Desde la electrónica en miniatura hasta los sistemas industriales de alta resistencia, casi todas las piezas de hardware dependen de sujetadores mecánicos para funcionar de manera efectiva. Este artículo ofrece una exploración en profundidad de los sujetadores y sus amplias aplicaciones. ¿Listo para echar un vistazo más de cerca? Únase a nosotros mientras descubrimos:
¿Qué es un sujetador?
Diferentes tipos de sujetadores y sus usos.
Materiales utilizados para hacer sujetadores.
Cómo elegir el sujetador adecuado para su proyecto
¿Qué es un sujetador?
Un sujetador es un dispositivo de hardware que se utiliza para unir o fijar mecánicamente dos o más objetos. Abarca una amplia categoría de herramientas: tornillos, tuercas, pernos, arandelas, remaches, anclajes y clavos son las diversas formas.
La mayoría de los sujetadores se pueden desmontar y volver a montar fácilmente sin dañar los componentes, como tornillos y pernos. Forman una articulación no permanente, pero esto no significa que la articulación sea débil; de hecho, cuando se instalan correctamente, pueden soportar un gran grado de estrés.
Además, existen sujetadores como uniones soldadas y remaches, que crean una unión permanente que no se puede desmontar fácilmente. Dependiendo de la aplicación, los sujetadores vienen en varias formas, tamaños y materiales, cada uno con su función y utilidad únicas. Analizaremos estos y más en el siguiente pasaje.
Diferentes tipos de sujetadores y sus usos
Como se mencionó anteriormente, los sujetadores vienen en muchas formas. Cada tipo cumple aplicaciones únicas basadas en su diseño y funcionalidad. A continuación se muestra un desglose detallado de los principales tipos de sujetadores, sus subtipos y usos específicos.
Tipo 1: Tornillos
Los tornillos son elementos de fijación muy versátiles, con una cabeza y un vástago roscado que proporcionan un fuerte agarre y resistencia a las fuerzas de extracción. Disponibles en varias formas de cabeza, como plana, redonda o hexagonal, pueden adaptarse a diferentes herramientas y necesidades estéticas.
A diferencia de los pernos, muchos tornillos, como los tornillos autorroscantes, pueden crear sus propias roscas en los materiales sin necesidad de taladrar previamente. Se instalan rápidamente con herramientas sencillas como destornilladores o taladros eléctricos y no requieren tuercas para su fijación. Los tornillos son compatibles con una amplia gama de materiales, incluidos madera, plástico y metales finos. Algunos de los más comunes incluyen:
Tornillos para madera
Como sugiere el nombre, los tornillos para madera suelen estar parcialmente roscados y diseñados específicamente para unir piezas de madera. Tienen una punta afilada y hilos gruesos, lo que les permite penetrar la madera fácilmente y proporcionar un agarre seguro.
Tornillos para metales
Estos tornillos tienen roscas más finas en comparación con los tornillos para madera, lo que los hace más adecuados para materiales duros como el metal y los compuestos rígidos. Presentan un diámetro de vástago consistente sin estrecharse en la punta. Por lo general, los tornillos para metales se insertan en orificios roscados pretaladrados o se combinan con tuercas para un montaje seguro.
Los tornillos autoperforantes comparten el diseño totalmente roscado de los tornillos para chapa, pero vienen con una punta en forma de broca. Esta característica distintiva les permite perforar directamente en sustratos duros como acero o aluminio sin necesidad de realizar una perforación previa. Son especialmente eficaces para asegurar materiales metálicos más gruesos, ofreciendo mayor eficiencia y facilidad de instalación.
Tornillos de cubierta
A diferencia de los tornillos para madera, que se utilizan principalmente para conexiones de madera en interiores o protegidas, los tornillos para terraza son tornillos para madera diseñados específicamente para aplicaciones en exteriores. Por lo general, están hechos de acero inoxidable, acero galvanizado o materiales con revestimientos especiales anticorrosión. Los tornillos para plataformas suelen tener un vástago completamente roscado, y algunos diseños incorporan roscas dobles o roscas especializadas para adaptarse a la expansión, contracción y tensiones causadas por las fluctuaciones de temperatura y humedad.
Tornillos hexagonales
Los tirafondos hexagonales son tornillos grandes para madera que están diseñados para atornillarse con una llave o un casquillo en lugar de un destornillador. Con una rosca gruesa y gruesa y una cabeza hexagonal, proporcionan un torque excelente y se encuentran entre los sujetadores más fuertes para metal y madera. Estos tornillos requieren orificios guía previamente perforados debido a su tamaño y resistencia. Por su capacidad para manejar cargas pesadas, son ideales para aplicaciones estructurales como marcos, terrazas y muebles pesados.
Tipo 2: Pernos
Los pernos comparten una estructura similar con los tornillos, con roscas macho externas que comienzan en las puntas. A diferencia de los tornillos, los pernos no son autorroscantes y no cortan roscas en el material. En cambio, funcionan en conjunto con orificios o tuercas preroscados para crear uniones mecánicas fuertes. Estos son los tipos de pernos más populares:
Pernos de cabeza hexagonal
Los pernos de cabeza hexagonal tienen cabeza hexagonal; este diseño hace que sean fáciles de apretar o aflojar utilizando llaves estándar o herramientas eléctricas, lo que garantiza un montaje y desmontaje eficiente. Están disponibles con roscas de máquina que se extienden total o parcialmente a lo largo del perno. Los pernos completamente roscados destacan en aplicaciones que requieren una fuerte fuerza de sujeción, mientras que los pernos parcialmente roscados, con su parte de vástago suave, brindan una resistencia al corte superior para aplicaciones de carga lateral.
Pernos de carro
Los pernos de carro tienen una cabeza metálica convexa y redondeada, seguida de un cuello cuadrado y un eje roscado. El cuello cuadrado está diseñado para fijarse en su lugar dentro del material, evitando que el perno gire durante la instalación y garantizando la estabilidad. Estos pernos se utilizan principalmente en aplicaciones de madera, como estructuras de madera o ensamblaje de muebles.
Pernos de ojo
Los cáncamos tienen un bucle circular (o "ojo") en un extremo y un vástago roscado en el otro. El extremo roscado se atornilla a una superficie, mientras que el bucle permite conectar o suspender objetos fácilmente. Estos pernos se usan comúnmente en aplicaciones que requieren tensión, como levantar cargas pesadas o asegurar cuerdas y cables a estructuras.
Pernos de cabeza hueca (pernos Allen)
Estos tipos de sujetadores suelen tener una cabeza cilíndrica con un hueco hexagonal para la herramienta impulsora. Se puede utilizar una llave Allen o una herramienta de casquillo hexagonal para apretar. En comparación con los pernos tradicionales, como los pernos hexagonales con cabezas de accionamiento externo, los pernos de cabeza hueca tienen una cabeza más pequeña y compacta. Este diseño permite la aplicación de un alto torque en espacios reducidos o confinados.
Pernos en U
Los pernos en U tienen forma de "U" con roscas en ambos extremos del vástago. Pueden envolverse alrededor de tuberías u otros objetos cilíndricos, fijándolos a una superficie o estructura plana sin causar daños permanentes a la tubería ni afectar el flujo de fluido.
Pernos de doble extremo
Los pernos de doble extremo, o espárragos, están roscados en ambos extremos con un vástago sin rosca en el medio. Se utilizan para asegurar dos o más piezas desde ambos lados, comúnmente en aplicaciones como conjuntos de bridas o conexiones estructurales, donde se requiere fijación de doble extremo. Estos pernos pueden funcionar con una tuerca en uno o ambos extremos.
Tipo 3: Nueces
Las tuercas son un compañero indispensable de los tornillos. Estos sujetadores tienen roscas internas que se combinan con pernos de tamaño y paso de rosca coincidentes para garantizar un agarre seguro y un mayor torque. Al igual que los pernos y los tornillos, las tuercas están disponibles en varias formas y tamaños. A continuación se muestran algunos de los tipos de frutos secos más comunes:
Tuercas hexagonales
Como tuercas estándar de seis lados, las tuercas hexagonales son el tipo más común y son adecuadas para fijaciones de uso general. Son baratos y puedes montarlos fácilmente con una llave inglesa o unos alicates.
Tuercas de seguridad de nailon
Las tuercas de seguridad de nailon son similares a las tuercas hexagonales en su construcción, pero cuentan con un collar adicional que se adapta a un anillo de nailon o un inserto de metal. Este diseño previene eficazmente el aflojamiento en entornos de alta vibración.
Nueces almenadas (nueces ranuradas)
Las nueces almenadas tienen ranuras cortadas en la parte superior de la nuez que se asemejan a las almenas de un castillo. Estas ranuras se alinean con un orificio pretaladrado en el perno o perno y, una vez que la tuerca está en su lugar, se puede insertar una chaveta a través del orificio para asegurarla y evitar que se afloje.
Tuercas con brida
Las tuercas con brida son similares a las tuercas hexagonales pero con una brida ancha en la base, que sirve como arandela incorporada. Este diseño ayuda a distribuir uniformemente la carga sobre un área más grande, lo que reduce el riesgo de dañar el material conectado y mejora el agarre de la tuerca.
Tuercas ciegas (nueces bellotas)
Las tuercas ciegas, también llamadas tuercas abovedadas, tienen un extremo cerrado y redondeado que cubre las roscas expuestas del perno. Este diseño protege las roscas de los pernos contra daños y ofrece una apariencia acabada.
Tuercas de mariposa
Las tuercas de mariposa tienen dos "alas" sobresalientes para apretar y aflojar fácilmente con la mano sin necesidad de herramientas. Este diseño único los hace ideales para aplicaciones que requieren ajustes frecuentes, como accesorios o abrazaderas temporales.
Tuercas soldadas
Las tuercas para soldar están diseñadas para soldarse sobre una superficie metálica, creando un punto de unión roscado permanente. A menudo tienen pequeñas proyecciones o crestas (a veces llamadas “proyecciones autoalineantes” o “picos de montaje”) para sujetar componentes en áreas de difícil acceso.
Tipo 4: Arandelas
Las arandelas son piezas circulares delgadas de metal o no metal con orificios centrales. Funcionan como sujetadores auxiliares, colocados alrededor de pernos o tornillos para proporcionar contacto con las tuercas o los materiales base. Las arandelas sirven para múltiples propósitos, incluida la distribución de carga, la protección de superficies, la reducción de la fricción y la prevención del aflojamiento.
Arandelas planas (arandelas planas)
Las arandelas planas tienen un diseño simple y son el tipo más utilizado. Se utilizan principalmente para distribuir uniformemente la carga de tuercas y tornillos en los componentes y para evitar daños en la superficie.
Arandelas de resorte
Las arandelas elásticas, con una ligera curva o corte, actúan como resortes agregando tensión o precarga para mantener el apriete, evitando el aflojamiento involuntario de los sujetadores causado por las vibraciones en los componentes.
Arandelas de bloqueo
A diferencia de las arandelas de resorte, que dependen de la fuerza elástica para una funcionalidad básica anti-aflojamiento, las arandelas de bloqueo evitan principalmente el aflojamiento por deformación o fricción. Se utilizan comúnmente en escenarios de carga dinámica o alta vibración, como maquinaria industrial y ensamblajes automotrices.
Tipo 5: Remaches
Los remaches son un tipo de sujetadores permanentes sin rosca. Crean una conexión fuerte y duradera al insertarse en orificios pretaladrados en los materiales y deformar un extremo para mantener los componentes juntos de forma segura. Los tipos comunes de remaches son:
Remaches POP
Los remaches POP son un tipo de remaches ciegos que se pueden instalar desde un solo lado del material, lo que los hace perfectos para situaciones en las que el acceso a la parte posterior es limitado. Tienen un cuerpo tubular y un mandril que, cuando se tira, hace que los remaches se expandan y mantengan unidos los materiales de forma segura. Los remaches POP se utilizan comúnmente para unir materiales delgados, como láminas de metal, plásticos y compuestos, lo que proporciona una solución de sujeción rápida y eficiente.
Remaches de accionamiento
Los remaches de accionamiento, como los remaches POP, se pueden instalar desde un lado sin acceso a la parte posterior del remache y se usan comúnmente para sujetar materiales delgados. Mientras que los remaches POP están diseñados para aplicaciones de alta resistencia, los remaches de accionamiento son más adecuados para tareas más ligeras. Se encuentran comúnmente en aplicaciones industriales ligeras y de ensamblaje general, particularmente en entornos domésticos y de bajo estrés.
Remaches triples
Los remaches triples son una variación de los remaches ciegos y también se instalan desde un lado del material. Su característica más típica es el mandril especial, que hace que el cuerpo del remache se expanda en tres "pliegues" distintos cuando se instala. Esto proporciona una superficie más grande, ofreciendo un poder de sujeción más fuerte que los remaches ciegos estándar y una mayor versatilidad para sujetar materiales con diferentes espesores.
Remaches de brida grande
La característica más notable de los remaches de brida grande es su brida grande y ancha, que proporciona una superficie más grande para una mejor distribución de la carga. Esto ayuda a evitar daños a materiales más blandos o frágiles, como láminas finas de metal o plásticos, durante la instalación.
Remaches semitubulares
Diseñados con un orificio parcial en la punta, los remaches semitubulares reducen la fuerza requerida durante la instalación. Si bien no son tan fuertes como los remaches sólidos, los remaches semitubulares brindan una mejor resistencia al corte que otros tipos de remaches ciegos, ofreciendo un equilibrio entre resistencia y facilidad de instalación.
Tipo 6: Anclas
Los anclajes son un tipo de sujetadores diseñados específicamente para proporcionar una fijación estable en sustratos como concreto, ladrillo o paneles de yeso. A diferencia de los pernos o tornillos, los anclajes crean conexiones seguras en sustratos frágiles o huecos. Los tres tipos más utilizados son:
Anclajes de expansión
Los anclajes de expansión están diseñados para materiales de base sólida como hormigón, ladrillo o piedra. Operan expandiéndose mecánicamente dentro de un orificio previamente perforado cuando se aprieta el perno o tornillo, generando fricción para mantener el anclaje en su lugar de forma segura. Los adhesivos no requieren tiempo de curado y se pueden utilizar inmediatamente después de la instalación. Capaces de soportar altas cargas de tracción y corte, los anclajes de expansión son adecuados para necesidades de fijación de servicio mediano a pesado.
Anclajes de plástico
Los anclajes de plástico son sujetadores livianos diseñados para materiales blandos o huecos como paneles de yeso o yeso. Se expanden a medida que se insertan los tornillos, lo que proporciona conexiones seguras y resistentes a la corrosión para cargas livianas, como marcos de cuadros o accesorios pequeños.
Pernos de palanca
Los pernos de palanca tienen una apariencia similar a los pernos tradicionales, pero se diferencian debido a su mecanismo de ala en expansión, lo que los hace funcionar más como anclajes. Su función principal es brindar soporte dentro de materiales huecos o débiles expandiéndose detrás de la superficie y distribuyendo la carga en un área más amplia. Como resultado, los pernos de palanca pueden soportar cargas mucho más pesadas que los anclajes de plástico o de expansión. Ofrecen un poder de sujeción excepcional y resistencia a las vibraciones, lo que los hace adecuados para asegurar artículos pesados como espejos, estantes o televisores a paneles de yeso o paredes huecas.
Tipo 7: Uñas
Los clavos son uno de los tipos de sujetadores más antiguos y presentan un diseño simple con una punta puntiaguda y una cabeza plana. A diferencia de los tornillos, carecen de roscas y se introducen en los materiales mediante impacto, dependiendo de la fricción y la presión de sujeción para su sujeción. Por lo general, no se pueden desmontar y se utilizan principalmente con materiales más blandos como madera, plásticos livianos o metales delgados. Aquí hemos analizado algunos tipos principales de uñas:
Uñas Comunes
Los clavos comunes son fuertes y duraderos, con una cabeza grande y plana para martillar fácilmente. Se utilizan ampliamente en carpintería estructural y proyectos pesados que requieren una fijación confiable.
Clavos de caja
Los clavos de caja son más delgados que los clavos comunes, lo que reduce la probabilidad de partir la madera. Son adecuados para marcos ligeros y carpintería para una apariencia limpia y terminada.
Acabado de uñas
Al igual que los clavos de caja, los clavos de acabado se utilizan para unir y terminar carpintería. A menudo tienen cabezas más pequeñas (casi invisibles) para una apariencia limpia y pulida. Son ideales para trabajos de molduras, ebanistería y otras tareas decorativas de carpintería.
Clavos para techos
Los clavos para tejados están equipados con una cabeza ancha y plana y un revestimiento resistente al óxido para soportar las inclemencias del tiempo. Su vástago puede incluir hilos anillados para mejorar el agarre, lo que los hace funcionar eficazmente para asegurar tejas o paneles metálicos para techos.
Clavos para pisos
Los clavos para pisos tienen un diseño único que garantiza que permanezcan al ras o debajo de la superficie, evitando irregularidades. Se utilizan comúnmente para asegurar firmemente las tablas del piso en su lugar.
Materiales utilizados para fabricar sujetadores
Los sujetadores se fabrican con diversos materiales para cumplir diversos requisitos mecánicos, ambientales y estéticos. A continuación se detallan los materiales más comunes utilizados y sus aplicaciones clave:
Acero
El acero es el material más utilizado para la fijación y representa alrededor del 90% de la producción. Su popularidad se debe a su resistencia, durabilidad y asequibilidad. Los sujetadores de acero están disponibles en varios grados y se pueden usar en su forma simple o con tratamientos superficiales como zinc o galvanización.
Acero carbono
Las industrias suelen utilizar acero al carbono para sujetadores, con tres grados SAE estándar según la resistencia y las aplicaciones:
sujetadores de grado 2are made from low-carbon steel, widely used for general hardware applications. They are cost-efficient but less durable, suitable for light-duty tasks.
sujetadores de grado 5are medium-carbon steel, heat-treated to improve strength and durability. These fasteners are commonly used in the automotive industry for mechanical and structural components.
sujetadores de grado 8 are high-strength, heat-treated carbon steel designed for heavy-duty applications. They are optimized for high-stress environments such as vehicle suspensions or industrial machinery.
Acero aleado
Los sujetadores de acero aleado se usan comúnmente en aplicaciones críticas o de alta carga, como la industria aeroespacial, equipos pesados y entornos de alta temperatura. Sin embargo, requieren un diseño adecuado para evitar la fragilidad, especialmente en condiciones extremas.
Acero inoxidable
Al mezclar un alto contenido de cromo, el acero inoxidable forma naturalmente una capa protectora de óxido, que proporciona una excelente resistencia a la corrosión. Esto hace que los sujetadores de acero inoxidable se conviertan en una excelente opción para entornos hostiles. Algunos de los grados más utilizados incluyen:
304 sujetadores de acero inoxidableare the most common grade, offering a good balance of corrosion resistance and strength; suitable for general-purpose applications.
Sujetadores de acero inoxidable 410. provide high hardness and wear resistance, and they are well-suited for mechanical components. However, their corrosion resistance is lower compared to other grades.
Sujetadores de acero inoxidable 316.contain added molybdenum, providing superior corrosion resistance, and are often chosen for marine, chemical, and medical applications.
Latón
Los sujetadores de latón son altamente resistentes a la corrosión y tienen una excelente conductividad térmica y eléctrica. Se utilizan comúnmente en componentes eléctricos, accesorios decorativos y aplicaciones expuestas al agua, como sistemas de plomería y herrajes marinos.
Aluminio
Los sujetadores de aluminio livianos, resistentes a la corrosión y no magnéticos son ideales para aplicaciones donde el peso es una preocupación, como en las industrias aeroespacial y automotriz. Estos sujetadores pueden mantener su resistencia a la corrosión incluso cuando se rayan o dañan, gracias a las propiedades de autorreparación de su capa de óxido. Los fabricantes suelen combinar aluminio con elementos como zinc, silicio, magnesio, hierro y cobre para mejorar la resistencia y la funcionalidad.
Titanio
Se prefieren los sujetadores de titanio por su superior relación resistencia-peso y resistencia a condiciones extremas. A pesar de su mayor costo, siguen siendo la mejor opción para aplicaciones exigentes en las industrias aeroespacial, médica y química.
Plástico
Aunque los sujetadores de plástico suelen tener menor resistencia en comparación con los metales, se usan ampliamente debido a sus propiedades únicas, como aislamiento eléctrico y térmico, resistencia química y construcción liviana.
Cómo elegir el sujetador adecuado para su proyecto
Para garantizar un montaje seguro y duradero, seleccionar el sujetador adecuado es fundamental. Estos son los factores clave a considerar.
Comprender los requisitos de la solicitud
El tipo de sujetador que finalmente seleccionará siempre dependerá de los requisitos específicos de su aplicación. Para usos de servicio pesado como construcción o maquinaria pesada, los pernos de aleación de acero son la mejor opción, mientras que los tornillos o remaches pueden ser suficientes para conexiones de servicio más liviano. Ambiental Las condiciones también son clave: los sujetadores de acero inoxidable o galvanizados resisten el óxido en ambientes al aire libre, mientras que el titanio o las aleaciones resistentes al calor funcionan mejor en ambientes de alta temperatura. No olvides tener en cuenta también las vibraciones; en áreas de alta vibración, una contratuerca de torsión predominante puede mantener los sujetadores seguros y evitar que se aflojen.
Seleccione el hilo correcto
El tipo de rosca es un factor crítico a la hora de elegir el sujetador adecuado. Las roscas gruesas (UNC) se aprietan más rápido con menos vueltas, resisten el pelado y funcionan bien en materiales como madera o metales más blandos. Por el contrario, las roscas finas (UNF) ofrecen un mejor acoplamiento y una mayor resistencia a la tracción, lo que resulta beneficioso para equipos de precisión o cuando se necesita una sujeción más fuerte.
Evaluar los materiales de fijación
El material de un sujetador es un factor decisivo para garantizar su rendimiento, durabilidad e idoneidad para la aplicación. El acero al carbono es una opción popular por su resistencia y rentabilidad, mientras que el acero aleado ofrece mayor resistencia para entornos de alto estrés, aunque su fragilidad requiere una consideración cuidadosa. Si su proyecto implica exposición a humedad o productos químicos, como en instalaciones de tratamiento de agua, los sujetadores de acero inoxidable son perfectos debido a su excelente resistencia a la corrosión. Materiales como el latón proporcionan resistencia a la corrosión y buena conductividad eléctrica. Para aplicaciones en las que la reducción de peso es fundamental, puede considerar aluminio, titanio o plástico.
Además de los factores mencionados anteriormente, hay muchos otros aspectos a considerar, como el costo, el tiempo de instalación y la conveniencia. Si aún no estás seguro de qué sujetadores son los más adecuados para tus necesidades, ¡no dudes en contactar a Chiggo! Nuestro equipo profesional siempre está aquí para brindarle asesoramiento experto y ayudarlo a tomar la mejor decisión.
