Una tuerca para soldar no tiene clase de resistencia

La clase 9 ya no está en la norma

La ISO 898-2 enumera las clases de resistencia de las tuercas, y la cuarta edición de 2022 recoge 04, 05, 5, 6, 8, 10 y 12. La lista de cambios al principio de esa edición lo dice sin rodeos: la clase de resistencia 9 se ha eliminado por completo. La introducción da el motivo, una necesidad del mercado inexistente o en descenso, y también el reemplazo: las clases 5 y 9 se sustituyen por las clases 6 y 10, respectivamente.

Así que una tuerca marcada con 9 no es incorrecta, procede de la edición anterior, y la clase a la que corresponde hoy es 10, no 8. Eso importa si alguien busca un sustituto en mitad de una investigación. Qué clases existen, qué promete cada número y cuándo se permite la sustitución se explica en La tuerca tiene un solo número (en inglés).

Lo que especifica en su lugar la norma de tuercas para soldar

La ISO 21670 cubre las tuercas hexagonales para soldar con brida, de M5 a M16. Si se lee su capítulo de condiciones técnicas de suministro, se encuentra una pieza especificada sobre un eje completamente distinto.

• Primero, la soldabilidad. El acero está limitado a un 0.25% de carbono y a un carbono equivalente del 0.53%, calculado como C más Mn/6 más (Cr+Mo+V)/5 más (Ni+Cu)/15. No se permite el acero de fácil mecanización.
• El temple y revenido es opcional, y con tope. El ejemplo de designación de la propia norma es Weld nut ISO 21670 - M10 - St, y detalla lo que significa: de acero, sin temple y revenido, apta para usarse con un perno o tornillo de clase de resistencia 10.9. Una tuerca templada y revenida añade QT a la designación, y entonces la dureza no debe superar 300 HV. El carbono que permitiría una dureza mayor es justamente el que el límite de soldabilidad ya ha consumido.
• La resistencia aparece como carga de prueba, no como clase. La tabla 2 da un valor por tamaño: 14 800 N en M5, 60 300 N en M10, 88 500 N en M12, 164 900 N en M16. El método de ensayo se toma de la ISO 898-2. El sistema de clases, no.
• La rosca es 6G. No 6H. Clase de producto A, rosca según ISO 724 con clase de tolerancia 6G según ISO 965-3. Lo que controla cada letra y cada número se explica en Clases de tolerancia de rosca (en inglés).
• Se suministra sin recubrimiento, y cualquier protección contra la corrosión que aplique el fabricante no debe perjudicar la soldabilidad. Así que aquí no se da la conversación habitual sobre recubrimientos electrolíticos. Lo que un recubrimiento suele costar en ajuste de rosca se trata en Recubrimiento y tolerancia de rosca.
• El marcado es la marca del fabricante. Ese es todo el requisito, en la cara opuesta a la brida, desde M5. No hay marcado de clase, porque no hay clase. Lo que significa una marca de clase cuando la hay se explica en Una marca es una declaración, no un certificado.

El ensayo de conformidad elimina la soldadura

Una línea del capítulo de propiedades mecánicas vale el precio de la norma. La tuerca debe cumplir la carga de prueba de la tabla 2, ensayada según la ISO 898-2, y a continuación: en caso de litigio, los resaltes de soldadura se eliminarán antes del ensayo.

Hay que leerlo como una afirmación sobre lo que cubre el valor. La carga de prueba se verifica en una tuerca que no está unida a nada, a la que antes se le han mecanizado los resaltes que la convierten en tuerca para soldar. Caracteriza la rosca y el cuerpo. No dice nada de la unión que usted construyó realmente. La soldadura, la chapa, el agujero y el calor quedan todos fuera del valor, y ninguno aparece en el capítulo de propiedades mecánicas.

No es un defecto de la norma. Es la única forma de obtener un valor repetible. Pero sí significa que una carga de prueba citada de un catálogo no es una promesa sobre una tuerca montada en su pieza, del mismo modo que la clase de una tuerca es una afirmación sobre la tuerca y no sobre cuánta rosca retiene realmente su material base; de eso trata Cuando el material base no puede ser la tuerca.

¿Y la teoría del tratamiento térmico?

Es la hipótesis natural y merece una respuesta directa, porque las normas le ponen delante dos obstáculos y ninguno es evidente.

El primero es que la pieza por defecto no tiene tratamiento térmico que perder. El ejemplo de designación de la ISO 21670 describe la tuerca para soldar de acero normal como sin temple y revenido, y QT es lo que hay que pedir expresamente. Si la tuerca de la línea es la versión por defecto, la soldadura no puede haber revenido una estructura martensítica que nunca existió. Y si es la versión QT, el tope es 300 HV, así que el margen que podría caer la dureza es pequeño desde el principio.

El segundo obstáculo está en el ensayo al que todos recurren. La ISO 898-2 explica que la ISO 18265 no ofrece ninguna correlación entre dureza y resistencia a la tracción para el acero en estado de acritud, típico de las tuercas forjadas en frío sin temple y revenido. Para esas tuercas, la dureza mínima es solo informativa y no es criterio en caso de litigio. La máxima, 334 HV, es la obligatoria, y existe para detectar un procesado no previsto que haría frágil la tuerca. Enviar piezas fallidas a un control de dureza puede, por tanto, devolver una cifra que no resuelve nada, y la versión útil de ese mismo ensayo es la que busca un valor demasiado alto.

Nada de esto demuestra que la soldadura fuera inocente. Dice que la hipótesis tiene que replantearse antes de poder ponerse a prueba, y que el ensayo obvio quizá no pueda responderla. Cómo leer una rosca barrida para saber qué falló realmente se explica en Roscas barridas, y la mitad bruñida de un flanco arrancado tiene su propia lectura en Por qué se gripa el inoxidable (en inglés).

Un perno con clase da la respuesta contraria a la misma sospecha, porque ahí el temple y revenido es exactamente lo que describe el número de clase, y la norma fija para ello una temperatura mínima de revenido. Lo que decide la discusión en cualquiera de las dos piezas es si alguna vez estuvo en el estado que supone el argumento.

La tabla que nadie abre

La ISO 21670 termina con las dimensiones de conexión, y esta es la parte que decide en silencio si un montaje de tuerca para soldar está siquiera dentro de la norma. Cada tamaño de rosca recibe un espesor de chapa mínimo y máximo y un diámetro de agujero H11.

El máximo es el que sorprende. Una tuerca para soldar M12 está especificada para una chapa de entre 1,5 y 3,0 mm. Si se coloca en un soporte de 6 mm porque el soporte está ahí, los parámetros de soldadura, el aplastamiento de los resaltes y el camino del calor quedan todos fuera de lo que suponen las dimensiones. El agujero también importa: es una holgura para el piloto de centrado, y un agujero H11 es una especificación, no lo que haya dejado el láser.

Qué resolver antes de poner la tuerca para soldar en el plano

• Cite la norma, no la clase. Una tuerca para soldar pedida por clase pide algo que la ISO 21670 no otorga. La designación que sí otorga tiene la forma Weld nut ISO 21670 - M12 - St, y el sufijo QT es una decisión aparte que lleva asociado un tope de 300 HV.
• Compruebe la chapa con la tabla 3. Los dos extremos del intervalo, no solo el delgado.
• Pregunte en qué se basa la cifra de par. La ISO 21670 da una carga de prueba y ningún par, y la ISO 898-2 dice en su campo de aplicación que no especifica propiedades de par ni de fuerza de apriete. Cualquier especificación de apriete para una unión soldada vino de otra parte, y vale la pena nombrar esa otra parte.
• Pregunte si la carga de prueba se verificó con los resaltes eliminados. La norma dice que eso es lo que ocurre en un litigio, así que es el estado que describe el valor.

Este artículo no pertenece a un solo paso de los seis: abarca varios o aparece después del montaje. Las decisiones se explican en el artículo inglés Specifying a screw.

Preguntas frecuentes

¿Existe la tuerca de clase 9?

Existió. La ISO 898-2:2012 incluía la clase de resistencia 9 y la cuarta edición de 2022 la eliminó por completo, alegando una necesidad del mercado en descenso. La misma introducción indica la sustitución: las clases 5 y 9 se reemplazan por las clases 6 y 10, respectivamente. Así que una tuerca marcada con 9 es una pieza de una edición anterior, no una pieza no conforme, y la clase a la que corresponde hoy es la 10.

¿Por qué una tuerca para soldar tiene carga de prueba pero no clase de resistencia?

Porque los dos requisitos tiran en sentidos opuestos. Una clase de resistencia por encima de las clases bajas se alcanza con carbono y tratamiento térmico, y la ISO 21670 limita el carbono al 0.25% y el carbono equivalente al 0.53% para que la tuerca pueda soldarse. Luego especifica la resistencia directamente como carga de prueba por tamaño y admite una versión templada y revenida opcional con la dureza limitada a 300 HV. La resistencia se expresa como una carga, no se deduce de una clase.

¿La soldadura destruye el tratamiento térmico de una tuerca para soldar?

Antes hace falta la designación. La ISO 21670 describe la tuerca para soldar de acero normal como sin temple y revenido, así que en una pieza por defecto no hay estructura martensítica que el calor de la soldadura pueda revenir. Si la pieza es la versión QT, la norma limita la dureza a 300 HV, de modo que el margen que se puede perder es estrecho. Eso no exime al proceso de soldadura de causar un fallo, pero sí significa que la hipótesis de la pérdida del tratamiento térmico no puede darse por supuesta y debe demostrarse para la pieza concreta.

Enviamos tuercas fallidas a un ensayo de dureza. ¿Nos dirá algo?

Puede, pero lea primero lo que dice la ISO 898-2 sobre los límites. En las tuercas sin temple y revenido, que es lo que suelen ser las tuercas forjadas en frío de gran serie, la dureza mínima es solo informativa y explícitamente no es criterio en caso de litigio, porque la ISO 18265 no recoge ninguna correlación entre dureza y resistencia a la tracción para el acero con acritud. El máximo de 334 HV es el límite obligatorio y existe para detectar un procesado que haya vuelto frágil la tuerca. Así que una lectura baja demuestra menos de lo que se espera y una alta, más.

¿Podemos poner una tuerca para soldar M12 en una chapa de 6 mm?

No dentro de la ISO 21670. Su tabla de dimensiones de conexión especifica para M12 un espesor de chapa de 1,5 a 3,0 mm junto con un agujero de 14,8 mm H11. Una chapa más gruesa no da automáticamente una unión más resistente, porque el aplastamiento de los resaltes y el camino del calor que supone el diseño han cambiado. Si la chapa tiene que ser más gruesa, es una decisión que debe tomarse con el proceso de soldadura, no leyendo el catálogo de tuercas.

Referencias

• ISO 21670:2014 — Fasteners, hexagon weld nuts with flange; 4.2 material y carbono equivalente, 4.3 clase de tolerancia 6G, 4.4 carga de prueba y eliminación de resaltes, 4.5 suministro sin recubrimiento, capítulo 5 designación, capítulo 6 marcado, capítulo 7 y tabla 3 dimensiones de conexión
• ISO 898-2:2022 — tuercas con clases de resistencia especificadas; capítulo 1 campo de aplicación, incluida la exclusión de la soldabilidad, e introducción sobre la eliminación de la clase 9 y sobre la dureza de las tuercas sin temple y revenido
• ISO 965-3 — roscas métricas ISO de uso general, desviaciones para roscas de construcción (origen de la clase de tolerancia 6G)
• ISO 18265 — materiales metálicos, conversión de valores de dureza (citada por la ISO 898-2 para explicar por qué la correlación no vale en estado de acritud)

Ambos documentos ISO se leyeron en los PDF de vista previa públicos, que en la ISO 21670:2014 incluyen completas las condiciones técnicas de suministro y las dos tablas, y en la ISO 898-2:2022 el campo de aplicación, el prólogo y la introducción, pero no las tablas de propiedades. El contenido de los capítulos citado aquí procede de esas páginas; cualquier dato de las tablas de la ISO 898-2 debe comprobarse en un ejemplar comprado. La ISO 21670 cubre solo tuercas hexagonales para soldar con brida. Las tuercas cuadradas para soldar, las tuercas para soldar sin brida, las tuercas autoclinchables y las tuercas remachables son documentos aparte con sus propias reglas de material y dimensiones, y ninguna de las cifras de esta página se les aplica. Los números de catálogo de la ISO 965-3 y la ISO 18265 no se cotejaron con una segunda fuente.