Tornillos autorroscantes y autorroscantes: madera, metal y guía de uso completa

¿Qué son? Tornillos autoperforantes ?

Tornillos autoperforantes son sujetadores con una punta en forma de broca que corta su propio orificio piloto, perfora el sustrato y forma roscas coincidentes, todo en una sola operación, sin necesidad de perforación previa. La geometría de la punta replica una broca helicoidal: tiene ranuras de corte, un borde de cincel y un diámetro de broca que coincide exactamente con el diámetro principal de la rosca del tornillo, por lo que el orificio que crea es exactamente del tamaño correcto para que se enganchen las roscas.

La punta de perforación, a menudo llamada punto tek , en honor a la marca que popularizó el diseño, es la característica definitoria que separa los tornillos autoperforantes de todos los demás tipos de sujetadores. Una vez que la punta de la broca ha penetrado el material, la forma de la rosca del tornillo toma el control y introduce su propia rosca coincidente en el material receptor a medida que el tornillo se introduce en su lugar. Sin pretaladrado por separado, sin macho, sin punzón piloto: una herramienta, un paso, un sujetador.

Los tornillos autoperforantes están estandarizados por el tamaño de su punta de perforación, designado como un número de #1 al #5 . El número indica tanto la longitud de la punta de perforación como el espesor máximo del material que la punta puede penetrar antes de que las roscas encajen:

• #1 punto — acero de hasta 0,7 mm (calibre 22); aplicaciones de chapa ligera
• #2 punto — acero de hasta 1,5 mm (calibre 16); estándar para conductos HVAC y acero estructural liviano
• #3 punto — hasta 3,0 mm de acero; marcos estructurales medianos y correas
• #4 punto — hasta 4,5 mm de acero; Acero estructural pesado y placa gruesa.
• #5 punto — acero de hasta 6,0 mm; la punta autoperforante más pesada disponible comercialmente, utilizada en aplicaciones de acero estructural de hasta 1/4 de pulgada

Hacer coincidir el número de puntas de perforación con el espesor del material no es opcional; es el criterio de selección más crítico para los tornillos autoperforantes. Si el espesor total del metal excede la capacidad nominal de la punta de perforación, las roscas comenzarán a engancharse antes de que el orificio esté completamente formado, lo que provocará que el tornillo se atasque, se desprenda o se corte.

¿Qué son? Self Tapping Screws and How Do They Differ?

tornillos autorroscantes Forman o cortan sus propias roscas coincidentes en un orificio piloto previamente perforado o perforado, pero a diferencia de los tornillos autoperforantes, no pueden crear ese orificio por sí mismos. La distinción es precisa y prácticamente importante: Todos los tornillos autorroscantes son autorroscantes, pero no todos los tornillos autorroscantes son autorroscantes.

Hay dos subtipos de tornillos autorroscantes, definidos por cómo crean su rosca:

• Tornillos roscadores (roll-tapping) — desplazar y moldear en frío el material anfitrión alrededor del perfil de rosca sin cortar ni quitar material. Se utiliza en materiales dúctiles (aluminio, acero blando, termoplásticos) donde el material desplazado retrocede ligeramente para crear un enganche de rosca resistente a vibraciones y alta fricción. No se producen virutas ni virutas.
• Tornillos cortahilos — retire material de la pared del orificio piloto a medida que se forma la rosca, lo que produce virutas que deben acomodarse mediante ranuras o huecos en el vástago del tornillo. Se utiliza en materiales más duros o quebradizos (hierro fundido, plásticos termoendurecibles duros, acero grueso) donde la formación de roscas requeriría un torque de accionamiento excesivo o causaría grietas en el material.

¿Para qué se utilizan los tornillos autorroscantes? Son la opción de fijación estándar siempre que se debe realizar una conexión roscada en un material que aún no contiene un orificio roscado: paneles de chapa metálica, gabinetes eléctricos, componentes HVAC, carcasas de plástico, tubos de pared delgada y conjuntos estructurales livianos. Su principal ventaja sobre los tornillos para metales con tuercas es la eliminación de los requisitos de acceso a las tuercas y de espacio libre en la parte posterior.

El tamaño del orificio piloto para un tornillo autorroscante es fundamental. Si es demasiado pequeño, el par de accionamiento excede la resistencia a la torsión del tornillo. Si es demasiado grande, las roscas no lograrán un compromiso total, lo que reducirá la fuerza de extracción entre un 30% y un 60%. El diámetro del orificio piloto generalmente se especifica entre el 85 y el 90 % del diámetro principal de la rosca del tornillo para los tipos con forma de rosca y entre el 75 y el 85 % para los tipos con corte de rosca.

Tornillos autoperforantes para madera y metal: cómo funciona la conexión

Tornillos autoperforantes para madera y metal son una configuración específica diseñada para conectar una madera o un miembro de madera a un sustrato metálico; más comúnmente, una estructura de madera con vigas de acero, tablas de terraza con vigas metálicas o un revestimiento de madera con una estructura de acero de calibre liviano. Combinan una punta autoperforante capaz de penetrar el sustrato metálico con un hilo de madera grueso que sujeta el miembro de madera a su paso.

La geometría de la rosca de estos tornillos está diseñada para el acoplamiento de dos materiales. La sección de rosca inferior (más cercana a la punta) tiene un paso más fino y un tamaño de rosca más pequeño para penetrar el sustrato de acero. La sección de rosca superior tiene un paso más grueso y una forma de rosca más grande que sujeta la madera. A medida que se acciona el tornillo, la rosca de la madera tira de la madera hacia el acero, creando una fuerza de sujeción. La fina rosca de acero proporciona la resistencia al anclaje en la base.

Requisitos clave de instalación para tornillos autoperforantes de madera a metal:

• Velocidad de conducción — 1.500–2.500 RPM para acero de calibre ligero (hasta 1,5 mm); reduzca a 800–1200 RPM para acero más pesado (2–4 mm). Las RPM excesivas sobrecalientan la punta del taladro y endurecen la superficie del acero, impidiendo la penetración.
• Presión de accionamiento — se requiere una presión constante y moderada hacia abajo mientras la punta de la broca está cortando; Una vez que la punta sale del acero, reduzca la presión para evitar dañar la rosca del metal.
• Selección de longitud de tornillo — el tornillo debe ser lo suficientemente largo para que la punta del taladro y al menos 3 pasos de rosca completos se extiendan más allá del sustrato de acero y al mismo tiempo tengan un encaje de rosca adecuado en la madera. La regla de ingeniería estándar es un mínimo de 3 hilos expuestos debajo del acero.
• broca de accionamiento — utilice una punta Phillips n.º 2, una escuadra n.º 2 (Robertson) o una punta Torx del tamaño adecuado para la cabeza del tornillo. Una broca desgastada provoca daños en la cabeza y en la leva; Utilice siempre brocas con clasificación de impacto para instalaciones de gran volumen.

Tornillos autoperforantes con alas: qué son y cuándo utilizarlos

Tornillos autoperforantes with wings (también llamados tornillos autoperforantes con alas o tornillos de chapa de acero) cuentan con dos pequeñas alas de corte que se proyectan lateralmente desde el vástago, justo encima de la punta de perforación. Estas alas hacen un agujero de gran tamaño a través de la capa de madera a medida que se acciona el tornillo, evitando que las roscas gruesas de la madera se enganchen en la madera hasta que la punta del taladro haya penetrado completamente el sustrato de acero que se encuentra debajo.

Sin alas, un tornillo autoperforante de madera a acero comienza a roscarse en la madera inmediatamente, lo que crea una fuerza de elevación que puede mantener la madera alejada de la superficie de acero, evitando el estrecho contacto cara a cara necesario para una conexión estructuralmente sólida. Las alas resuelven esto perforando un orificio liso a través de la madera, de modo que no se produzca ningún enganche de rosca en la madera hasta que el tornillo haya perforado el acero y las alas se rompan contra la superficie de acero más dura. En ese punto, el hilo grueso comienza a morder la madera a medida que el tornillo vuelve a su lugar, tirando la madera firmemente contra el acero.

Los tornillos autoperforantes con alas son la elección correcta para:

• Tablas de terraza (de madera dura o blanda) sujetas a sistemas de vigas de acero
• Miembros de estructura de madera unidos a canales de acero de calibre liviano o secciones en C
• Paneles de subsuelo de madera contrachapada u OSB fijados a vigas de acero del piso
• Cualquier aplicación de madera a acero donde el miembro de madera tenga 19 mm (3/4 de pulgada) o más de espesor

El diámetro del ala determina el diámetro del orificio de paso a través de la madera y debe dimensionarse para que las alas rompan de manera confiable contra el calibre de acero que se utiliza. Las alas dimensionadas para acero de 0,8 a 1,5 mm no se romperán limpiamente contra una placa de 3 mm; verifique el rango de espesor de acero nominal del fabricante cuando especifique tornillos con alas para un proyecto.

¿Se pueden utilizar tornillos autorroscantes en madera?

Sí, los tornillos autorroscantes se pueden utilizar en madera. , pero el tipo de tornillo autorroscante es muy importante y, en la mayoría de las aplicaciones de madera, un tornillo para madera estándar o un tornillo de construcción de rosca gruesa superará a un autorroscante de rosca metálica. Aquí está el desglose práctico:

Tornillos para chapa (cabeza plana, cabeza hexagonal o autorroscantes de cabeza de oblea con rosca fina) — Estos se clavarán en la madera, pero proporcionarán un poder de sujeción inferior en comparación con los tornillos para madera diseñados específicamente. El paso de rosca fino, diseñado para metal, no logra la misma área de corte y resistencia a la extracción en fibra de madera que ofrece un tornillo de rosca gruesa. Utilícelos en madera sólo cuando el mismo sujetador también deba enganchar un componente metálico en la misma junta.

Tornillos autoperforantes with coarse wood thread (bugle head or wafer head) - Estos son totalmente apropiados para madera y, de hecho, este es el sujetador estándar para construcciones con estructuras de madera, paneles de yeso a madera y conexiones estructurales de madera. El punto autoperforante elimina la perforación previa en la mayoría de las maderas blandas y duras de densidad media, y la rosca gruesa proporciona valores de extracción completos para madera.

¿Qué tornillos no requieren perforación previa? En maderas blandas (pino, abeto, abeto, cedro), los tornillos de construcción autoperforantes de rosca gruesa normalmente se pueden atornillar sin taladrar previamente en materiales de hasta 38 mm de espesor. En maderas duras (roble, arce, especies de terrazas de madera dura), todavía se recomienda perforar previamente los tornillos con un diámetro mayor que el número 8 para evitar que se partan a lo largo de la fibra, incluso con una punta autoperforante. La regla: si la madera es propensa a partirse o el tornillo está cerca de un extremo o borde, taladre previamente independientemente del tipo de punta.

Cómo perforar tornillos en metal: paso a paso

Perforar tornillos en metal Ya sea que se utilicen tornillos autorroscantes o se realice una perforación previa y luego se coloque un tornillo autorroscante, se sigue un proceso constante. Los modos de falla más comunes (salto de punta, pelado de rosca, rotura de tornillo) casi siempre son causados ​​por una velocidad incorrecta, una presión inadecuada o una selección incorrecta del tamaño de punto/piloto.

Uso de tornillos autoperforantes en metal (no se requiere perforación previa)

1. Seleccione el número de punta de perforación correcto — Verifique el espesor total del metal en la junta y haga coincidir con la clasificación de puntos #1–#5 apropiada. Si apilas dos capas de metal, suma sus espesores.
2. Establecer velocidad de perforación — 1.500–2.500 RPM para acero de hasta 1,5 mm; 800–1500 RPM para 1,5–3 mm; 500–1000 RPM para 3–6 mm. Utilice un taladro de velocidad variable o un destornillador de impacto con control de velocidad.
3. Posición y comienzo — coloque la punta del tornillo en el lugar marcado. Aplique una presión firme hacia abajo antes de activar el taladro; esto evita que la punta se desplace por la superficie del metal antes de morder.
4. Mantener la presión a través del metal. — mantenga una presión constante mientras corta la punta de la broca. Sentirá y escuchará la caída de la resistencia cuando la punta salga por el lado más alejado del metal.
5. Reduzca la presión a medida que los hilos se enganchan. — una vez que la punta del taladro ha pasado, las roscas toman el control. Reduzca la presión hacia abajo y deje que el paso del hilo controle la velocidad de avance. Forzar el tornillo más rápido de lo que permite el paso de la rosca dañará la rosca.
6. Deténgase cuando la cabeza se asiente — para tornillos de cabeza hexagonal, deténgase cuando la arandela selladora se comprima uniformemente; para cabezas planas o avellanadas, deténgase cuando la cabeza esté al ras. El exceso de penetración pela la rosca de metal y colapsa la cavidad de la punta de perforación.

Perforación previa y uso de un tornillo autorroscante en metal

1. Seleccione la broca piloto correcta — para tornillos autorroscantes formadores de rosca, diámetro piloto = 85–90 % del diámetro mayor del tornillo. Para los tipos de corte de roscas, el diámetro piloto = 75–85 % del diámetro mayor. Utilice una broca HSS recubierta de cobalto o titanio para acero.
2. Perforar el agujero piloto — utilice líquido de corte o una gota de aceite para máquinas en la punta de perforación para acero de 3 mm y más. Mantenga el taladro perpendicular a la superficie para evitar que el piloto se desvíe y cree un agujero ovalado.
3. Desbarbar el agujero — use una broca avellanadora o una herramienta de desbarbado para quitar el labio elevado en el lado de salida del orificio. Una rebaba impide que el tornillo quede al ras y puede provocar un enganche irregular de la rosca.
4. Introduzca el tornillo autorroscante — comience a baja velocidad para enhebrar el hilo sin enroscarlo transversalmente, luego aumente a la velocidad de avance normal. Los tipos de corte de hilo producirán virutas; asegúrese de que las ranuras de alivio de virutas no estén obstruidas en los sujetadores de encaje largo.

Cómo perforar un orificio para un tornillo: referencia del tamaño del orificio piloto

El tamaño correcto del orificio piloto varía según el tipo de tornillo, el diámetro del tornillo y el material del sustrato. La siguiente tabla cubre las combinaciones más comunes que se encuentran en trabajos de construcción y fabricación.

Para madera, el orificio piloto debe extenderse al menos a toda la longitud de inserción de la rosca; en aplicaciones estructurales, un mínimo de 10 veces el diámetro del tornillo. Para metal, el piloto debe pasar completamente a través del material que se está roscando. Una broca para un tornillo autoperforante (utilizada para prelocalizar o guiar la punta en situaciones de difícil acceso) debe coincidir con el diámetro nominal de la punta de perforación: un tornillo de punta Tek n.º 3 tiene un diámetro de perforación equivalente de aproximadamente 4,5 mm en su punta.

Cómo taladrar tornillos en madera: mejores prácticas para evitar que se partan y se pelen

Para atornillar correctamente los tornillos en la madera, especialmente cerca de los bordes, las vetas o en especies de madera dura, se requiere prestar atención a algunos principios consistentes que reducen significativamente las grietas, las levas y las bolsas peladas.

• Mantenga una distancia mínima al borde de 2 veces el diámetro del tornillo. desde cualquier borde de la tabla y 5× desde una cara de la fibra del extremo. Una colocación más cercana concentra la tensión a lo largo de la fibra e inicia la división durante la conducción y bajo carga.
• Conducir a 90° respecto a la superficie. — un tornillo en ángulo produce un enganche asimétrico de la rosca que reduce la fuerza de extracción hasta en un 40 % y aumenta el riesgo de rotura en la zona de máxima tensión de la fibra.
• Utilice un destornillador controlado por embrague o un portapuntas con limitación de torsión — ajustar el embrague ligeramente por encima del torque de asiento evita el exceso de conducción, lo que daña la cavidad del hilo e incrusta la cabeza demasiado profundamente, reduciendo la capacidad de extracción estructural.
• Para cabezas avellanadas en madera dura — avellanar siempre antes de conducir. La acción de la cuña avellanada crea una enorme fuerza de división lateral en especies densas; una cavidad avellanada precortada elimina esto por completo.
• En madera verde o tratada a presión. — utilice tornillos de acero inoxidable, galvanizados en caliente o revestidos específicamente compatibles con ACQ/CA. Los tornillos estándar galvanizados se corroen rápidamente en la madera tratada y pierden entre el 50 % y el 70 % de su capacidad de extracción en 2 o 3 años en condiciones de exposición.