Tornillos para aluminio: material, tipo y guía de instalación

Por qué el aluminio castiga la elección incorrecta de tornillos

Dos paneles de aluminio unidos con el tornillo equivocado pueden verse perfectamente bien el día de la instalación y mostrar rayas de óxido y agujeros dieciocho meses después. El aluminio causa más dolores de cabeza en los sujetadores que casi cualquier otro metal común, y todo se reduce a dos problemas separados que se agrupan como "solo use acero inoxidable".

El primero es la corrosión galvánica. El aluminio se encuentra en lo alto del extremo anódico de la serie galvánica, lo que significa que cuando toca un metal más noble (acero inoxidable, latón, cobre) en presencia de humedad, el aluminio se sacrifica para proteger el otro metal. Descripción técnica de la corrosión galvánica de SSINA señala que la velocidad de corrosión del aluminio se acelera drásticamente una vez que se acopla directamente a un metal más catódico con un electrolito presente regularmente, exactamente la condición creada por un tornillo sin recubrimiento colocado en una junta húmeda.

El segundo problema es mecánico, no químico. El aluminio es blando en comparación con el acero, por lo que un tornillo con el perfil de rosca incorrecto o un orificio piloto de gran tamaño se desprende mucho antes de que la junta alcance su carga nominal. Resolver la corrosión y resolver el desmontaje requieren decisiones diferentes, y tratarlos como un solo problema es donde la mayoría de las selecciones de tornillos salen mal.

Material del tornillo a juego con el aluminio

El material más seguro para el aluminio es el aluminio en sí: un tornillo de aluminio en una base de metal de aluminio no crea ningún par galvánico, aunque pierde la fuerza que algunas uniones necesitan. Más allá de eso, la elección correcta depende tanto del entorno como de la carga:

• tornillos de aluminio — riesgo galvánico cero, ideal para ensamblajes livianos y de baja tensión
• Acero al carbono galvanizado — aceptable para uso en interiores y secos; El recubrimiento de zinc se sacrifica antes que el aluminio, pero se desgasta con el tiempo.
• Acero inoxidable (304 o 316) — fuerte y resistente a la corrosión por derecho propio, pero reactivo con el aluminio y necesita aislamiento en entornos húmedos o al aire libre
• Latón o cobre — entre las combinaciones más agresivas con el aluminio; evitar por completo en cualquier aplicación expuesta a la humedad.

El acero al carbono sin recubrimiento es la única combinación que se debe descartar por completo. Corroe el aluminio mediante acción galvánica y se oxida por sí solo, fallando en ambos frentes a la vez.

Tornillos autorroscantes versus tornillos para metales para aluminio

El tipo de tornillo que encaja depende de si el aluminio ya tiene un orificio roscado. Se requieren láminas, extrusiones o tubos de aluminio delgados sin rosca precortada. tornillos autorroscantes de acero inoxidable , que cortan su propio hilo a medida que se introducen y eliminan un paso de roscado separado.

Cuando la pieza de aluminio ya tiene un orificio mecanizado o roscado (carcasas fundidas, perfiles extruidos con canales preformados o conjuntos que deben desmontarse y volverse a montar repetidamente) tornillos para metales con ranura en cruz para orificios de aluminio preroscados Se mantienen mejor durante ciclos repetidos, ya que no cortan material de hilo nuevo cada vez que se retiran y reinstalan.

Para ensamblajes que experimentan vibración continua (recintos cerca de motores, paneles en equipos móviles), combine cualquiera de los tipos de tornillo con arandelas elásticas para conjuntos de aluminio propensos a vibraciones en lugar de depender únicamente de la fricción del hilo para mantener la unión apretada.

Técnica de instalación y dimensionamiento del orificio piloto

Un orificio guía perforado demasiado pequeño daña la rosca de aluminio en la primera instalación; Se perfora demasiado grande y el tornillo nunca desarrolla la fuerza de sujeción adecuada. El objetivo general es del 85 al 90 por ciento del diámetro menor del tornillo para tornillos autorroscantes de aluminio, menor que la proporción utilizada para el acero, ya que la menor resistencia al corte del aluminio significa que necesita un poco más de espacio para evitar grietas alrededor del agujero.

La técnica de conducción importa tanto como el tamaño del hoyo. Los controladores de baja velocidad y alto control con un limitador de torsión evitan las dos fallas de instalación más comunes: roscas cruzadas por conducir demasiado rápido y roscas peladas por torsión excesiva más allá del punto donde el aluminio puede sostenerse. Como regla general, introduzca al menos 1,5 veces el diámetro del tornillo en la profundidad de la rosca para obtener una resistencia adecuada a la extracción de un metal tan blando.

Aislamiento de sujetadores para prevenir la corrosión galvánica

Cuando un tornillo de acero inoxidable es la opción correcta por su resistencia pero el aluminio no se puede reemplazar, el aislamiento cierra la brecha. Arandelas planas de acero inoxidable para aislar metales diferentes (junto con una funda de nailon o goma, no usado solo) rompe el contacto directo de metal con metal que permite que se forme la celda galvánica en primer lugar.

Más allá de las arandelas, un compuesto antiagarrotamiento o un recubrimiento dieléctrico en las roscas de los tornillos agrega una segunda barrera, y vale la pena dos veces: retarda la corrosión y evita que los tornillos de acero inoxidable se desgasten en las roscas de aluminio, un problema aparte que no tiene nada que ver con la electroquímica y sí con la tendencia del acero inoxidable a atascarse bajo la fricción. Compatibilidad de sujetadores de Fastenal y referencia de revestimiento establece qué combinaciones de recubrimientos se mantienen mejor en los pares de metales comunes. Nuestro guía sobre arandelas planas de acero inoxidable y prevención de la corrosión galvánica cubre la selección e instalación de lavadoras con más profundidad.

Elegir entre 304 y 316 para ensamblajes de aluminio para exteriores

Una vez que se maneja el aislamiento, la decisión restante es qué grado de acero inoxidable especificar. 304 cubre el uso general en interiores y ligeramente húmedo a un costo menor, pero su resistencia a la corrosión por picaduras impulsada por cloruro es limitada. 316 agrega molibdeno a la aleación, lo que mejora significativamente la resistencia a la exposición a la sal y la convierte en la opción estándar para entornos costeros, marinos o con sal de deshielo.

La distinción importa más con el aluminio en la imagen que con las uniones de acero con acero, ya que un tornillo 304 con hoyos desarrolla una superficie más rugosa y reactiva con el tiempo, acelerando el mismo proceso galvánico que las medidas de aislamiento debían controlar. Nuestro comparación detallada de sujetadores de acero inoxidable 304 versus 316 analiza las diferencias de aleación y dónde se mantiene cada grado.

Errores comunes que pelan o corroen las juntas de aluminio

• Perforar un orificio piloto de tamaño insuficiente para el tornillo, lo que pela la rosca de aluminio suave en la primera instalación.
• Usar acero inoxidable o acero al carbono sin recubrimiento directamente contra aluminio en cualquier ambiente al aire libre o húmedo
• Apretar demasiado los tornillos autorroscantes más allá del punto que la rosca de aluminio puede sostener, especialmente con controladores eléctricos con ajustes de torsión altos
• Saltarse las arandelas de aislamiento porque la junta "no está cerca del agua", ignorando la humedad ambiental como electrolito suficiente
• Reutilizar tornillos autorroscantes en el mismo orificio después del desmontaje, cuando la rosca original ya se ha cortado y no vuelve a encajar limpiamente

La mayoría de las fallas en las fijaciones de aluminio se deben a uno de estos y no a una elección de material fundamentalmente incorrecta, razón por la cual lograr que el orificio piloto, el torque y el aislamiento sean correctos a menudo es más importante que debatir únicamente el grado de acero inoxidable.