SECRETARIA DE COMERCIO

Y

FOMENTO INDUSTRIAL

NMX-H-019-1996

INDUSTRIA SIDERURGICA – REQUISITOS MECÁNICOS PARA SUJETADORES ROSCADOS INTERNAMENTE (TUERCAS) CON

VALORES ESPECIFICOS DE CARGA DE PRUEBA – ESPECIFICACIONES

SIDERURGICAL INDUSTRY – MECHANICAL PROPERTIES OF FASTENERS – NUTS WITH SPECIFIC PROOF LOAD VALUES –

SPECIFICACTIONS

DIRECCION GENERAL DE NORMAS

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PREFACIO En la elaboración de la presente Norma Mexicana participaron las siguientes instituciones y empresas: - CAMARA NACIONAL DE LA INDUSTRIA, DEL HIERRO Y DEL ACERO - CHRYSLER DE MEXICO, S. A. - COMITE TECNICO DE NORMALIZACION NACIONAL DE LA INDUSTRIA

SIDERURGICA - FORD MOTOR COMPANY, S.A. - GENERAL MOTORS DE MEXICO, S.A. DE C.V. - HOOVER MEXICANA, S.A. DE C.V. - INDUSTRIAS MABE, S.A. DE C.V. - INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica - LAMINADORA MEXICANA DE METALES S. A. DE C. V. - TELEINDUSTRIAS ERICSSON, S.A. - TORNILLOS ESPECIALES DE MEXICO, S. A - TRANSMISIONES Y EQUIPOS MECANICOS, S.A. DE C.V. - TORNILLOS RASSINI S.A. DE C.V. - UNBRAKO MEXICANA, S.A DE C.V.

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INDICE DEL CONTENIDO

Número del Capítulo 1 Objetivo y campo de aplicación 2 Referencias 3 Designación 4 Especificaciones 5 Métodos de prueba 6 Marcado 7 Apéndice R 8 Bibliografía 9 Concordancia con normas internacionales

Apéndice informativo

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INDUSTRIA SIDERURGICA – REQUISITOS MECÁNICOS PARA SUJETADORES ROSCADOS INTERNAMENTE (TUERCAS) CON VALORES ESPECIFICOS DE

CARGA DE PRUEBA – ESPECIFICACIONES

SIDERURGICAL INDUSTRY – MECHANICAL PROPERTIES OF FASTENERS – NUTS WITH SPECIFIC PROOF LOAD VALUES – SPECIFICACTIONS

1 OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACION 1.1 Esta Norma Mexicana establece los requisitos mecánicos que deben cumplir las

tuercas con valores de carga de prueba específicos. - Con diámetro de rosca nominal hasta 39 mm. - Con rosca IS0 triangular con diámetros y pasos conforme a lo especificado en la

Norma Mexicana NMX-H-050 (ver 2 Referencias). - Con tolerancia para la rosca 6 H, conforme a lo especificado en la Norma

Mexicana NMX-H-050 (ver 2 Referencias). - Con requisitos mecánicos específicos. - Con altura nominal igual o mayor a 0,5 D. - De acero al carbono o de baja aleación. Esta norma no es aplicable a tuercas especiales, tales como: - Acoplamiento de seguridad (ver la norma internacinal

indicada en el apéndice informativo). - Soldabilidad - Resistencia a la corrosión. - Resistencia a temperaturas mayores de + 300° C ó menores

de -50° C.

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NOTAS 1 Las tuercas fabricadas con acero de fácil maquinado (serie 11XX y 12XX) no deben

usarse a temperaturas mayores de + 250° C. 2 Para productos especiales, tales como tuercas para tornillos estructurales de alta

resistencia y tuercas con rosca en sobremedida para usarse en tornillos galvanizados por el proceso de inmersión en caliente ver las normas particulares de producto para valores apropiados.

3 En ensambles, con roscas que tengan tolerancias más amplias que 6 g/6H existe un

mayor riesgo de barrido. 4 Actualmente no se han normalizado las tuercas con rosca de paso fino; sin embargo,

como una solución transitoria, el usuario debe considerar adecuado el empleo de una clase de resistencia más alta que la recomendada para rosca gruesa. Por ejemplo usar una tuerca de la clase 12 para tornillos de clase 10,9.

5 En el caso de roscas que tengan tolerancias de rosca mayores de 6H debe

considerarse una disminución en la resistencia al barrido, indicada en la tabla 1.

TABLA 1.- Carga de prueba según la tolerancia de la rosca

Tamaño de rosca % de la carga de prueba, para la tolerancia de roscas Mayor de Hasta 6H 7H 6G

- - - M 2.5 100 - - - 95.5 M 2.5 M 7 100 95.5 97 M 7 M 16 100 96 97.5 M 16 M 39 100 98 98.5

2 REFERENCIAS Esta norma se complementa con las siguientes Normas Mexicanas vigentes: NMX-B-116 Industria siderúrgica–Determinación de La duerza Brindell en materiales metálicos Método de prueba – NMX-B-118 Determinación de la dureza Vickers en materiales metálicos NMX-B-119 Industria siderúrgica – dureza Rockwell y superficial en productos de hierro

y acero – Método de prueba

NMX-H-024 Tuercas hexagonales de acero, grados A y B.

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NX-H-036-2 Sujetadores – discontinuidades superficiales - Parte 2: Tuercas.

NMX-H-050 Roscas métricas ISO – selección de dimensiones para tornillos y tuercas de 1 mm a 39 mm de diámetro. NMX-Z-021 Sistemas ISO de límites y ajustes (tolerancias y desviaciones). 3 DESIGNACION 3.1 Tuercas con altura nominal ≥ 0,8 D (altura efectiva de la rosca ≥ 0,6 D) Las tuercas con estas dimensiones se designan por un número que indica la clase de resistencia máxima del tornillo con el cual deben ensamblarse. 3.1.1 Las fallas de los sujetadores roscados debidas a un sobreapriete, pueden ocurrir como fractura en el vástago del tornillo o barrido de la tuerca y/o tornillo; la fractura en el vástago es repentina y por ello fácilmente detectada, el barrido es gradual y debido a esto se dificulta detectarlo, con lo que se corre el riesgo de dejar ensambles de tornillos parcialmente deteriorados; por esto, es deseable diseñar cnexiones roscadas de tal forma, que su falla sea siempre un fractura en el vástago, pero desafortunadamente por las muchas variables que intervienen en el barrido (resistencia de la tuerca y del tornillo, tolerancias de la tuerca, dimensiones entre caras y otras), las tuercas tendrían que ser inconvenientemente gruesas para garantizar este tipo de fallas en todos los casos. Conforme a lo indicado en la tabla 2, un tornillo ensamblado con una tuerca de la clase apropiada, tiene por objeto proporcionar un ensamble capaz de ser apretado empleando la carga de prueba del tornillo, sin que ocurra el barrido en la rosca. Sin embargo cuando se aplique un apriete mayor a la carga de prueba el diseño de la tuerca tiene por objeto asegurar por lo menos, un 10 % de sobreapriete, en los ensambles

TABLA 2.- Sistema de designación de tuercas con alturas Nominales ≥ 0,8 D

Para ensamblarse con tornillos de: Tuercas Clase de la tuerca Clase de resistencia En diámetros Estilo 1 Estilo 2

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En diámetros 4 3.6, 4.6, 4.8 > M 16 > M16 - -

3.6, 4.6, 4.8 ≤ M 16 5 5.6, 5.8 Todos

≤ M 39 - -

6 6.8 Todos ≤ M 39 - - 8 8.8 Todos ≤ M 39

8.8 Todos 9 9.8 ≤ M 16

- - ≤ m 16

10 10.9 Todos ≤ M 39 - - 12 12.9 Todos ≤ m 16 ≤ M 39

NOTA 6- En general, las tuercas de una clase de resistencia más alta pueden reemplazar a las de menor clase. Esto es aconsejable para un ensamble que tiene un esfuerzo mayor al esfuerzo de fluencia o al esfuerzo de carga de prueba. 3.2 Tuercas con altura nominal ≥ 0,5 D y < 0,8 D (altura efectiva de rosca ≥ 0,4 D y < 0,6 D) Las tuercas con estas dimensiones se designan por una combinación de 2 números: el primero indica que la capacidad de carga de un conjunto tornillo-tuerca es reducido, en comparación con la capacidad de carga de un mandril endurecido y también en comparación con el ensamble tuerca-tornillo descrito en 3 1; el segundo, indica el esfuerzo de carga de prueba sobre un mandril endurecido. La capacidad de carga efectiva no sólo está determinada por su propia dureza y la altura efectiva de rosca, sino también por la resistencia a la tensión del tornillo con la tuerca que se ensambla. En la tabla 3 se indica el sistema de designación y los esfuerzos de prueba de las tuercas. Las cargas de prueba se indican en la tabla 5. En la tabla 7 se indica una guía para determinar la resistencia mínima al barrido esperada en las uniones, cuando las tuercas se ensamblan con tornillos de diferentes clases de resistencia.

TABLA 3.- Sistema de designación y esfuerzos de prueba para Tuercas con alturas nominales ≥ 0,5 D y < 0,8 D

Clase de resitencia de la tuerca

Esfuerzo de carga de prueba nominal, en MPa

Esfuerzo de carga de prueba real, en Mpa

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04 400 380 05 500 500

4 ESPECIFICACIONES 4.1 Materiales 4.1.1 El acero para la fabricación de las tuercas debe cumplir con la composición química

indicada en la tabla 4.

TABLA 4.- Composición química

Composición química en el análisis de producto, en %

Clase de resistencia de la tuerca

C max Mn min P max S max 4, 5, 6 (7) - - 0.50 - - 0.060 0.150

8, 9, 04 (7) 0.58 0.25 0.060 0.150 10 (8) 05 (8) 0.58 0.30 0.048 0.058 12 (8) - - 0.58 0.45 0.048 0.058

NOTAS

7 Amenos que se acuerde otra cosa entre fabricante y comprador, las tuercas de estas clases de resistencia pueden fabricarse con aceros de fácil maquinado. En tales casos se permiten los siguientes contenidos máximos.

8 Si es necesario, para mejorar las propieddaes mecánicas de las tuercas, pueden agregarse otros elementos de aleación.

4.1.2 Las tuercas de las clases de resistencia 5,8 (> 16), 10 y 12, deben ser templadas y revenidas. 4.2 Propiedades mecánicas 4.2.1 Cuando se prueban conforme a lo indicado en 5, las tuercas deben cumplir con las propiedades mecánicas establecidas en la tabla 5.

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4.2.2 Valores para la carga de prueba Los valores de carga de prueba se indican en la tabla 6. El área de esfuerzos nominal se calcula como sigue:

donde: As es el área de esfuerzo nominal; d2 es el diámetro, de paso básico de la rosca exterior; d3 es el diámetro menor de la rosca exterior, H

H d3 = d1 - ;

6 d1 es el diámetro menor básico de la rosca exterior; H es la altura del triángulo fundamental de la rosca. 4.2.3 Cargas de falla para tuercas con altura nominal de 0,5 D Los valores de cargas de falla dados como guía en la tabla 7, se aplican a tornillos de diferentes clases de resistencia. El barrido del tornillo es la falta esperada para tornillos de clase de resistencia baja, mientras que el barrido de la tuerca debe esperarse en tornillos de clase de resistencia alta.

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TABLA 5.- Propiedades mecánicas (rosca gruesa)

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Continuación TABLA 5.- Propiedades mecánicas (rosca gruesa)

Concluye

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TABLA 5.- Propiedades mecánicas (rosca gruesa)

NOTAS 9 Tuercas estilo 1 (ver tabla 10 para valores de longitud o altura de tuerca).

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10 Tuercas estilo 2 (ver tabla 10 para valores de longitud o altura de tuerca) 11 La dureza mínima es obligatoria únicamente para tuercas tratadas térmicamente y tuercas grandes sometidas a carga de prueba. Para todas las demás tuercas la dureza mínima se indica únicamente como guía.

TABLA 6.- Valores para la carga de prueba (rosca gruesa)

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TABLA 7.- Cargas de falla

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Esfuerzo mínimo en el centro del tornillo cuando ocurre el barrido, Mpa Para tornillos con clase de resistencia

Clase de resistencia de la tuerca

Esfuerzo de prueba de carga de la tuerca

6.8 8.8 10.9 12.9 04 380 260 300 330 350 05 500 290 370 410 480

5 METODOS DE PRUEBA 5.1 Prueba de carga Este método debe usarse cuando la capacidad del equipo de prueba lo permita y debe ser el método de arbitraje para tamaños ≥ M 5. La tuerca debe ensamblarse sobre un mandril de prueba endurecido y roscado, conforme a lo indicado en las figuras 1 y 2. Para efectos de arbitraje, el método de tensión axial es decisivo. La carga de prueba debe aplicarse siempre a la tuerca en la dirección axial y debe mantenerse, dicha carga, durante 15 s. La tuerca debe resistir la carga sin fallar por barrido o ruptura y debe poderse remover (o desensamblar) con los dedos (a mano) después de que la carga ha cesado. Si la rosca del mandril sufriera daños durante la prueba, ésta debe repetirse. Puede ser necesario el uso de una llave manual para aflojar la tuerca y este aflojamiento es permitido siempre y cuando sólo se gire de este modo media vuelta como máximo y que después pueda desensamblarse con los dedos. La dureza del mandril de prueba debe ser de 45 Rockwell C, mínimo. Los mandriles deben ser roscados dentro de la clase de tolerancias 5 h y 6 g, excepto que la tolerancia del diámetro mayor debe ser la cuarta parte de la tolerancia del intervalo 6 g del lado mínimo. 5.2 Prueba de dureza Para la inspección de rutina, la prueba de dureza debe realizarse sobre una de las caras de asiento de la tuerca y su valor debe ser el promedio de tres mediciones espaciadas a 120° cada una. En caso de discrepancia, la prueba de dureza debe realizarse sobre una sección longitudinal, a través del eje de la tuerca y las impresiones de dureza deben localizarse lo más cerca posible del diámetro mayor de la rosca de la tuerca. La prueba de dureza Vickers debe ser la de arbitraje y cuando sea práctico, debe aplicarse una carga de DV 30. Si se usa la prueba de dureza Brinell o Rockwell, la conversión de durezas se especifica en la Norma Mexicana NMX-B-119 (ver 2 Referencias).

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La prueba de dureza Vickers debe realizarse conforme a lo especificado en la Norma Mexicana NMX-B-118 (ver 2 Referencias). La prueba de dureza Brinell debe realizarse conforme a lo especificado en la Norma Mexicana NMX-B-116 (ver 2 Referencias). La prueba de dureza Rockwell debe realizarse conforme a lo especificado en la Norma Mexicana NMX-B-119 (ver 2 Referencias).

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FIGURA 1.- Prueba de tensión axial

FIGURA 2.- Prueba de compresión axial

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5.3 Acabado superficial

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Para el acabado superficial se debe consultar la Norma Mexicana NMX-H-036-2 (ver 2 Referencias). 6 MARCADO 6.1 Simbología Los símbolos de marcado deben ser los indicados en las tablas 8 y 9.

TABLA 8.- Símbolo de marcado para tuercas conforme al inciso 3.1

NOTA 12- El marcado no puede reemplazarse con la marca del fabricante

TABLA 9.- Marcado para tuercas conforme al inciso 3.2

6.2 Identificación Las tuercas hexagonales deben marcarse con el símbolo de designación de la clase de resistencia indicada en el inciso 3.

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El marcado debe llevarse a cabo en todas las clases de resistencia y en diámetros desde M 5 Debe hacerse en uno de los lados o en la superficie de apoyo de la tuerca para su identificación, en bajo relieve (ver figura 3 y figura 4). Las marcas en alto relieve deben colocarse en el chaflán.

FIGURA 3.- Marcado con símbolos de resistencia

FUGURA 4.- Marca con sistema modificado (carátula de reloj)

En ningún caso las marcas en bajo relieve deben sobresalir de la superficie de apoyo de la tuerca. 6.3 Marcado de tuercas con rosca izquierda Las tuercas con rosca izquierda deben marcarse como se indica en la figura 5, sobre una cara de asiento de la tuerca, en bajo relieve. Las marcas de identificación son obligatorias para tuercas con diámetros de M 5 y mayores.

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Se permite una forma del marcado, para roscas izquierdas, conforme a lo indicado en la figura 6.

FIGURA 5.- Marcas para identificación de rosca izquierda

FIGURA 6.- Marcado alternativo para roscas izquierdas

donde: s es la distancia entre cargas. 6.4 Marcado alternativo El marcado alternativo está permitido como se indica en los incisos 6.1 a 6.3 y debe ser a opción del fabricante. 6.5 Marcas de identificación del fabricante El marcado con el nombre o símbolo del fabricante debe llevarse a cabo en todos los productos con marcado, conforme a lo indicado en el inciso 6.2. 7 APENDICE A

TABLA 10.-Altura de tuercas hexagonales

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Altura de tuercas

Estilo 1 Estilo 2 Diámetro de rosca

Ancho entre

caras mm Min mm Max mm

Altura/diámetro nominal

Min mm Max mm

Altura/diámetro nominal

M5 8 4.4 4.7 0.94 4.8 5.1 1.02 M6 10 4.9 5.2 0.87 5.4 5.7 0.95 M7 11 6.14 6.50 0.93 6.84 7.20 1.03 M8 13 6.44 6.80 0.85 7.14 7.50 0.94 M10 16 8.04 8.40 0.84 8.94 9.30 0.93 M12 18 10.37 10.80 0.90 11.57 12.00 1.00 M14 21 12.1 12.8 0.91 13.4 14.1 1.01 M16 24 14.1 14.8 0.92 15.7 16.4 1.02 M18 27 15.1 15.8 0.88 16.9 17.6 0.98 M20 30 16.9 18.0 0.90 19.0 20.3 1.02 M22 34 18.1 19.4 0.88 20.5 21.8 0.93 M24 36 20.2 21.5 0.90 22.6 23.9 1.00 M27 41 22.5 23.8 0.88 25.4 26.7 0.99 M30 46 24.3 25.6 0.85 27.3 28.6 0.95 M33 50 27.4 28.7 0.87 30.9 32.5 0.98 M36 55 29.4 31.0 0.86 33.1 34.7 0.96 M39 60 31.8 33.4 0.86 35.9 37.5 0.96

8. BIBLIOGRAFIA ISO-898-2-1992 Mechanical properties of fasteners Part 2: nuts with specified proof Load values – Coarse thread NMX-008-1993 Sistema General de Unidades de Medida. 9 CONCORDANCIA CON NORMAS INTERNACIONALES Esta norma no concuerda con ninguna norma internacional por no existir referencia alguna al momento de su elaboración.

APENDICE INFORMATIVO

En tanto no se elabore la Norma Mexicana correspondiente, debe consultarse la siguiente norma extranjera

NMX-H-019-1996

IS0-2320-1983 Prevailing torque-type steel hexagon

nuts mechanical and performance properties.

México, D. F., a 19 de Marzo de 1997 LA DIRECTORA GENERAL DE NORMAS

CARMEN QUINTANILLA MADERO