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¿8.8 o A2-70? Lo que promete una clase de resistencia
En resumen: 8.8 no es una referencia de pieza, es una ecuación. La cifra a la izquierda del punto es una centésima parte de la resistencia nominal a la tracción en MPa; la cifra a la derecha es diez veces la relación entre límite elástico y resistencia a la tracción. Al multiplicarlas se obtiene el límite elástico nominal. El nombre de la clase indica, por tanto, los dos valores en torno a los que realmente se diseña una unión — y el sistema inoxidable, que parece la misma idea, solo codifica uno de ellos.
Por qué la designación está construida así
La ISO 898-1, apartado 5, define el símbolo directamente. El número a la izquierda del punto «indica 1/100 de la resistencia nominal a la tracción, Rm,nom, en megapascales». El número a la derecha «indica 10 veces la relación entre el límite elástico nominal y la resistencia nominal a la tracción» (traducción). La norma expone después la consecuencia con claridad: el producto de ambos da el límite elástico nominal en MPa.
Por eso una clase tiene dos cifras y no una. Un único número diría cuánto resiste el tornillo antes de romperse. Dos números dicen cuánto resiste antes de romperse y cuánto de eso se puede usar antes de que deje de recuperarse elásticamente. Una unión se mantiene por la fuerza de apriete que produce el tornillo al estirarse, así que la precarga que quiere el diseñador sale de la unión — la carga exterior, la rigidez, lo necesario para que no se separe ni deslice. Lo que aporta la clase de resistencia es el techo de ese deseo, y ese techo es el elástico, porque más allá del límite elástico el alargamiento no se recupera. La ISO 898-1 da por separado una tensión de prueba por el mismo motivo: para 10.9 es de 830 MPa frente a un límite elástico mínimo de 940 MPa, así que el valor con el que se calcula una unión no siempre es el que produce el nombre.
Así, 8.8 se lee: 800 MPa de resistencia nominal, relación de fluencia 0,8, por tanto 640 MPa de límite elástico nominal. 10.9 se lee 1 000 y 0,9, por tanto 900. No hace falta consultar nada para llegar hasta ahí, y ese es el sentido de la notación.
La tuerca que la acompaña lleva un solo número, y describe el perno: la tuerca tiene un número.
La otra letra que se lee como calidad está en un eje completamente distinto: la clase de producto no es un grado de calidad.
Nominal no es mínimo, y por encima de 8.8 dejan de coincidir
El nombre se construye con valores nominales, y la ISO 898-1 indica en una nota que existen «solo a efectos del sistema de designación». La columna con la que se diseña es la del mínimo, y las dos columnas no son iguales:
| Clase | Rm nom | Rm mín | Rp0.2 nom | Rp0.2 mín |
|---|---|---|---|---|
| 8.8 (d ≤ 16) | 800 | 800 | 640 | 640 |
| 8.8 (d > 16) | 800 | 830 | 640 | 660 |
| 9.8 (d ≤ 16) | 900 | 900 | 720 | 720 |
| 10.9 | 1 000 | 1 040 | 900 | 940 |
| 12.9 | 1 200 | 1 220 | 1 080 | 1 100 |
- En 8.8 y 9.8 la ecuación se cumple exactamente, y por eso la notación parece fiable la primera vez que se ve
- En 10.9 y 12.9 el mínimo queda por encima del nominal. A un tornillo 10.9 se le exige llegar a 1 040 MPa, no a 1 000, y a 940 MPa de límite elástico en lugar de 900
- 8.8 se divide en M16. Por encima de ese diámetro, el mismo marcado lleva un requisito más alto, así que «8.8» no es un único número en toda la gama de tamaños
La dirección es cómoda; el hábito, no. Usar 1 000 donde se quería una capacidad última a tracción es conservador, y ese es el caso en que se piensa al decir que la diferencia es inofensiva. Deja de serlo en cuanto el mismo número se usa como valor de prueba o de fluencia, que es otra propiedad, o en cuanto se fija una precarga tan baja que la unión pierde margen frente a la separación, el deslizamiento o la vibración. Leer el marcado como el valor es el hábito, y la siguiente sección es donde cuesta algo.
El sistema inoxidable no es el mismo sistema
La ISO 3506-1, apartado 5.3, define la clase de resistencia como «un número que corresponde a 1/10 de la resistencia mínima a la tracción» (traducción). Un número, que describe una propiedad. No contiene ninguna relación de fluencia, y ningún cálculo la producirá, porque la designación nunca llevó esa información.
| Clase | Tracción mín | Fluencia mín | Fluencia en % de la tracción |
|---|---|---|---|
| 8.8 (d ≤ 16) | 800 | 640 | 80 % |
| A2-70 / A4-70 | 700 | 450 | 64 % |
| A2-80 / A4-80 | 800 | 600 | 75 % |
| A2-50 / A4-50 | 500 | 210 | 42 % |
Esta es la sustitución que atrapa a la gente. Frente a 8.8, A2-70 cede un 12,5 % de resistencia a la tracción — 700 frente a 800, tan cerca que el cambio parece un error de redondeo. Cede un 30 % de límite elástico: 450 frente a 640. Y el límite elástico es el valor a partir del cual se fijó la precarga, así que la unión pierde mucha más capacidad de apriete de lo que sugiere la comparación de titular.
A2-50 es el caso extremo de lo mismo. Su límite elástico es el 42 % de su resistencia a la tracción. El inoxidable austenítico no puede endurecerse por temple y revenido como un tornillo de acero al carbono, así que las clases superiores se alcanzan por deformación en frío — la ISO 3506-1 describe la clase 70 como endurecida por deformación y remite la clase 50 al estado de recocido de solución. No se trata de que un número cause el otro, sino de que una familia con otra vía de endurecimiento no tiene motivo para situar el límite elástico donde lo sitúa una familia templada y revenida. Así que «un inoxidable de resistencia parecida» es una afirmación sobre una sola columna de una tabla, y la letra y el número responden de todos modos a dos preguntas sin relación.
Entonces, la clase superior — y ahí es donde se da la vuelta
Subir el número compra resistencia y gasta otras cosas, y la ISO 898-1 registra el coste en la misma tabla:
- La ductilidad baja. El alargamiento mínimo tras rotura es del 12 % en 8.8, el 9 % en 10.9 y el 8 % en 12.9. Una unión que tenga que sobrevivir a un sobreapriete puntual o a una carga de impacto depende de la parte de la curva que se está cediendo
- Aparece un techo de dureza superficial. Solo 10.9 y 12.9 lo tienen, en 390 y 435 HV 0.3. Va unido al ensayo de carburación y comprueba que la superficie no se haya endurecido más que el núcleo por un proceso involuntario — la advertencia de la norma sobre fragilización y fatiga se refiere a eso, no a una regla general de que las superficies más duras sean peores
- El recubrimiento deja de ser una elección libre. La ISO 4042 exige tres condiciones a la vez para la fragilización por hidrógeno interna — alta resistencia o dureza, tensión de tracción e hidrógeno absorbido — y dice que la susceptibilidad aumenta con la dureza. Su tabla para elementos de fijación según la ISO 898-1 traza después dos líneas por clase: por debajo de 10.9, sin verificación complementaria ni horneado; en 10.9, verificación o ensayo de producto, o ambos, con horneado a elección del fabricante; en 12.9, verificación o ensayo, o ambos, y horneado
10.9 es la clase en la que se decide algo por usted. La norma deja la cuestión del horneado al fabricante, de modo que dos proveedores pueden ser conformes y enviar piezas procesadas de forma distinta. Es algo que hay que preguntar en lugar de dar por hecho, y lo que se pide es el registro del proceso. Tenga en cuenta que las durezas de ahí no son estas: la ISO 4042 parte de la dureza especificada del elemento de fijación, con umbrales en 360 y 390 HV, mientras que el 390 de la fila anterior es un techo de dureza superficial de otra norma que por casualidad comparte la cifra.
Nada de esto va en contra de 10.9 cuando la unión lo necesita. Va en contra de recurrir a ella como margen de seguridad, que es precisamente cuando se suele recurrir a ella.
La otra mitad de esa decisión es el par que llega con la clase. De dónde saca sus números una tabla de pares indexada por clase, y qué pasa cuando llega a la caja la clase equivocada, se explica en el par salió de la clase.
El cero que nadie explica
Ambas normas usan un cero inicial con el mismo significado. 08.8 es un elemento de fijación con las propiedades de material de 8.8 pero capacidad de carga reducida; A2-070 es el equivalente inoxidable. No es una errata ni una variante de la clase — es el marcado que indica que la tabla de cargas completa no se aplica, normalmente porque la geometría no puede desarrollarla.
Conviene saberlo porque es fácil pasarlo por alto. Una pieza marcada 08.8 junto a una marcada 8.8 parece la misma clase con un carácter de más.
Desarrollado en el caso en que más se encuentra — qué es el 80 por ciento y qué no es: marcado 08.8.
Qué aclarar antes de que la clase entre en el plano
- ¿Con qué valor se diseña la unión? Si la respuesta es «la resistencia», no está aclarado — tracción y límite elástico son requisitos distintos y solo uno de ellos limita la precarga. Cuánto de ella sobrevive después es una cuestión de longitud apretada
- ¿Es un cambio de resistencia o de corrosión? Pasar de 8.8 a A2-70 es ambas cosas, en direcciones opuestas, y el material base y el entorno van antes que la clase en el orden habitual (en inglés) justamente por eso
- Por encima de 8.8, ¿quién se ocupa de la cuestión del recubrimiento? La clase y el acabado dejan de ser elecciones independientes en cuanto sube la dureza
- ¿El certificado da los valores o repite la clase? Un documento que indica la clase le dice lo que se pidió, no lo que se midió
Este artículo trata el paso 6: documentación. 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
¿Qué significan los dos números de 8.8?
Los define la ISO 898-1, apartado 5. El número a la izquierda del punto es una centésima parte de la resistencia nominal a la tracción en MPa, así que 8 significa 800 MPa. El número a la derecha es diez veces la relación entre el límite elástico nominal y la resistencia nominal a la tracción, así que 8 significa una relación de 0,8. El producto de ambos da el límite elástico nominal: 800 × 0,8 = 640 MPa. La designación es una ecuación y no un código de catálogo, por eso se puede leer la clase de un tornillo sin tabla.
¿Equivale A2-70 a 8.8?
No, y las cifras de tracción hacen que la diferencia parezca menor de lo que es. A2-70 tiene una resistencia mínima a la tracción de 700 MPa frente a 800 en 8.8, un 12,5 % menos. Su límite convencional de elasticidad al 0,2 % mínimo es de 450 MPa frente a 640, un 30 % menos. La precarga se fija a partir del límite elástico, así que una unión diseñada para 8.8 pierde bastante más capacidad de apriete de lo que sugiere la comparación a tracción.
¿Por qué A2-70 no indica su límite elástico?
Porque la designación inoxidable no lo codifica. La ISO 3506-1 define la clase de resistencia como un número que corresponde a una décima parte de la resistencia mínima a la tracción, y nada más. El sistema del acero codifica una relación de fluencia en la segunda cifra; el sistema inoxidable no tiene segunda cifra que la lleve. El límite elástico hay que leerlo en la tabla, no calcularlo a partir del nombre.
¿Un tornillo 10.9 tiene siempre 1000 MPa?
No. 1 000 MPa es el valor nominal con el que se construye el nombre, y la ISO 898-1 indica en una nota que los valores nominales existen solo a efectos del sistema de designación. La resistencia mínima a la tracción exigida a un elemento de fijación 10.9 es de 1 040 MPa, y el límite convencional de elasticidad al 0,2 % mínimo es de 940 MPa en lugar de los 900 que da la ecuación. En 8.8 y 9.8 los valores nominales y mínimos coinciden, lo que explica en parte que la discrepancia de más arriba pase inadvertida.
¿Qué significa un cero inicial en una clase de resistencia?
Capacidad de carga reducida. La ISO 898-1 establece que un cero adicional a la izquierda de la designación indica un elemento de fijación con las propiedades de material de la clase pero con capacidad de carga reducida, así que 08.8 tiene las propiedades de 8.8 sin la tabla de cargas completa. La ISO 3506-1 usa la misma convención para el inoxidable, con marcados como A2-070. Es un marcado propio, no un error de impresión ni una subclase.
¿Una clase de resistencia más alta es siempre más segura?
No automáticamente. El alargamiento mínimo tras rotura baja del 12 % en 8.8 al 9 % en 10.9 y al 8 % en 12.9, así que se cambia ductilidad por resistencia. La ISO 898-1 introduce además en 10.9 y 12.9 un techo de dureza superficial de 390 y 435 HV 0.3, que va unido al ensayo de carburación y comprueba que la superficie no se haya endurecido más que el núcleo por un proceso involuntario. Y el recubrimiento deja de ser una elección libre: la ISO 4042 no exige horneado por debajo de 10.9, lo deja al fabricante en 10.9 junto con una verificación complementaria o un ensayo de producto, y exige ambas cosas en 12.9.
Referencias
Consulta
¿No sabe si un cambio de clase es un cambio de resistencia o de corrosión? Envíe la designación actual, la unión en la que va y lo que intenta corregir. La mayoría de las sustituciones que nos piden cotizar responden a una de esas dos preguntas mientras cambian en silencio la otra — y cuál de las dos sea decide si hay que volver a ensayar algo.
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