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Rosca barrida: qué lado falló en realidad
En resumen: «barrida» es una palabra para tres fallas distintas. Se cizalló la rosca del tornillo, se cizalló la rosca del agujero, o la huella de la cabeza se redondeó y ninguna rosca falló. Tienen causas distintas, corresponden a partes distintas y requieren soluciones distintas. La reparación a la que casi todos recurren primero — poner un tornillo más grande — destruye la evidencia necesaria para distinguirlas, y por eso la misma unión suele volver a fallar.
Tres fallas, una palabra
| Falla | Qué se ve | Dónde suele estar la causa |
|---|---|---|
| Rosca del tornillo cizallada | Filetes del tornillo aplanados o ausentes en parte de la longitud; la rosca del agujero se ve nítida | Especificación — clase de resistencia, combinación de materiales o un agujero demasiado ajustado |
| Rosca del agujero cizallada | Rosca del tornillo intacta; el tornillo gira libre y no aprieta | Longitud de rosca engranada o material base — normalmente muy pocos filetes en un material blando |
| Huella redondeada (cam-out) | La huella de la cabeza está redondeada; el tornillo sigue apretado y sigue sujetando | Atornillador, desgaste de la punta o norma de huella equivocada — la rosca no tiene nada |
La tercera es la que más se clasifica mal. Una huella redondeada da la sensación de que el tornillo falló, así que se reporta como defecto del tornillo — pero la unión está intacta y la causa está en la herramienta. Las huellas Phillips y JIS son casi idénticas a la vista y se comportan distinto bajo par, lo que produce exactamente esta queja. El inglés nombra las tres por separado, y por eso «stripped» no se traduce limpiamente en ninguna dirección.
Tres comprobaciones antes de reparar nada
- Saque el tornillo y mire su rosca con aumento. Crestas aplanadas en parte de la longitud significan que el tornillo se cizalló. Filetes nítidos y sin daño significan que no
- Enrosque a mano en el agujero un tornillo que se sepa bueno. Si entra sin resistencia y no aprieta, falló el agujero
- Mire la huella antes que cualquier otra cosa. Si está redondeada y el tornillo todavía sujeta, se trata de cam-out y la rosca es una pista falsa
Haga esto antes de taladrar, roscar o colocar un inserto, porque cada una de esas operaciones elimina las superficies que contienen la respuesta. Los cinco minutos invertidos aquí deciden si arregla esta unión o todas las uniones.
Entonces el agujero es la pieza defectuosa — salvo que muchas veces es el diseño funcionando
Una unión roscada se diseña a propósito para que un lado sea más débil, y el eslabón débil correcto es el tornillo, no el agujero: un tornillo cizallado cuesta un tornillo; una carcasa barrida cuesta la carcasa. La regla de diseño habitual es que el área de corte de la rosca supere holgadamente el área resistente del tornillo, con un factor de aproximadamente 2, para que una sobrecarga rompa la pieza barata.
- Si el agujero se barrió, esa relación no se alcanzó. Casi siempre se debe a la longitud engranada en un material base blando, no a un mal tornillo
- Profundidad no es engrane. Un agujero profundo con una parte roscada corta, o un chaflán que se come el primer filete, da menos filetes útiles de los que sugiere el plano
- Por debajo de M3 la aritmética no perdona. Un diámetro de engrane da menos filetes con paso fino, y perder un filete en un chaflán es una proporción mucho mayor del total
Cuál de las tres fallas posibles busca realmente la norma se explica en La tuerca tiene un solo número.
Cuatro causas, en el orden en que suelen ser la verdadera
- Exceso de par. La más común y la que menos se mide. Un atornillador ajustado a ojo o con un embrague sin calibrar entrega una dispersión, no un valor, y la fricción decide de entrada cuánto de ese par se convierte en fuerza de apriete
- Engrane insuficiente. Véase arriba: un problema del plano que solo aparece en producción
- Orificio piloto incorrecto. Demasiado ajustado, eleva el par de inserción hasta que el tornillo se cizalla; demasiado holgado, deja muy poco material para formar una rosca. El tamaño correcto es una ventana, no un número
- Desmontajes repetidos en una rosca formada por el tornillo. Un tornillo autorroscante o formador de rosca crea su rosca al entrar. Cada nuevo montaje la corta o deforma otra vez, y cada ciclo quita material que no vuelve: en plástico es el caso normal y no la excepción
La última es una decisión de diseño que se interpreta como un problema de mantenimiento. Si una unión se va a abrir más de unas pocas veces, una rosca formada por el propio tornillo es la elección equivocada, y ningún control de par lo resuelve.
Reparaciones y lo que cuesta cada una
| Reparación | Qué aporta | Qué cuesta |
|---|---|---|
| Tornillo más grande | La más rápida, no requiere nada nuevo | Destruye la evidencia, cambia el número de pieza y desplaza el eslabón débil — y cambiar el tornillo frente a cambiar la carcasa tiene su propia comparación de costos — la unión queda fuera de norma y sin documentar |
| Inserto de rosca de alambre | Restituye la medida de rosca original, a menudo más resistente que la rosca del material base | Requiere la broca y el macho correctos; la mayoría de las reparaciones fallidas se deben a una broca de medida errónea o a un agujero sin limpiar |
| Inserto macizo o sobremoldeado | La solución real para desmontajes repetidos, sobre todo en plástico | Requiere cambio de diseño y utillaje; no es una reparación en campo |
| Tornillo más largo, más engrane | Ataca la causa y no el síntoma | Solo es posible si hay profundidad disponible, y es un cambio que debe volver a verificarse |
Obsérvese que la reparación más rápida es la única que hace más difícil diagnosticar la próxima falla. No es un argumento para no usarla nunca; es un argumento para hacer primero las tres comprobaciones, de modo que la decisión se tome con la información y no en lugar de ella.
Antes de todo eso, la pregunta que la mayoría hace primero: ¿hay algo que se pueda verter dentro? Tres de los cuatro candidatos habituales están calificados para algo distinto de la carga.
La pregunta que evita la próxima falla
¿Cuántas veces se abrirá esta unión a lo largo de la vida del producto? Una vez, y una rosca formada por el tornillo sirve. Cinco veces, y está en el límite. Veinte, y un inserto siempre fue la respuesta correcta; el agujero barrido era solo cuestión de tiempo.
Si para resolverlo se cambia el propio tornillo, presupueste la nueva verificación antes del cambio: otra forma de rosca, otra longitud u otro recubrimiento cambian la fricción y, por tanto, la fuerza de apriete; es un cambio de la unión, no un simple reemplazo de pieza.
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
¿Cómo se sabe si se barrió el tornillo o el agujero?
Saque el tornillo y mire su rosca con aumento. Si las crestas están aplanadas o faltan en parte de la longitud, el tornillo se cizalló. Si la rosca del tornillo está nítida y sin daño, pero un tornillo que se sabe bueno gira libre en el agujero sin apretar, falló el agujero. Si la huella de la cabeza está redondeada mientras el tornillo sigue sujetando, no falló ninguna rosca: es cam-out, y la causa está en el atornillador.
¿Por qué se barre el agujero y no el tornillo?
Una unión roscada se diseña para que un lado sea el eslabón débil, y el eslabón débil correcto es el tornillo: un tornillo cizallado cuesta un tornillo, mientras que una carcasa barrida cuesta la carcasa. La regla habitual es que el área de corte de la rosca supere el área resistente del tornillo en un factor de aproximadamente 2. Si el agujero se barrió, esa relación no se alcanzó, normalmente por tener muy pocos filetes engranados en un material base blando y no por un tornillo defectuoso.
¿Es mejor un inserto de rosca de alambre que un tornillo más grande?
Para el diagnóstico y la documentación, sí. Un inserto de rosca de alambre restituye la medida de rosca original y a menudo es más resistente que la rosca del material base, así que el número de pieza y el plano siguen siendo válidos. Un tornillo más grande cambia la pieza, desplaza el eslabón débil y destruye las superficies necesarias para establecer qué falló, de modo que la misma unión suele volver a fallar sin registro de por qué.
¿Por qué los tornillos autorroscantes se barren tras unos pocos montajes?
Un tornillo autorroscante o formador de rosca crea su rosca al atornillarse. Cada nuevo montaje vuelve a cortar o deformar esa rosca, y cada ciclo quita material que no vuelve. Si una unión se va a abrir más de unas pocas veces durante la vida del producto, una rosca formada por el propio tornillo es la elección equivocada, y un inserto sobremoldeado o a presión siempre fue la correcta. El control de par no lo resuelve.
Referencias
- ISO 898-1 — Mechanical properties of fasteners made of carbon steel and alloy steel (clases de resistencia y cargas de prueba)
- Roy Mech — Screw thread stress area calculations (área resistente y área de corte de la rosca)
- Screw thread — Wikipedia
Consulta
¿Se barren roscas en producción y no sabe qué lado falla? Envíe fotografías del tornillo extraído, del agujero y de la huella de la cabeza, junto con el material base y el par de apriete. Esas tres fotografías suelen bastar para separar los tres casos, incluido el frecuente en que el tornillo no tiene nada y lo que debe cambiar es el ajuste del atornillador.
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