Pernos y tornillos: ¿cuáles son las diferencias?

Pernos vs tornillos

Si bien los pernos y tornillos tienen la misma función de sujetar múltiples componentes en los conjuntos mecánicos, presentan diferencias en diseño, instalación, características y otros aspectos. Estos sujetadores Implican roscas helicoidales en el cuerpo cilíndrico. La principal diferencia radica en que los pernos se instalan junto con las contratuercas, mientras que los tornillos crean sus propias roscas internas en el material.

Apretar la tuerca en roscas de pernos finos proporciona presión desde el extremo posterior para formar uniones, mientras que los tornillos necesitan destornilladores eléctricos para girarlos y fijarlos en los orificios de las piezas a unir. 

Comprender la diferencia entre pernos y tornillos es fundamental para decidir cuál puede proporcionar la mejor solución de fijación para su proyecto. 

En este artículo se hará un análisis comparativo de Pernos Vs Tornillos, incluyendo su diseño, características, instalación, usos, beneficios y limitaciones.

Empecemos.

¿Qué son los sujetadores de pernos? 

Esquema de But & Bolt

Primero, ¿qué es un perno? Bueno, es un tipo de fijación con rosca externa, con una sección de vástago liso, que sujeta varias piezas mediante tuercas y arandelas. Existen diferentes... tipos de pernos Se utilizan en la fabricación, como pernos hexagonales, de anclaje, de brida, de ojo y en U.

El forjado en caliente, el laminado de roscas y el mecanizado son algunas técnicas para fabricar los pernos. En particular, Fabricación de pernos con mecanizado CNC Es popular porque se pueden personalizar y ofrecer una excelente precisión y repetibilidad. 

Ahora, veamos las ventajas y desventajas de los pernos en accesorios y conjuntos en comparación con los tornillos.

¿Qué son los tornillos de fijación? 

Diagrama de tornillos

Primero, definamos un tornillo: es un sujetador roscado Diseñados para insertarse en un material, generalmente sin la tuerca. Los tornillos se introducen en el orificio de acoplamiento o directamente en el material con la ayuda de destornilladores. 

Los tornillos se utilizan para fijar piezas de metal, plástico, madera y materiales compuestos mediante la creación de roscas o enganchándose en las roscas internas del orificio. Son esenciales en el ensamblaje de maquinaria, muebles y carpintería, proporcionando una sujeción axial robusta de dos o más piezas. 

Ahora, veamos las ventajas y desventajas de los sujetadores de tornillos en la siguiente tabla: 

Pernos vs. tornillos: Diseño y características

Comparación de pernos y tuercas 

El diseño primario de pernos y tornillos tiene consideraciones similares, como la resistencia a la tracción, las cargas de flexión, los ciclos de fatiga, el tamaño de la rosca y el tipo de material. Por lo tanto, las normas ISO 965, 4017 e ISO 885:2000 son las referencias para el diseño.

Los pernos incorporan tuercas para sujetar firmemente las piezas. Requieren orificios de tamaño adecuado para su inserción y para aplicar la fuerza de sujeción. Por otro lado, se utilizan llaves inglesas y vasos para apretar tuercas y pernos.

Por otro lado, los tornillos no requieren tuercas para su fijación. En su lugar, se utilizan destornilladores manuales o eléctricos para introducir y roscar los agujeros pretaladrados o directamente en el material. 

Diseño de pernos

• Están diseñados para ensamblar piezas sin rosca con la ayuda de un orificio roscado o tuercas. 
• Un vástago parcialmente roscado está diseñado para un apoyo suave a lo largo del plano de corte. 
• Las opciones de diseño de cabeza para pernos incluyen hexagonal, brida, etc.  
• El control de apriete se considera con el uso del torque y ángulo aplicado correctos. 

Diseño de tornillo

• El tornillo se acopla directamente al material en agujeros pre-roscados o directamente en la superficie.
• El cuerpo completamente roscado mejora el área de enganche y mejora la fuerza de acoplamiento. 
• Las cabezas de los tornillos se pueden diseñar como planas, de cabeza alomada, redondas, de casquillo, etc.
• La cabeza contiene una característica avellanada o un perfil bajo para quedar al ras e insertar tornillos en el material. 

Pernos vs. tornillos: método de instalación 

Los pernos tienen un procedimiento de instalación algo más complejo que los tornillos. Fijan los componentes junto con las arandelas y las tuercas. Las arandelas evitan el contacto directo con la superficie y mejoran la distribución de la carga. Además, para la instalación, se requieren orificios pretaladrados o roscados en las piezas. 

Instalación de tornillos

Por otro lado, los tornillos son autorroscantes. Tras introducir un tornillo en un orificio o material, este corta la rosca interna y se asienta sobre la superficie de contacto. Por lo tanto, su instalación es mucho más sencilla.

Instalación de pernos 

1. Primero, taladre los agujeros en el componente de acoplamiento, asegurándose de que estén alineados para su fijación. 
2. Coloque el perno en los agujeros, asegurándose de que encaje perfectamente. 
3. Coloque una arandela, si es necesario. Luego, apriete el perno aplicando fuerza de apriete sobre la tuerca. Puede usar una llave manual o una llave inglesa.

Instalación de tornillos 

1. Primero, marque en el material dónde necesita insertar el tornillo si no hay un orificio pretaladrado. 
2. Si ya tiene un agujero, coloque el tornillo sobre él, asegurándose de la alineación entre las piezas acopladas.
3. Seleccione el destornillador adecuado según la geometría de la cabeza y aplique el torque correcto para introducir el tornillo en el material.
4. Continúe aplicando el torque hasta que el tornillo alcance la longitud deseada dentro del material. 

Pernos vs. tornillos: preferencias de aplicación 

usos de pernos y tornillos 

Los pernos proporcionan mayor resistencia a la unión que los tornillos. Son adecuados para aplicaciones de alta carga y servicio pesado que requieren desmontaje periódico para reparaciones y mantenimiento. 

Por otro lado, los tornillos son ideales para ensamblajes ligeros cuando solo se puede acceder a un lado para la unión. Son mucho más rápidos de instalar y se pueden utilizar para una amplia gama de materiales y aplicaciones. 

Aplicaciones de la fijación con pernos

• Construcción e Infraestructura: Los pernos soportan conexiones estructurales pesadas con una sujeción duradera y garantizan la seguridad. Por ejemplo, uniones de vigas de acero, construcción de puentes y pernos de anclaje. 
• Maquinaria industrial: Para uniones resistentes y fiables que garantizan la rigidez de las máquinas. Las máquinas se pueden desatornillar si es necesario. Por ejemplo, bases y bastidores de máquinas, carcasas, juntas prensadas, motores de automóviles, etc. 
• automotriz: Estos sujetadores automotrices Fabricar uniones de alta resistencia para lograr una conexión estable y reducir la vibración y la carga dinámica. Por ejemplo, en conjuntos de bloque de motor, sistemas de suspensión, pinzas de freno y paneles de carrocería.
• Aeroespacial: Usado como sujetadores aeroespaciales En aeronaves, drones y cohetes, para mayor seguridad y fiabilidad, ideal para unir componentes críticos, como conjuntos de tren de aterrizaje, sistemas hidráulicos, fuselajes, etc. 

Aplicaciones de la fijación con tornillos 

• Electrónica: Para una fijación rápida y unilateral, garantizando ligereza. Por ejemplo, para electrodomésticos, carcasas electrónicas, conectores eléctricos, etc. 
• Muebles y carpintería: Fuerte acoplamiento roscado en maderas y muebles. Por ejemplo, armarios, sillas, mesas, elementos modulares, etc. 
• Trabajos de chapa metálica: Para unir piezas delgadas de chapa metálica, como juntas de conductos, paneles metálicos, techos, molduras y carcasas de chapa metálica. 

Descubre más: Tipos de sujetadores para aeronaves

Factores a considerar al elegir entre pernos y tornillos 

La elección entre pernos y tuercas depende completamente de los requisitos de la aplicación y del escenario de montaje. Por lo tanto, debe considerar la finalidad de la fijación, la funcionalidad, la resistencia deseada, el entorno operativo y otros factores similares.

Elección de pernos y tornillos 

La siguiente lista explica con más detalle estos factores de selección:

• Capacidad de carga deseada: Tenga en cuenta la precarga y las cargas dinámicas que la unión debe soportar sin vibración excesiva ni desalineación. 
• Acceso para fijación: Los pernos requieren acceso por ambos lados para su instalación, mientras que los tornillos se pueden instalar con acceso por un solo lado. Por lo tanto, analice su situación y elija según sus necesidades.  
• Requisito de desmontaje: ¿Su conjunto requiere desmontaje frecuente para reparaciones y mantenimiento? En caso afirmativo, elija pernos. 
• Compatibilidad de materiales: Los pernos son los más adecuados para la fijación de metal con metal, mientras que los tornillos pueden ser los más adecuados para unir materiales diferentes. 
• Costo y volumen de producción: Los pernos pueden ser un poco caros para usos de livianos a medianos, mientras que los tornillos pueden ser una opción rentable si es necesario producir artículos ensamblados en grandes volúmenes. 

Papel de la selección de materiales para tornillos y pernos. 

El material de los tornillos influye directamente en el rendimiento y la fiabilidad de los productos o sistemas ensamblados. Es especialmente crítico en condiciones de funcionamiento extremas, como entornos marinos, húmedos y corrosivos.

Si el material del perno no es compatible con las piezas de ensamblaje y el entorno operativo, se reduce la resistencia e incluso puede provocar fallas y daños al material del tornillo. Por lo tanto, es fundamental elegir el material adecuado.

Las opciones de materiales más comunes son aleaciones de acero, acero inoxidable, aluminio, latón y PEEK. Sin embargo, según las necesidades, puede elegir entre una amplia gama de materiales. Por ejemplo, el titanio se utiliza a menudo para pernos personalizados en conjuntos estructurales de maquinaria.

Además, el recubrimiento también es importante; se pueden recubrir tornillos y pernos con zinc, níquel, cromo y otros materiales superiores para evitar la corrosión, el desgaste y la degradación del material.

Tabla de tamaños de rosca para pernos y tornillos 

Los diseñadores, ingenieros y mecánicos utilizan tablas de tamaños de roscas en el proceso de fabricación. Estas tablas ofrecen orientación sobre el diámetro del orificio para el taladrado, el tamaño de la rosca, el acoplamiento, etc. Además, estas tablas siguen la norma métrica ISO. 

La tabla incluye diferentes columnas que brindan información como paso, diámetro mayor, tamaño de broca, etc., para los tamaños correspondientes. 

Veamos un ejemplo.

Cortesía: Máquina aliada 

Consejos para el uso de pernos y tornillos

La resistencia de la unión y la calidad general del ensamblaje también dependen de la instalación. Cualquier desviación en la alineación entre las piezas acopladas puede causar diversos problemas e incluso afectar la integridad estructural. 

A continuación se ofrecen algunos consejos para instalar pernos y tuercas correctamente: 

• Elija el material adecuado: Seleccione el material de fijación con el recubrimiento deseado para el entorno operativo. Por ejemplo, recubrimiento de zinc para uso en exteriores. 
• Compromiso de hilo: Asegúrese de que el acoplamiento de la rosca sea mayor que el diámetro nominal antes de aplicar torsión a los tornillos y mientras fija las tuercas con el perno. 
• Par de apriete y lubricación correctos: Siga la especificación de torque del fabricante o una tabla de torque confiable y aplique lubricación para reducir la fricción. 
• Preparación del agujero: Perfore orificios guía precisos, desbarbe y utilice la holgura adecuada. Para pernos pasantes, utilice la holgura necesaria para que el perno se apoye en la tuerca y la arandela sin afectar los bordes.
• Control de sujeción arandelas planas para distribuir la carga y evitar incrustaciones, mientras que se utilizan métodos de bloqueo si hay mucha vibración

Recapitulación

En general, tanto los tornillos como los pernos son elementos de fijación esenciales en los conjuntos mecánicos. Sin embargo, tienen diferentes preferencias en cuanto a cuándo utilizarlos. Los pernos son ideales para uniones de alta resistencia y pueden utilizarse en aplicaciones de alta resistencia. Además, son fáciles de desmontar cuando sea necesario. Por otro lado, los tornillos son ideales para la fijación rápida de piezas en aplicaciones de carga ligera y media. 

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Preguntas Frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre un perno y una tuerca?

Un perno es un sujetador con roscas externas, mientras que una tuerca es el componente con rosca interna (hembra) que se acopla al perno para sujetarlo.

¿Cuál es la diferencia entre un tornillo, un perno y una tuerca? 

Los tornillos son elementos de fijación roscados que cortan o se acoplan a roscas internas para asegurar las piezas unidas, mientras que los pernos y las tuercas son componentes emparejados que sujetan las piezas al trabajar conjuntamente. 

¿Son los pernos más fuertes que los tornillos?

Normalmente, ¡sí! Pero la resistencia depende del tamaño del sujetador y del acoplamiento de la rosca. Para el mismo tamaño de tuerca y perno, el perno puede superar al tornillo.