento en la rosca y bajo la cabeza o la tuerca, además de la geometría de la rosca. No es un coeficiente de rozamiento puro. Valores típicos: 0,20 para acero en seco o cincado, 0,18 ligeramente aceitado, 0,16 pavonado y aceitado, 0,13 con MoS₂ o antigripante y 0,10 encerado o con recubrimiento de PTFE. Como K varía de un lote a otro, el control por par da una dispersión de la precarga de aprox. ±25 %.
Use T = K × F × d. Primero calcule la carga de prueba Fp = σp × As, donde As es la sección resistente según ISO 898-1 o ASME B1.1. Elija una precarga F, a menudo el 75 % de Fp en uniones desmontables. Después multiplique por el factor de tuerca K y el diámetro nominal d. Para un tornillo de 3/8 in UNC grado 5 (As = 50 mm², tensión de prueba 586 MPa, d = 9,525 mm) al 75 % y con K = 0,20, T = 0,20 × 21 975 N × 0,009525 m = 42 N·m (31 ft·lb).
Siga la condición que supone el par especificado. El lubricante reduce el rozamiento, de modo que el mismo par produce mucha más fuerza de precarga. Un par pensado para rosca en seco aplicado a un tornillo aceitado o con antigripante puede llevarlo más allá del límite elástico o arrancar la rosca. Si la rosca va a estar lubricada, reduzca el par en proporción al factor de tuerca: pasar de K = 0,20 a K = 0,13 supone aproximadamente un 35 % menos de par para la misma precarga.
Las clases de resistencia de la ISO 898-1 codifican la resistencia. El primer número multiplicado por 100 es la resistencia a tracción nominal en MPa, y el segundo multiplicado por 10 es la relación entre límite elástico y resistencia a tracción en porcentaje. La clase 8.8 significa 800 MPa de resistencia a tracción con un límite elástico del 80 % de ese valor, unos 640 MPa. La clase 10.9 es 1000 MPa con 900 MPa de límite elástico, y la 12.9 es 1200 MPa con 1080 MPa. Los tornillos en pulgadas usan los grados SAE J429, marcados con rayas radiales en la cabeza: el grado 5 tiene tres y el grado 8, seis.
Un objetivo habitual es el 75 % de la carga de prueba en uniones desmontables y hasta el 90 % en uniones estructurales permanentes. Una precarga mayor resiste mejor el aflojamiento y la fatiga, porque la unión sigue comprimida bajo carga exterior. Por encima de aprox. el 90 %, la dispersión del rozamiento puede llevar algunos tornillos más allá del límite elástico durante el apriete. La VDI 2230 dimensiona la precarga a partir del límite elástico y del rozamiento en la rosca, y en uniones críticas el apriete por par y ángulo o controlado por límite elástico da un control más preciso que el par solo.
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