¿Qué se puede meter en un agujero donde el perno gira en vacío?

La pregunta, leída ochenta y tres mil veces

«¿Qué puedo usar como compuesto para apretar la rosca de un perno que gira en vacío?» se ha leído más de 83 000 veces en DIY Stack Exchange. El instinto es correcto: el perno gira y gira y nunca aprieta, así que hay que rellenar la holgura. Algo tiene que rellenarla.

Tres de los cuatro candidatos habituales no lo harán, y cada uno falla por una razón distinta que vale la pena conocer.

Fijador de roscas: las cifras miden el desenroscado

Un fijador de roscas anaeróbico cura hasta convertirse en un sólido adhesivo, así que hace algo más que añadir fricción. Pero fíjese en lo que su hoja técnica informa realmente. LOCTITE 243 en un par de acero M10 da un par de arranque de 22 N·m y un par predominante de 9 N·m. Esos valores proceden de ISO 10964, que plantea el ensayo como una comparación del efecto de fijación o bloqueo: el par de arranque es el par necesario para romper la unión y girar la tuerca por primera vez; el par predominante es la resistencia que continúa durante el desenroscado.

Ambos miden la resistencia a la rotación. Ninguno es una carga axial. Y las probetas de ese ensayo ni siquiera están asentadas contra una unión apretada, así que, para empezar, la cifra no contiene precarga alguna. ASTM D5363, que clasifica los anaeróbicos, declara abiertamente que no es para uso en diseño de ingeniería.

Cinta de PTFE: la cifra es presión de fluido

La cinta y el sellador de tuberías están especificados para sellar roscas de tubería cónicas y para actuar como lubricante antigripado durante el montaje. Una rosca cónica sella por interferencia de flancos, y la cinta rellena los pequeños caminos helicoidales que quedan en la cresta y el fondo para que el fluido no pueda avanzar por ellos.

Cuando la hoja técnica de un sellador dice 5000 psi, es la presión del sistema de fluido contra la que sella. No es una resistencia a la tracción ni al corte, ni una capacidad de arrancamiento de la rosca. No encontramos ninguna cifra de carga axial publicada para estos productos.

Y de aquí viene la intuición. Envolver con cinta una rosca de tubería de verdad hace que se note más apretada, así que la gente traslada esa experiencia. Pero esa firmeza es la interferencia de la rosca cónica más la cinta comprimida en la holgura — en una rosca métrica cilíndrica no hay conicidad que interfiera. Los fabricantes de racores tampoco recomiendan la cinta ni el sellador como método de estanqueidad en roscas cilíndricas; estas sellan con una junta, una junta tórica o una cara metálica.

Ese último punto tiene una fuente primaria, que no teníamos cuando se escribió esta página. El campo de aplicación de ISO 228-1 dice que sus roscas cilíndricas de tubería no son adecuadas como roscas de estanqueidad, y que un resultado estanco a presión debe obtenerse comprimiendo dos superficies de apriete fuera de la rosca con una junta entre ellas. Lo leímos, junto a la norma cuyo título es la misma frase sin la palabra «no», en la junta va fuera de la rosca.

Epoxi con carga metálica: mecanizable no es tener carga nominal

Las masillas generales con carga metálica suelen indicar que, una vez curadas, pueden taladrarse, roscarse y mecanizarse. Eso es una afirmación sobre la mecanizabilidad. Dice que el material mantendrá una forma de rosca bajo un macho. No dice lo que esa rosca aguantará bajo un perno.

No encontramos ninguna norma general que certifique que una masilla epoxi cualquiera, roscada después del curado, restablezca el grado de rosca original o la carga de prueba original. Si la hoja técnica no tiene una cifra de par o de arrancamiento para roscas reparadas, esa cifra no existe para ese producto.

La excepción, que es la parte útil

Ahora, la parte que nos impidió escribir «nada funciona».

Existen productos específicos para reparar roscas barridas, y publican una cifra. LOCTITE PC 3967 se vende expresamente como kit de reparación de roscas barridas y tabula, por tamaño, un par máximo recomendado para la rosca reparada:

Un kit comparable de Permatex añade un rango de temperatura de servicio de −54 a 149 °C. Observe también que PC 3967 es un éster de dimetacrilato y no el epoxi de dos componentes que la gente suele imaginar.

Así que la diferencia entre los productos que funcionan aquí y los que no, no es la química. Es si alguien ha publicado una cifra para este uso. Es una prueba que se puede aplicar en un taller, delante de una estantería, sin saber nada de química: ¿da la hoja técnica una cifra para roscas reparadas, en el tamaño que usted tiene?

Lo que esa cifra no es

Lea las cifras anteriores como lo que son: el par máximo de instalación recomendado por el propio producto. No son la carga de prueba de la rosca original, y no devuelven la unión a lo que suponía el plano. Las aplicaciones típicas que enumeran los fabricantes son cárteres de aceite, tapas de válvulas y carcasas de caja de cambios — funciones de sellado y retención, no estructura primaria.

La razón está en cómo se calcula la capacidad de una rosca en primer lugar. El manual de diseño de elementos de fijación de la NASA calcula el arrancamiento a partir de la resistencia al corte del material base, el diámetro medio de la rosca y la longitud efectiva de engrane. Cada uno de esos términos es metal. Una reparación que no repone metal tampoco repone esos términos — por eso las reparaciones adecuadas funcionan eliminando la rosca dañada del material base y creando una nueva completa, y por eso la carga acaba donde ahora esté el primer filete intacto.

Para qué sirve realmente el fijador de roscas está en fijador de roscas. Dónde encaja la elección de rosca en el orden general está en especificar un tornillo (en inglés).

Referencias

• ISO 10964 — adhesivos anaeróbicos: determinación de la resistencia al par (efecto de fijación o bloqueo)
• ASTM D5363 — clasificación de adhesivos anaeróbicos; declara que no es para uso en diseño de ingeniería
• Hojas técnicas de LOCTITE 243 y 277 — par de arranque y par predominante; holguras de unión controladas; corte pasador-collar para compuestos de retención
• Kit de reparación de roscas barridas LOCTITE PC 3967 — par máximo recomendado por tamaño
• Kit de reparación de roscas barridas de Permatex y datos del sellador de roscas de PTFE
• Swagelok — roscas cónicas frente a cilíndricas; métodos de estanqueidad
• NASA RP-1228 — Fastener Design Manual, cálculo del arrancamiento de rosca
• «What can I use as a thread tightener compound for a free-running bolt?», DIY Stack Exchange

Esta página explica lo que cubren y lo que no cubren las cifras publicadas de los productos. Para cualquier reparación real, el documento que rige es la hoja técnica de ese producto para su tamaño, material, temperatura y carga.

Este artículo trata el paso 2: rosca. El orden completo es sustrato, rosca, cabeza, accionamiento, acabado y documentación. El artículo inglés Specifying a screw explica por qué alterarlo genera retrabajo.

Preguntas frecuentes

¿Puede un fijador de roscas reparar una rosca barrida?

No según lo que clasifica su hoja técnica. Las cifras de los fijadores de roscas, como un par de arranque de 22 newton metro y un par predominante de 9 newton metro para LOCTITE 243 en M10, proceden de ISO 10964, que mide la resistencia al desenroscado y no una carga axial, en probetas que no están apretadas en una unión. ASTM D5363, que clasifica los anaeróbicos, declara que no es para uso en diseño de ingeniería. No se publica ninguna carga de prueba ni cifra de arrancamiento para una rosca reparada.

¿La cinta de PTFE hace que un perno suelto sujete?

No. La cinta y el sellador de tuberías están especificados para sellar roscas de tubería cónicas y evitar el gripado durante el montaje. Cuando un sellador indica una cifra como 5000 psi, es la presión de fluido contra la que sella, no una resistencia a la tracción o al corte. La razón por la que la cinta parece apretar una rosca de tubería es la interferencia de flancos de la rosca cónica, que una rosca métrica cilíndrica no tiene.

¿Puedo rellenar el agujero con epoxi metálico y roscarlo?

Las masillas generales con carga metálica suelen indicar que pueden taladrarse y roscarse una vez curadas, lo que es una afirmación sobre la mecanizabilidad y no sobre la capacidad de carga. No encontramos ninguna norma general que certifique que una masilla epoxi cualquiera, roscada después del curado, restablezca el grado de rosca o la carga de prueba originales. Si la hoja técnica no da un par para roscas reparadas, no existe para ese producto.

Entonces, ¿hay algo que funcione?

Sí. Los kits específicos de reparación de roscas barridas publican un par máximo recomendado para la rosca reparada por tamaño: LOCTITE PC 3967 indica 2,6 newton metro en M6, 5,1 en M8, 9,3 en M10, 21,8 en M12 y 173,8 en M25 con pernos de clase 8.8. Un kit comparable de Permatex añade un rango de servicio de menos 54 a 149 grados Celsius. La diferencia con los productos que no funcionan no es la química; es que alguien publicó una cifra para este uso.

¿Un kit de reparación restablece la resistencia original?

No, y las cifras no lo pretenden. Son el par máximo de instalación recomendado por el propio producto, no la carga de prueba de la rosca original. Las aplicaciones típicas enumeradas son cárteres de aceite, tapas de válvulas y carcasas de caja de cambios. El arrancamiento de rosca se calcula a partir de la resistencia al corte del material base, el diámetro medio de la rosca y la longitud efectiva de engrane, todas ellas propiedades del metal, así que una reparación que no repone metal no las restablece.