PERNOS DE CULATA

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