MXPA06006768A - Tornillo de sujecion laminado en frio comprendiendo rosca cortante. - Google Patents

Tornillo de sujecion laminado en frio comprendiendo rosca cortante.

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Abstract

La invencion se relaciona con un tornillo de sujecion laminado en frio consistiendo de un acero al carbon de aleacion baja con un alto grado de deformacion segun las proporciones de diametro externo a diametro de nucleo de >1.2 y de paso a diametro externo de >0.23 comprendiendo una rosca cortante para atornillado en materiales, en particular sinteticos. El material de tornillo del tornillo de acero referido con una estructura ferritica contiene constituyentes adicionales con un contenido de carbono sustancialmente mayor que el carbono contenido en la ferrita. La estructura mixta referida tiene un contenido maximo de carbono de 0.42 por cientos por peso y un tamano de grano maximo que corresponde a al menos 2000 granos/mm2, preferentemente al menos 3000 granos/mm2 teniendo una tension residual que es impresa y mantenida por el proceso de laminado en frio.

Description

a saber, laminado en frió y tratamiento térmico, es mencionado brevemente en la publicación de patente europea (véase columna 4, lineas 39 a 49) . Adicionalmente, la publicación de patente alemana 27 54 870 manifiesta un tornillo de sujeción laminado en frió en que se presenta también un alto grado de deformación debido a la proporción de diámetro externo a diámetro de núcleo de 1.85 y la proporción de paso a diámetro externo de 0.45. Con relación al proceso de fabricación del tornillo, la publicación hace mención de laminado en frío y, como materia prima, acero al carbón con un contenido de carbono de hasta 0.35 por ciento. Una explicación de los fundamentos del proceso de fabricación del tornillo de sujeción laminado en frió descrito en lo precedente se encuentra en la serie de publicaciones "EJOT FORU 2, technical essays of September 1990". La publicación referida hace referencia en la página 2, columna en medio, a un equipo de tratamiento térmico usado para la producción de semejantes tornillos con que se someten los tornillos a tratamiento térmico para producir una calidad de material de 10.9. Tratamiento térmico, en estos contexto, quiere decir ' el tratamiento térmico de acero al carbón, siendo que en una tabla se especifica (véase página 7) que el acero al carbón es sometido a temple rápido, eventualmente con aditamentos (después del calentamiento), y revenido. Además, según la página 4, columna en medio, los tornillos de acero fueron endurecidos superficialmente con la finalidad de incrementar su resistencia, es decir, después de la conformación en frió (laminado en frió) los tornillos son sujetados a carbonitruración para incrementar el contenido de carbono en la superficie del tornillo (un método de endurecimiento superficial conocido) y a continuación a temple rápido directo y normalizado. En la página 5, columna en medio, se explica además, con referencia a la figura 4, que los tornillos con endurecimiento superficial sufren de un riesgo mayor de rotura que los tornillos sometidos sólo a tratamiento térmico a la calidad 10.9. En todo caso, por lo tanto, se explica que el tratamiento térmico de tornillos, es decir, su calentamiento, temple rápido y normalizado, era y es la característica principal del proceso de producción de semejantes tornillos. Esta enseñanza de la producción de los tornillos relevantes en el presente documento, a saber, el uso del método de tratamiento térmico consistiendo de calentamiento, temple rápido y normalizado, se confirma además en el articulo "Verbindungs-Trüffelschweine", publicado en KEM 1994, Abril, página 92. En este artículo se explica en la página 92: "También tornillos cortantes para conexiones de plástico son endurecidos superficialmente de acero o fabricados de acero inoxidable." Además de acero inoxidable, que es un acero de alta aleación y, como tal, no puede compararse con un acero al carbón de baja aleación y, consecuentemente, no se somete a tratamiento térmico, el punto de la remisión es que, tal como es el caso con el ensayo previamente referido, tornillos cortantes para conexiones de plástico deben producirse con acero y sometidos a tratamiento térmico posterior, es decir, al proceso de ser al menos calentados con temple rápido y normalizado subsiguiente, con la finalidad de satisfacer de esta _ manera los requerimientos de la experiencia práctica. Según la publicación de patente DD 2729873 Al, se ha propuesto, en asociación con la producción de la producción de elementos estándares de acero embutidos en frió, procesar el acero sin normalizado en máquinas automáticas de remachado en frió sin tratamiento térmico subsiguiente, siendo el punto que la tensión residual impresa en el acero por el conformado en frió sea mantenida en el acero. El objetivo de la invención es mejorar los tornillos descritos inicialmente con relación a su resistencia. Este objetivo se logra mediante un material de tornillo de acero con estructura ferritica y constituyentes adicionales con un contenido de carbono sustancialmente más alto que el carbono contenido en la ferrita, siendo que la estructura mixta referida tiene un contenido máximo- de carbono de 0.42 por cientos por peso y un tamaño máximo de grano que corresponde a al menos 2000 granos/mm2 preferentemente al menos 3000 granos/mm2, siendo que los constituyentes adicionales son, en forma individual o en combinación, proporciones de cementita esférica o martensita . Durante el laminado en frió, los granos de la estructura mixta son alargados mediante el conformado en frío generando en ellos una tensión de contracción que, a menos que se elimine mediante un tratamiento térmico subsiguiente, puede aprovecharse ventajosamente como fuerza de resistencia contra la aplicación de una fuerza externa al tornillo en el ensamble interconectado . El tamaño de los granos tiene un papel importante en el sentido de que el efecto de la resistencia obtenida como resultado del conformado en frío es particularmente grande cuando el tamaño máximo de grano es inferior a un valor que se presenta en el caso de al menos 2000 granos/mm2, preferentemente al menos 3000 granos/mm2 8DIN EN ISO 643, para EE. Uü. ASTM E 112) . La proporción de contenido de carbono en la estructura ferrítica y el los constituyentes adicionales puede ser, ventajosamente, aproximadamente 1:10.
El tornillo inventivo se basa también en el descubrimiento de que las tensiones residuales impresas en el material de tornillo durante el laminado en frío, y que tienen orientación axial en el tornillo, forman una tensión de compresión residual axial (tensión de contracción) que se aprovecha al aplicar carga al tornillo después de atornillarlo en material sintético, con la finalidad de aumentar su resistencia a la fatiga de la conexión baja carga dinámica en conexiones atornilladas (carga fluctuante) , ya que la tensión compresiva residual mantenida tiene orientación en dirección opuesta a las tensiones tensiles externas que se presentan durante la operación. Este efecto de mantener las tensiones impresas residuales/ tensiones compresivas residuales, que ha resultado ser decisivo para la resistencia especial del tornillo inventivo, es el resultado de la supresión deliberada del tratamiento térmico subsiguiente, es decir, calentamiento, temple rápido y normalizado, del tornillo laminado en frío que - y esto se ha pasado por alto por completo hasta ahora - quitaría la tensión residual que en lo precedente ha mostrado ser tan particularmente útil. Consecuentemente, el hecho que el proceso de producción del tornillo inventivo se termina inmediatamente después del laminado en frío sin tratamiento térmico adicional, da como resultado una simplificación sustancial del proceso de producción lo que proporciona además, como ya se ha mencionado, una resistencia particular al tornillo. A manera de constituyentes adicionales del tornillo de fijación · inventivo, se puede usar ventajosamente, en forma individual o combinada, proporciones de cementita esférica, perlita laminar, bainita o martensita. La proporción de contenido de carbono en la estructura ferritica y en las demás componentes puede seleccionarse ventajosamente con aproximadamente 1:10. Durante el laminado en frió se estiran los granos de la estructura mixta debido a la deformación en frió, siendo que se genera una tensión contractiva que, si no se destruye por el revenido posterior, puede aprovecharse de manera particularmente conveniente como fuerza de resistencia contra la acción de fuerzas externas sobre el tornillo en la unión. El tamaño de grano de los granos tiene un papel importante en esto debido a que el efecto de la generación de resistencia gracias a la conformación en frió se torna particularmente grande, cuando el tamaño de grano máximo se ubica debajo de un valor que se presenta a por lo menos 2000 granos/mm2, preferentemente al menos 3000 granos/mm2 (DIN EN ISO 643, para EE. üü. ASTM E 112) . Ventajosamente es posible mejorar el material de tornillo respecto a sus características de resistencia aún más mediante adiciones. Para esto existen las siguientes opciones de adicionar aditivos al material de tornillo en forma individual o en combinación discrecional. Se trata en esto de manganeso en 0.6 a 2.0 por cientos por peso, silicio en 1.2 por cientos por peso como máximo, cromo en 2 por cientos por peso como máximo, molibdeno en, 1 por ciento por peso como máximo, vanadio en 0.5 por ciento por peso como máximo, boro en 0.008 por cientos por peso como máximo, niobio en 0.15 por cientos por peso como máximo y titanio en 0.3 por cientos por peso como máximo.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Tornillo de fijación laminado en frió consistiendo de acero al carbón de aleación baja con un alto grado de deformación según las proporciones de diámetro externo a diámetro de núcleo de >1.2 y de paso a diámetro externo de >0.23, comprendiendo una rosca cortante para atornillado en materiales, en particular sintéticos, consistiendo de un material de tornillo con tensión residual que es impresa y mantenida por el proceso de laminado en frió, caracterizado por un tornillo de acero con una estructura ferritica y constituyentes adicionales con un contenido de carbono sustancialmente superior al contenido de carbono presente en la ferrita, siendo que la estructura mixta referida tiene un contenido máximo de carbono de 0.42 por cientos por peso y un tamaño de grano máximo que corresponde a al menos 2000 granos/mm2, preferentemente al menos 3000 granos/mm2, siendo que constituyentes adicionales son, en forma individual o combinada, proporciones de cementita en forma esférica o martensita.
2. Tornillo de sujeción según la reivindicación 1, caracterizado porque se adiciona al material de tornillo manganeso en un porcentaje de 0.60-2.0 por cientos por peso.
3. Tornillo de sujeción según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque se adiciona al material de tornillo silicio en un porcentaje máximo de 1.2 por cientos por peso.
4. Tornillo de sujeción según alguna de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se adiciona al material de tornillo cromo en un porcentaje máximo de 2 por cientos por peso.
5. Tornillo de sujeción según alguna de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se adiciona al material de tornillo molibdeno en un porcentaje máximo de 1 por ciento por peso.
6. Tornillo de sujeción según alguna de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se adiciona al material de tornillo vanadio en un porcentaje máximo de 0.5 por cientos por peso.
7. Tornillo de sujeción según alguna de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se adiciona al material de tornillo boro en un porcentaje máximo de 0.008 por cientos por peso.
8. Tornillo de sujeción según alguna de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se adiciona al material de tornillo niobio en un porcentaje máximo de 0.15 por cientos por peso.
9. Tornillo de sujeción según alguna de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se adiciona al material de tornillo titanio en un porcentaje máximo de 0.3 por cientos por peso.
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