Tipos de
pernos de culata
a)
Tornillos de rosca laminada con rosca corta.
Estos
tornillos presentan el paso de rosca solo hasta la longitud máxima de cierre.
La parte superior tiene a su vez la mayor cantidad de fuerza, y por tanto, por
lo general se someten a una deformación plástica permanente.
b)
Tornillos de rosca laminada con rosca largo.
Estos
tornillos presentan una pieza roscada muy larga, que casi siempre llega hasta
justo por debajo de la cabeza de tornillo. En esta zona se produce el
alargamiento elástico y plástico del tornillo durante el apriete y durante el
servicio del motor. El acabado del tornillo con rosca larga incrementa la
elasticidad, permite una tensión uniforme a lo largo del vástago y dota al
tornillo de la suficiente capacidad de deformación plástica. De este modo se
asegura la durabilidad de todo el sistema de cierre de la culata.
c)
Tornillos helicoidales dilatables.
Se
trata de tornillos en cuyo vástago se ha laminado una rosca gruesa de uno o
varios filetes a modo de «hélice de dilatación». En este caso, la «hélice de
dilatación» también incrementa la elasticidad y asegura una distribución
uniforme de la tensión. La elasticidad del tornillo helicoidal dilatable
depende del diámetro menor del perfil de hélice dilatable elegido: cuanto más
pequeño sea este diámetro, más nos aproximamos a la característica de un
tornillo helicoidal dilatable.
d)
Tornillos de vástago dilatable (tornillos de vástago fluido).
Este
acabado de tornillo se utiliza con frecuencia en motores de vehículos
comerciales y se caracteriza por un vástago que va disminuyendo desde la rosca
hasta justo por debajo de la cabeza del tornillo. Debido a la sección más
reducida respecto a la de los tornillos de vástago macizo se logra una mayor
flexibilidad elástica y plástica. El alargamiento plástico, relevante en caso
de reparación, no se produce en la parte en disminución del vástago enroscado.
Ajuste con par
de apriete
Antes,
los tornillos de culata se apretaban en varias etapas con un par de apriete
exactamente definido dentro del rango de dilatación elástica del material del tornillo.
Inconvenientes
del apriete con par de apriete:
1.
Al aplicar el par de apriete MA se producen oscilaciones de la fuerza de
tensiones previa FV del
±20
% debido a los diferentes pares de fricción de la cabeza de tornillo MK y de
fricción de rosca MG.
Este
procedimiento no permitía obtener una distribución uniforme de la presión por
todo el sistema de unión.
2.
Debido a unos procesos de compresión estátocp en frío de la junta de material
blando después del montaje (perdida de fuerza de la tension previa) y una
reduccion adicional de fuerza durante el serviio del motor, los tornillos de
debian reapretar despues de una distancia recorrida especificada. Sin embargo,
con el reapriete de los tornillos de culata no se eliminaba de ningún modo la
dispersión de las fuerzas de los tornillos.
Ajuste con par
y ángulo de apriete
En
este procedimiento, el tornillo de culata no solo se dilata elásticamente, sino
que también experimenta un alargamiento plástico, hecho que ofrece unas
ventajas fundamentales frente al apriete de tornillos con par de apriete.
Descripción
del procedimiento combinado. En el procedimiento de par de apriete y ángulo de
apriete, el tornillo se aprieta en una primera etapa con un par de apriete bajo
dentro del rango elástico de la característica.
Después del apriete con par se realiza un nuevo
apriete con un determinado ángulo. En este proceso, el material del tornillo
experimenta una deformación plástica que excede el límite de estirabilidad (que
caracteriza la transición del rango elástico y plástico).
Ventajas
del apriete con ángulo de apriete:
1.
Este método de apriete, en combinación con las nuevas ejecuciones de tornillo,
puede reducir considerablemente el rango de dispersión de la fuerza previa del
tornillo. La aplicación del ángulo de apriete no se traduce en una mayor fuerza
previa, sino solo en el alargamiento plástico del tornillo. De este modo se
obtiene un nivel de fuerza previa uniformemente elevado de todos los tornillos
de culata, una condición previa importante para la estanqueidad del sistema de
unión en conjunto.
2.
Se prescinde del reapriete de los tornillos de culata. En este caso, las juntas
de capas metálicas favorecen la supresión del reapriete, ya que los grados de
compresión que se producen son reducidos. Las oscilaciones de fuerza residuales
se deben a tolerancias dimensionales en la fabricación de los tornillos y a
tolerancias de resistencia del material.
Daños en los
pernos de culata
Características
técnicas de los pernos de culata
