La norma de los prisioneros nunca menciona el eje

La clase es una dureza, y solo hay una

Los prisioneros tienen su propia parte de la ISO 898, y el título es la primera sorpresa: prisioneros y elementos de fijación roscados similares no sometidos a tensiones de tracción. Las clases son 14H, 22H, 33H y 45H, donde el número es una décima parte de la dureza Vickers mínima, y toda la tabla de propiedades mecánicas es dureza.

Luego una nota a esa tabla elimina casi toda la elección. Las clases 14H, 22H y 33H no son para prisioneros de hexágono interior. El prisionero del cajón, el de hexágono interior, es 45H. No hay nada que seleccionar. Escribir una clase en el plano junto a un prisionero de hexágono interior es anotar el único valor que puede tener.

Es un tipo de número distinto del que lleva la cabeza de un perno, donde las dos cifras codifican una resistencia a la tracción y una relación de límite elástico, y la elección es real. Lo que prometen esas cifras se explica en 8.8 o A2-70.

El único ensayo de resistencia es un par, en un bloque más duro que el prisionero

La ISO 898-5 tiene exactamente un ensayo mecánico aparte de la dureza, y solo se aplica a los prisioneros de hexágono interior de clase 45H: un par de prueba. Su tabla da un par por tamaño, 0,9 N·m en M3, junto con la longitud mínima del prisionero que se debe usar en el ensayo, que varía según la punta.

5H frente al habitual 6H no es un detalle. Es la norma eliminando la holgura de la rosca del experimento para que el resultado pertenezca al prisionero, que es para lo que sirven las clases de tolerancia de rosca.

Así que en la norma no hay capacidad de sujeción. Léala entera y el eje no aparece nunca: ni su diámetro, ni su dureza, ni su superficie, ni el par que transmitirá la unión antes de que la pieza patine. Existen tablas de capacidad de sujeción y son útiles, pero provienen de fabricantes que ensayan sus propios prisioneros contra sus propios ejes de ensayo, y las condiciones pertenecen a ese ensayo.

Lo que la norma sí excluye, con sus propias palabras

El campo de aplicación es inusualmente directo sobre las funciones que no cubre. La ISO 898-5 no se aplica a los prisioneros que requieran:

• Tensiones de tracción especificadas. Si el prisionero va a trabajar a tracción, el documento es la ISO 898-1 y la pieza es otra pieza.
• Soldabilidad.
• Resistencia a la corrosión. Un prisionero inoxidable queda fuera de las clases de esta norma.
• Servicio por encima de +300 °C o por debajo de −50 °C. Una nota aparte añade que los prisioneros de acero de fácil mecanización no deberían usarse por encima de +250 °C.
• Corrección del 2026-09-12. Las dos cifras anteriores proceden de la vista previa de la edición de 1998 leída para esta página. La tercera edición vigente, ISO 898-5:2012, indica que no especifica la capacidad de soportar temperaturas por encima de +150 °C o por debajo de −50 °C; +300 °C solo sobrevive como techo de una nota que indica consultar a un metalúrgico experto en elementos de fijación fuera del intervalo de −50 °C a +150 °C. La diferencia cae exactamente sobre el caso del motor y la caja de engranajes mencionado arriba. Dónde termina el equivalente inoxidable, y por qué un prisionero ranurado no tiene ningún ensayo de par, se explica en la página sobre prisioneros ranurados.

Esa última pareja conviene tenerla presente en cualquier conversación sobre un motor o una caja de engranajes, porque un prisionero en un eje cerca de una fuente de calor es una disposición habitual, y el acero de fácil mecanización del que probablemente está hecho tiene un techo más bajo que la clase.

La punta es una norma aparte, y es toda la función

Las cuatro puntas habituales son cuatro documentos: ISO 4026 punta plana, ISO 4027 punta cónica, ISO 4028 punta de tetón, ISO 4029 punta de copa, equivalentes a DIN 913, 914, 915 y 916. La ISO 4027 vigente rebautiza su punta como cono truncado, algo que conviene saber si una nota del plano y un catálogo no coinciden.

Un plano que dice prisionero de hexágono interior M6×8 no ha dicho, por tanto, nada sobre lo que hace el prisionero cuando llega al eje, y esa es la parte que decide si el conjunto podrá volver a desmontarse.

La geometría que sigue procede de las normas. Las consecuencias son práctica de ingeniería y no cláusulas, y son la razón por la que la elección importa:

• La punta de copa es la opción por defecto en un eje liso. El borde muerde, de ahí viene la sujeción, y levanta un reborde alrededor de la marca. Ese reborde es lo que impide después que el cubo se deslice.
• La punta cónica requiere un asiento correspondiente en el eje. Con él, posiciona y sujeta bien. Sin él, excava un cráter que el siguiente montaje tendrá que volver a encontrar.
• La punta de tetón es una prolongación cilíndrica. Va en un agujero taladrado o contra un plano fresado, y entonces la carga se transmite por aplastamiento sobre ese elemento en lugar de por fricción. Es la versión más cercana a un pasador, y por qué un pasador es otra cosa se explica en los tornillos no posicionan.
• La punta plana daña menos y sujeta menos. Es la elección cuando el eje debe seguir siendo reutilizable, normalmente contra un plano y normalmente sabiendo que es la fricción la que trabaja.

La pieza que no tiene nombre

Un segundo hilo en el mismo subreddit preguntaba cómo llamar al pequeño trozo de cobre, latón o plástico que se coloca bajo un prisionero para que no marque el eje. El autor dejó claro que no se refería a un prisionero con punta blanda integrada, sino a la pieza suelta, y que necesitaba una palabra para un plano.

33 respuestas no produjeron ningún acuerdo. «Shim» encabezó la votación y fue rebatido de inmediato, porque una galga ajusta una posición y un espaciador separa, y ninguna de las dos palabras expresa protección. Se propuso «washer». Alguien enlazó prisioneros de punta blanda, que era justo el producto que la pregunta había descartado. La sugerencia original más valorada fue inventar un nombre y escribir non-marring slug en el plano.

Qué dejar resuelto antes de poner el prisionero en el plano

• Indique la norma de la punta, no solo la longitud. ISO 4026, 4027, 4028 o 4029. La punta es la función y es lo único que el tamaño no implica.
• Diga qué recibe el eje. Un plano, un asiento, un agujero taladrado o nada. Tres de las cuatro puntas piden un elemento, y si el plano no lo muestra, alguien decidirá en el montaje.
• Pregunte de dónde sale la cifra de sujeción. No está en la ISO 898-5, así que procede de un ensayo de fabricante, y el material y la superficie del eje de ese ensayo forman parte del número.
• Compruebe la temperatura y la hipótesis de corrosión. Ambas están excluidas del campo de aplicación de la norma, y el acero de fácil mecanización tiene su propio límite, más bajo.
• Pregúntese si debería ser un prisionero. El hilo original enumeraba chavetas, estrías, collarines, pinzas y ajustes de interferencia por algo. Qué método de unión conviene a cada función se explica en cuándo no usar un tornillo.

Este artículo no pertenece a un solo paso de los seis: abarca varios o aparece después del montaje. Las decisiones se explican en el artículo inglés Specifying a screw.

Preguntas frecuentes

¿Qué clase tiene un prisionero de hexágono interior?

45H, y no hay alternativa. La ISO 898-5 enumera 14H, 22H, 33H y 45H, donde el número es una décima parte de la dureza Vickers mínima, y una nota a la tabla de propiedades mecánicas indica que las clases 14H, 22H y 33H no son para prisioneros de hexágono interior. Así que 45H, de 450 a 560 HV 10, es la única clase que puede llevar un prisionero de hexágono interior, y escribirla en un plano es registrarla, no elegirla.

¿Cuánta carga sujeta un prisionero en un eje?

La ISO 898-5 no lo dice, y el eje no aparece en ninguna parte. El único ensayo mecánico además de la dureza es un par de prueba para prisioneros de hexágono interior de clase 45H, realizado en un bloque de ensayo de al menos 50 HRC con rosca interior 5H, lo que mide el prisionero y no la unión. Las cifras de sujeción proceden de fabricantes que ensayan sus propios prisioneros contra sus propios ejes, de modo que el material, la dureza y la superficie del eje usados en ese ensayo forman parte de lo que significa el número.

¿Qué punta de prisionero debo usar?

Depende de cómo pueda quedar el eje después, y es una especificación distinta del tamaño. Las cuatro puntas son cuatro normas: ISO 4026 plana, ISO 4027 cónica, ISO 4028 de tetón e ISO 4029 de copa, equivalentes a DIN 913 a 916. La punta de copa muerde un eje liso y levanta un reborde; la cónica espera un asiento correspondiente; la de tetón va en un agujero o contra un plano y entonces transmite la carga por aplastamiento en lugar de por fricción; la plana marca menos y sujeta menos. Tres de las cuatro piden en el eje un elemento que debe figurar en el plano.

¿Puedo usar un prisionero inoxidable con la misma clase?

No dentro de este documento. La ISO 898-5 establece en su campo de aplicación que no se aplica a prisioneros que requieran resistencia a la corrosión, ni soldabilidad, ni tensiones de tracción especificadas, ni servicio fuera del intervalo de −50 a +300 °C. Un prisionero inoxidable se especifica en otro lugar, así que una designación 45H y una designación inoxidable no describen la misma norma.

¿Cómo se llama la pieza blanda que se pone bajo un prisionero?

No hay un término asentado. Un hilo que preguntaba exactamente eso recibió 33 respuestas y ningún acuerdo: «shim» encabezó y fue rebatido porque una galga ajusta una posición en lugar de proteger, se propusieron «spacer» y «washer», y la respuesta original más valorada fue escribir non-marring slug y definirlo en el plano. La razón es estructural, no lingüística. Las normas de puntas cubren el prisionero y nada entre el prisionero y el eje, así que la pieza no tiene una existencia normalizada de la que tomar un nombre.

Referencias

• ISO 898-5 — propiedades mecánicas de prisioneros y elementos de fijación roscados similares; la edición de 1998 leída aquí lleva el título «no sometidos a tensiones de tracción», capítulo 1 campo de aplicación, tabla 3 propiedades mecánicas y su nota sobre prisioneros de hexágono interior, apartado 6.3 y tabla 5 par de prueba
• ISO 4026 — prisioneros de hexágono interior con punta plana
• ISO 4029 — prisioneros de hexágono interior con punta de copa
• ISO 965-3 — diferencias para roscas de construcción, origen de la rosca 5H del bloque de ensayo en el ensayo de par de prueba

La edición de la ISO 898-5 leída aquí es la de 1998, a partir de la vista previa pública, que en este documento incluye completos el campo de aplicación, la tabla de propiedades mecánicas y el apartado del par de prueba. La edición vigente es de 2012 y su título habla de clases de dureza donde la de 1998 dice clases de resistencia; el contenido citado es el mismo, pero los números de apartado deben comprobarse con un ejemplar adquirido antes de incorporarlos a un procedimiento. Las cuatro normas de puntas, ISO 4026, 4027, 4028 y 4029, y sus equivalentes DIN 913 a 916, solo se confirmaron a nivel de catálogo; no se leyó su contenido, y la indicación de que la ISO 4027 vigente rebautiza su punta como cono truncado procede de la misma ficha de catálogo. Las consecuencias atribuidas a cada punta son práctica de ingeniería, no texto normativo, y se señalan como tales más arriba. En esta página no se da ninguna cifra de capacidad de sujeción porque no encontramos ninguna en una norma.