Pernos de carro:definición, dimensiones, tipos, grados, torsión, usos y comparación de pernos de tracción
Los pernos de carro son un sujetador común en carpintería y construcción. Sus ventajas únicas de diseño e instalación los convierten en una opción práctica para muchos proyectos. Este artículo cubre la definición de perno de carro, las dimensiones disponibles, los grados, las propiedades mecánicas, el torque recomendado, los usos típicos y cómo se comparan con los tirafondos.
¿Qué es un perno de carro?
Un perno de carro es un tipo de sujetador que se usa comúnmente en proyectos de construcción y carpintería. Presenta una cabeza lisa y redondeada y una parte inferior plana, con un cuello cuadrado justo debajo de la cabeza. Este diseño único permite insertar el perno a través de la madera y evita que gire cuando se aprieta una tuerca en el lado opuesto.
La parte superior redondeada de un perno de carro lo hace menos abrasivo para materiales como el plástico, lo que resulta útil al cubrir una superficie que debe permanecer lisa. La sección cuadrada debajo de la cabeza muerde la madera, manteniendo el perno en su lugar y evitando que gire al apretar o aflojar la tuerca.
¿Por qué se llama perno de carro?
Los pernos de carro reciben su nombre por su uso en los marcos de los vagones. Los marcos de madera fueron perforados con agujeros cuadrados, que son compatibles con el cuello cuadrado de los pernos de carro. Aunque todavía se conocen como pernos de carro, se utilizan en diversas aplicaciones que requieren la fijación de madera a metal.
Estructura de perno de carro
- Cabeza:normalmente, los pernos de carro tienen una cabeza redonda, aunque existen estilos de cabeza plana. La cabeza redonda proporciona un acabado suave y de perfil bajo y evita que el perno se pueda agarrar y girar fácilmente desde arriba.
- Cuello:Justo debajo de la cabeza hay un cuello cuadrado o acanalado (según el diseño). Esta sección juega un papel crucial en la instalación, ya que encaja en un orificio cuadrado pretaladrado o muerde la madera o el metal para evitar que el perno gire mientras se aprieta la tuerca.
- Vástago y roscas:el vástago debajo del cuello está parcial o totalmente roscado, según la longitud del perno y la aplicación. El paso de rosca unificado es el más común y la longitud mínima de la rosca suele ser el doble del diámetro del perno más una fracción adicional basada en la longitud del perno.
- Materiales y acabados:los pernos de carro están disponibles en varios materiales, incluido acero con bajo o medio carbono y acero inoxidable (como 18-8.304) y, a menudo, están chapados en zinc, galvanizados o fabricados con acero aleado para grados superiores.
Propósito del perno de carro:¿para qué se utilizan los pernos de carro?
Los pernos de carro son especialmente útiles para sujetar madera a marcos metálicos o para unir dos piezas de madera. A menudo se eligen para proyectos en los que la cabeza del perno estará cubierta o donde el acceso a la cabeza es limitado. Por ejemplo, al construir una casa con aros, se pueden utilizar pernos de carro para fijar la madera a una estructura de metal, y sus cabezas lisas ayudan a evitar daños a cualquier cubierta de plástico.
El cuello cuadrado debajo de la cabeza del perno de carro está diseñado para encajar perfectamente en un orificio previamente perforado en la madera. Cuando se aprieta la tuerca, el cuello cuadrado se introduce en la madera, creando una hendidura y fijando el perno en su lugar. Este diseño permite una fijación segura sin la necesidad de sujetar la cabeza del perno con una llave o casquillo, ya que la parte superior lisa y redondeada no se puede agarrar.
Los pernos de carro funcionan bien con maderas contrachapadas de calidad, como el abedul o el arce del Báltico, e incluso con maderas blandas como el pino en muchas situaciones. Sin embargo, no se recomiendan materiales como MDF, ya que es posible que no sujeten el cuello cuadrado con la suficiente seguridad.
Aplicaciones de pernos de carro:¿dónde utilizar pernos de carro?
Los pernos de carro son ideales para situaciones en las que no se puede alcanzar la cabeza del perno, como instalaciones elevadas o lugares donde se cubrirá la cabeza. También se prefieren para aplicaciones que involucran abrazaderas o perillas, donde el perno debe permanecer en su sitio mientras se aprieta la abrazadera o la perilla. Por lo tanto, es posible que los pernos de carro no siempre sean el centro de atención, pero son componentes esenciales en innumerables estructuras y productos que se encuentran en la vida diaria.
Construcción en madera y proyectos exteriores
Los pernos de carro se usan comúnmente en estructuras de madera como terrazas, cercas, equipos de juegos infantiles y muebles de jardín. Su cabeza lisa en forma de cúpula evita que se enganche y reduce el riesgo de lesiones, mientras que el cuello cuadrado bloquea el perno en su lugar y evita la rotación durante la instalación. Esta característica es particularmente útil en aplicaciones donde solo se puede acceder a un lado del sujetador.
Montaje de Maquinaria y Equipos
En el mundo de la maquinaria y los equipos, los pernos de carro proporcionan una fijación confiable para marcos, paneles y componentes. Su capacidad para crear conexiones seguras y resistentes a las vibraciones los hace adecuados para su uso en maquinaria agrícola, sistemas transportadores y equipos industriales.
Estructuras y fabricación de metal
Los pernos de carro también se emplean en estructuras y fabricación de metal, especialmente cuando se unen paneles de madera a soportes de metal o se unen componentes metálicos que requieren una cabeza redondeada de perfil más bajo. El cuello cuadrado garantiza que el perno permanezca estacionario mientras se aprieta la tuerca desde el lado opuesto.
Muebles y gabinetes
Debido a su aspecto limpio y acabado, los pernos de carro se utilizan a menudo para ensamblar muebles, gabinetes y bancos de trabajo. El cabezal liso se puede dejar expuesto o empotrado en la superficie para lograr un acabado al ras, contribuyendo tanto a la función como a la estética de la pieza.
Aplicaciones de seguridad e infraestructura pública
En los espacios públicos, los pernos de carro se encuentran frecuentemente en bancos de parques, parques infantiles y pasamanos. El cabezal a prueba de manipulaciones y el diseño robusto los convierten en una opción confiable para instalaciones donde la seguridad y la durabilidad son prioridades.
Juntas temporales y permanentes
Los pernos de carro son adecuados tanto para uniones temporales como permanentes. Son fáciles de instalar y quitar, lo que permite su mantenimiento o reemplazo cuando sea necesario. Esta flexibilidad es valiosa en la construcción, donde pueden ser necesarios ajustes o desmontaje.
Instalación de pernos de carro:¿cómo utilizar los pernos de carro?
Para instalar un perno de carro, comience perforando un agujero en la madera que coincida con el diámetro del perno. Por ejemplo, si está utilizando un perno de carro de 1/2 pulgada, taladre un orificio de 1/2 pulgada. El orificio debe ser lo suficientemente grande para que pasen los hilos, de modo que el cuello cuadrado pueda presionar la madera y evitar que el perno gire.
Si desea que la cabeza del perno quede debajo de la superficie de la madera, puede crear un orificio avellanado con una broca Forstner. Este orificio de fondo plano permite empotrar el cabezal, logrando un acabado al ras.
Una vez que haya perforado el orificio, inserte el perno de carro y golpéelo suavemente con un martillo para asentar el cuello cuadrado en la madera. Coloque una arandela y una tuerca en el lado opuesto, luego apriete la tuerca. Al hacer esto, la cabeza se introducirá en la madera, manteniendo todo firmemente en su lugar. El perno no debe girar al apretar o quitar la tuerca, gracias al agarre del cuello cuadrado en la madera.
Los pernos de carro están disponibles en varias longitudes, generalmente en incrementos de media pulgada, para que pueda elegir el tamaño adecuado para su proyecto. Si se utiliza un perno más largo, cualquier exceso se puede cortar después de la instalación.
Calificaciones de pernos de carro
Los pernos vienen en una variedad de grados, clases y clasificaciones de resistencia. El grado de un perno refleja la composición, resistencia y dureza del material. Los pernos de carro también están disponibles en varios de estos grados en el mercado, lo que influye en sus aplicaciones adecuadas y en su rendimiento general.
Pernos de carro de grado 1 (307A)
En el extremo inferior del espectro está el grado 1, también conocido como 307A. Están hechos de acero con bajo a medio carbono y son bastante blandos, con una dureza medida en la escala Rockwell B. Su resistencia a la tracción está entre 33.000 y 60.000 psi. Lo único que se garantiza con estos pernos es que un imán se adherirá a ellos y se hundirán si se caen al agua. Estos se encuentran en la parte inferior del cañón para los grados de pernos y cuestan alrededor de un dólar cada uno por un perno de rosca de seis pulgadas y media pulgada. El apriete recomendado para este tamaño con hilos secos es de 32 libras-pie. Bajo carga, pueden soportar hasta aproximadamente 84 libras-pie antes de fallar, lo cual es el resultado del vuelco del hilo debido al material más blando.
Pernos de carro de grado 2
Los pernos de grado 2 equivalen a los de clase métrica 5.8 o inferior. Estos son algunos de los pernos más comunes y económicos que puedes encontrar en una ferretería, a menudo sin marcas en la cabeza. Por lo general, tienen una capa de zinc blanco brillante, pero se pueden vender en varios acabados. Los pernos de grado 2 son más fuertes que los de grado 1, pero aún se consideran en el extremo inferior para aplicaciones de resistencia.
Pernos de carro de grado 5 (clase 8,8 métrico)
Grado 5. o clase métrica 8.8. Los pernos son el tipo más común que se encuentra en los vehículos y están hechos de acero con medio carbono, a veces tratados para mayor resistencia. Estos pernos tienen tres líneas en la cabeza o una marca de 8,8 para roscas métricas. Sus índices de resistencia en psi son aproximadamente el doble que los de los pernos de grado 1. Para un perno de 13 hilos y media pulgada, el ajuste recomendado es de 75 libras-pie. Estos pernos pueden soportar hasta 165 libras-pie antes de ceder y su dureza comienza en la escala Rockwell C (normalmente 25-34 HRC).
Pernos de carro de grado 8 (clase 10,9 métrico)
Pernos grado 8, similar a la clase métrica 10.9. son una opción popular para aplicaciones de alta resistencia. Estos pernos están hechos de acero al carbono medio o acero aleado y alcanzan una resistencia a la tracción de 150.000 psi. Por lo general, tienen marcas de seis líneas en la cabeza o 10,9 para pernos métricos y, a menudo, vienen con un acabado de zinc amarillo. El torque recomendado para un perno de 13 hilos y media pulgada es de 106 libras-pie y pueden soportar hasta 213 libras-pie antes de fallar. Su dureza oscila entre 33 y 39 HRC.
Pernos de carro clase 12.9 y grado 9
Los pernos de clase 12.9 (y su equivalente SAE, grado 9) se encuentran entre los sujetadores de mayor resistencia comúnmente utilizados, con clasificaciones de 170 000 a 180 000 psi. Estos pernos suelen ser tornillos de cabeza hueca en lugar de pernos de cabeza hexagonal y pueden tener el sello 12,9 o venir sin marcas. El par de apriete recomendado es de 125 libras-pie y son capaces de soportar hasta 230 libras-pie en las pruebas. Su dureza suele medir entre 39 y 44 HRC.
Pernos de carro Bowmalloy
Los pernos Bowmalloy, clasificados como grado 9 por algunos proveedores, tienen una resistencia a la tracción de 200.000 psi. Están hechos de acero de aleación totalmente endurecido y los pernos más grandes pueden tener una "B" en la cabeza o una insignia única en tamaños más pequeños. Los pernos Bowmalloy se encuentran en el extremo superior en términos de resistencia y dureza, con valores de alrededor de 45 HRC. Estos pernos pueden aumentar la tensión rápidamente y resistir el estiramiento o el redondeo de la rosca bajo un alto impacto.
Pernos de carro de acero inoxidable (18-8. 304)
Pernos de carro de acero inoxidable, a menudo clasificados como 18-8. Por lo general, están hechos de acero inoxidable 303 o 304. Se utilizan principalmente para resistir la corrosión, especialmente en ambientes marinos. La resistencia mínima es de 65 000 psi, pero los valores típicos pueden oscilar entre 100 000 y 150 000 psi, colocándolos en el rango de grado 2 hasta más de grado 5. Estos pernos son más caros que los pernos de grado 8, pero es posible que no siempre igualen su resistencia. Su dureza suele estar en el extremo inferior, a menudo por debajo del rango mensurable de la escala Rockwell C.
Tabla de grados de pernos de carro (material, resistencia a la tracción, dureza, usos)
Aquí hemos elaborado una tabla para presentar brevemente los grados de pernos de carro, cada uno de los cuales se adapta a requisitos específicos de resistencia, dureza, resistencia a la corrosión y costo.
Tipos de pernos de carro
Al igual que otros sujetadores de pernos, los pernos de carro vienen en diferentes grados, con diferentes cabezas, cuellos y roscas diseñados para satisfacer diferentes necesidades. Los siguientes son los tipos de pernos de carro más comunes actualmente en el mercado:
- Perno de carro con cabeza redonda y cuello cuadrado:diseño estándar, utilizado en madera o metal.
- Perno de cuello corto:diseñado para usarse en láminas de metal donde un cuello estándar crearía una obstrucción.
- Perno de cuello acanalado:presenta nervaduras en lugar de un cuadrado para resistir el giro en materiales más blandos como madera o plástico.
- Perno de carro con cuello de aleta:se utiliza en madera contrachapada delgada, con dos aletas en lugar de un cuello cuadrado o acanalado.
- Perno de carro de cabeza plana y cuello cuadrado:ofrece un perfil más bajo debido a su cabeza plana, comúnmente utilizado en aplicaciones donde se necesita un acabado al ras.
- Perno de carro moleteado:presenta una cabeza redonda y un cuello con patrones moleteados (ranurados o estriados) debajo de la cabeza, diseñados para evitar la rotación cuando se instala en madera, metal o plástico.
Dimensiones del perno de carro
Los siguientes tamaños están involucrados para la medición de un perno de carro estándar:
- Diámetro del cuerpo/tamaño de la rosca:el ancho de la porción roscada (diámetro exterior de la rosca x paso de la rosca/TPI)
- Longitud:la longitud desde la parte inferior de la cabeza hasta el final de la parte roscada.
- Diámetro de la cabeza:ancho de la cabeza redonda.
- Altura de la cabeza:altura desde la base de la cabeza hasta la parte superior.
- Ancho del cuadrado:ancho a lo largo del cuello cuadrado.
- Profundidad del cuadrado:altura del cuello cuadrado debajo de la cabeza.
- Longitud del hilo:la longitud de la parte roscada.
¿Cómo se miden los pernos de carro?
Al tomar medidas de pernos de carro, el diámetro y la longitud son los factores principales; se toman de la misma manera que otros tipos de pernos y sujetadores roscados. La longitud se toma directamente desde la base de la cabeza del perno hasta el extremo de la porción roscada, el diámetro del perno es la medida del ancho de la porción roscada.
Como puede ver, las dimensiones de los pernos de carro son la clave para la selección de su proyecto. A continuación presentamos las tablas de tamaños de pernos de carro estándar para referencia de los lectores.
Tabla de tamaños de pernos de carro métricos en mm
Dimensiones en milímetros (mm). Referencia:ISO 8677; DIN 603; Normas JIS B 1171.
(mm)
(Mín.)
20-33 mm:±1,05 | 35-50 mm:±1,25 | 55-80 mm:±1,5 | 90-120 mm:±1,75 | 130-150 mm:±2,0 | 160-180 mm:±4,0 | 200 mm:±4,6
Tabla de tamaños de pernos de carro imperial en pulgadas
Todas las dimensiones están en pulgadas. Las dimensiones según ASME B18.5 1990 (R 1998) cubren diámetros de hasta 1″. Los pernos de más de 1″ utilizan dimensiones de cabeza personalizadas.
Gráfico de resistencia al corte de pernos de carro
El material y el diámetro de un perno de carro son factores clave para determinar la resistencia al corte, la resistencia a la tracción y la capacidad de peso del perno. Usando pernos de carro de grado 8 hechos de acero de aleación como ejemplo, estos pernos proporcionarán una resistencia al corte de 90 000 psi y una resistencia a la tracción de 150 000 psi. Estas limitaciones variadas son un factor importante al identificar el tipo de perno de carro más apropiado para una aplicación.
- Cálculo de la resistencia al corte:
Shear Strength (lbs) = Shear Strength (psi) × Area (in²) - Valores de resistencia al corte (psi) por grado/material:
- Grado 2 (acero con bajo contenido de carbono):~37 500 psi
- Grado 5 (acero al carbono medio):~54 000 psi
- Grado 8 (acero de aleación):~90 000 psi
- Acero inoxidable 18-8 (A2):~45 000 psi
- Acero inoxidable 316 (A4):~45 000 psi
Nota:Estos son valores mínimos aproximados. Consulte siempre los datos del fabricante para aplicaciones críticas.
Áreas de sección transversal de pernos de carro
Gráfico de resistencia al corte de pernos de carro
Cómo utilizar este gráfico:
- Encuentre el diámetro de su perno y el material/grado.
- Lea la resistencia aproximada al corte simple (libras).
- Para doble corte, multiplique por 2.
- Para aplicaciones de seguridad críticas, utilice siempre un factor de seguridad y consulte los datos del fabricante.
Tabla de torsión de los pernos del carro
A continuación se muestra una tabla de torsión de pernos de carro basada en prácticas de ingeniería estándar y propiedades mecánicas. Estos valores son pares de torsión de referencia comunes para pernos de carro de acero al carbono, Grado 5, Grado 8 y acero inoxidable 18-8 con roscas galvanizadas lubricadas.
Tabla de torsión de pernos de carro métrico
Tabla de torsión de los pernos del carro (Imperial/SAE)
Cómo utilizar este gráfico
- Los valores suponen roscas lubricadas. Los hilos secos pueden requerir valores más altos; consulte al fabricante si no está seguro.
- Seleccione el tamaño y el grado de perno que coincida con su aplicación.
- Aplique el torque gradualmente: Utilice una llave dinamométrica calibrada y apriete en pasos para evitar apretar demasiado.
Nota:
Consulte siempre las recomendaciones del fabricante y considere los factores específicos de la aplicación (lubricación, material, tipo de junta) para obtener valores de torsión precisos.
Perno de tracción frente a perno de carro:¿cuál es la diferencia?
¿Cuál es la diferencia entre un tirafondo y un perno de carro? Los pernos de carro y los tirafondos difieren en su forma, aunque ambos se aplican a aplicaciones de madera. Los pernos de carro tienen una cabeza abovedada y una porción roscada cilíndrica consistente que termina en un borde plano. Tienen un cuello cuadrado que evita que giren una vez instalados. Los tirafondos tienen una parte roscada más ancha de cabeza hexagonal y una cabeza puntiaguda.
Más preguntas frecuentes sobre los pernos de carro
¿Cómo instalar pernos de carro?
La instalación del perno de carro comienza insertando el perno en un orificio pretaladrado en una pieza de trabajo de madera. El orificio de instalación debe ser compatible con el diámetro del perno. El cuello cuadrado de un perno de carro evita que se mueva, ya que la tuerca se coloca en el extremo y se aprieta, lo cual se hace con una llave manual o una herramienta eléctrica.
Cómo quitar los pernos de carro ?
Para quitar un perno de carro, primero afloje la tuerca hasta que esté cerca del extremo del perno pero aún unida. Esto le permite reutilizar el perno si es necesario. Use un martillo para golpear el extremo del perno desde el lado opuesto, empujándolo hacia atrás a través del orificio. Si el perno está atascado, puedes utilizar la garra de un martillo para sacarlo. Es posible que el cuello cuadrado haya dejado una hendidura en la madera, lo que facilitará la reinstalación del perno en el mismo lugar en el futuro.
¿Los pernos de carro necesitan arandelas?
Una arandela no es una parte obligatoria de un conjunto de perno de carro porque tiene una cabeza en forma de cúpula más ancha. Distribuirán la carga y son adecuados para colocarlos en un material más blando como la madera. El collar de forma cuadrada debajo de la cabeza del perno evitará la rotación, manteniendo así la tensión del conjunto. Aún se puede agregar una arandela si se requiere una barrera de material.
¿Los pernos de carro necesitan arandelas?
Los pernos de carro se pueden instalar sin arandela, la cabeza redonda en forma de cúpula de un perno de carro ayudará a distribuir la carga de manera más uniforme sobre un material más blando como la madera, la forma cuadrada de su collar o cuello evita que el conjunto gire y lo asegura mejor en su lugar. Si se necesita un amortiguador de material entre los sujetadores y la instalación, aún se puede usar una arandela.
¿De qué están hechos los pernos de carro?
Los pernos de carro se fabrican más comúnmente a partir de metales de calidad estructural, que se utilizan para fabricar muchos tipos de pernos. Los pernos de carro estándar están hechos de acero al carbono, acero aleado y acero inoxidable. En ocasiones existen acabados con diversos tratamientos para mejorar su resistencia como el galvanizado en caliente y el cincado.
¿Son iguales los pernos para madera y los pernos de carro?
Los pernos para madera y los pernos de carro son similares, pero tienen características distintas. Los pernos de carro se utilizan para sujetar madera al metal y tienen un cuello cuadrado que ayuda a evitar que giren después de apretarlos. Los pernos para madera se utilizan para conectar la madera a otras partes de madera; también resisten el giro, pero esto se logra con pequeñas protuberancias en la parte inferior de la cabeza que sujetan el material.
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