Introducción

Esta lección explica los requisitos de dureza aplicables a sujetadores externamente roscados y tuercas, así como el uso de ubicaciones ordinarias, ubicaciones de arbitraje y mediciones en sección transversal. El enfoque principal es entender que la dureza en sujetadores no es una lectura aislada: depende de la geometría, del método, de la ubicación de medición, del tipo de pieza y del propósito del ensayo.

Cuando se especifica, los sujetadores externamente roscados deben someterse a ensayo de dureza. En pernos con cabezas hexagonales o cuadradas, la dureza puede evaluarse por métodos Brinell o Rockwell en ubicaciones autorizadas. La ubicación de la lectura debe conservarse en el registro porque no todas las zonas del sujetador cumplen la misma función ni representan la misma condición geométrica.

En tuercas, la dureza también exige controlar ubicación y método. La medición puede realizarse en caras externas o en una sección transversal, según el tamaño, grado, condición de carga de prueba y requisito aplicable.

Desarrollo

La dureza en sujetadores externamente roscados se aplica cuando el requisito correspondiente está especificado. Esto significa que el laboratorio no debe agregar el ensayo por decisión aislada ni omitirlo cuando la especificación aplicable lo exige. La primera verificación consiste en identificar el producto, su geometría, el método permitido y el límite de dureza que gobierna la aceptación.

Para pernos con cabeza hexagonal o cuadrada, la dureza ordinaria puede realizarse En caras de llave, parte superior de cabeza, vástago sin rosca, extremo o ubicación de arbitraje. La selección de la ubicación no debe hacerse de forma indistinta, porque cada posición responde a una finalidad de ensayo y a una geometría específica del producto.

Las caras de llave permiten medir en una zona plana de la cabeza. La parte superior de la cabeza puede utilizarse cuando la geometría lo permite. El vástago sin rosca permite evaluar una zona distinta a la cabeza y a la rosca. El extremo del perno puede utilizarse cuando es una ubicación autorizada y preparada para lectura. La ubicación de arbitraje se reserva para resolver discrepancias bajo el procedimiento correspondiente, no para sustituir de manera rutinaria las lecturas ordinarias.

En espárragos, productos sin caras de llave paralelas y estilos de cabeza distintos de hexagonal o cuadrada, las lecturas se realizan en el vástago sin rosca, en el extremo o en la ubicación de arbitraje. Esta diferencia existe porque esos productos no ofrecen las mismas superficies planas disponibles en pernos hexagonales o cuadrados. Por lo tanto, la ubicación debe seleccionarse con base en la forma real del sujetador.

El método Brinell o Rockwell debe seleccionarse con trazabilidad. Cuando se usa Rockwell, el reporte debe conservar la escala aplicable. Cuando se usa Brinell, debe conservarse la condición de ensayo y la ubicación de la indentación. En ambos casos, el resultado debe compararse contra el límite de dureza definido por la especificación de producto, no contra un criterio creado por el operador.

Cuando existe disputa entre comprador y vendedor sobre si los sujetadores externamente roscados cumplen o exceden el límite de dureza de la especificación de producto, puede recurrirse a un procedimiento de arbitraje. Este procedimiento no se basa en repetir una lectura ordinaria en cualquier superficie, sino en preparar secciones transversales de una muestra representativa seleccionada al azar.

Para el arbitraje, la dureza puede tomarse en dos secciones transversales del sujetador representativo. Las lecturas deben realizarse en las ubicaciones indicadas para ese propósito. Esta condición permite revisar la dureza a través de la sección del producto y no solo sobre una superficie externa.

En el arbitraje, todos los valores de dureza deben cumplir el límite establecido por la especificación de producto para que los sujetadores representados por la muestra puedan considerarse conformes. No basta con que una parte de las lecturas cumpla ni con que el promedio parezca aceptable. El criterio exige que todos los valores aplicables se mantengan dentro del límite correspondiente.

La limitación principal del arbitraje de dureza es que No debe usarse para aceptar sujetadores claramente rechazables. El arbitraje sirve para resolver discrepancias de medición o interpretación, no para eliminar un incumplimiento evidente ni para ignorar valores fuera de límite.

En tuercas, la medición de dureza tiene reglas propias de ubicación. La dureza Rockwell se determina sobre la cara superior o inferior de la tuerca. La dureza Brinell se determina sobre el lado de la tuerca. Esta diferencia debe registrarse porque una lectura en cara y una lectura lateral no describen necesariamente la misma condición de medición.

El método de dureza en tuercas puede seleccionarse a opción del fabricante, considerando el tamaño y grado de las tuercas bajo ensayo. Esta opción no elimina la necesidad de cumplir el límite de dureza aplicable ni de reportar el método utilizado. El tamaño y el grado son relevantes porque influyen en la posibilidad de aplicar carga, obtener una indentación válida y evitar deformación no deseada.

Cuando el ensayo Brinell estándar produce deformación en la tuerca, debe utilizarse una carga menor o sustituirse por Rockwell. Esta condición evita aceptar una lectura afectada por deformación excesiva de la pieza. La selección del método debe proteger la validez de la medición, no solo facilitar la obtención de un número.

Algunas tuercas pueden ser demasiado grandes para una prueba de carga completa. Cuando la carga requerida por esfuerzo de prueba excede 160 000 lb, salvo indicación distinta en la orden de compra, contrato o especificación de producto, la tuerca se considera demasiado grande para prueba de carga completa y debe someterse a ensayo de dureza en sección transversal.

Para ese ensayo, las tuercas de muestra se seccionan lateralmente aproximadamente a la mitad de su altura. La muestra no necesita estar roscada, pero debe formar parte del lote de fabricación, incluyendo el tratamiento térmico correspondiente. Esto conserva la relación entre la muestra ensayada y las tuercas que representa.

El ensayo de dureza en sección transversal de tuercas debe realizarse usando escalas Rockwell. Se toman dos conjuntos de tres lecturas en ubicaciones separadas aproximadamente 180° entre sí. Esta distribución permite revisar zonas opuestas de la sección y evita basar la evaluación en una sola línea de lectura.

Cuando se requiere certificación, todas las lecturas deben reportarse. Además, todas las lecturas deben cumplir los requisitos de dureza indicados por la especificación de producto. La sección transversal no debe usarse para seleccionar solo lecturas favorables ni para ocultar valores fuera de límite.

Las lecturas en sección transversal de tuercas se toman en tres posiciones. La primera posición se ubica tan cerca como sea práctico del diámetro mayor, cuando la muestra está roscada, o de la pared del orificio, cuando la muestra está en blanco; sin embargo, no debe quedar a una distancia menor de dos y media veces el diámetro del indentador.

La segunda posición corresponde al núcleo, aproximadamente a medio camino entre el diámetro mayor o pared del orificio y una esquina de la tuerca. Esta ubicación permite revisar una zona interna representativa de la sección.

La tercera posición se ubica tan cerca como sea práctico de una esquina de la tuerca, pero también debe respetar la distancia mínima de dos y media veces el diámetro del indentador. Este límite evita que la proximidad al borde altere la lectura de dureza.

En operación de laboratorio, el registro debe identificar la pieza ensayada, el método, la escala, la ubicación de la medición, si el ensayo es ordinario, de arbitraje o de sección transversal, las lecturas obtenidas, la posición de cada indentación, la condición de la muestra y el límite de aceptación establecido por la especificación aplicable.

La interpretación correcta exige no comparar lecturas de ubicaciones diferentes como si fueran equivalentes sin revisar primero su finalidad. Una lectura en cara superior de tuerca, una lectura en lado de tuerca, una lectura en vástago de perno y una lectura de arbitraje en sección transversal pueden responder a propósitos distintos.

Referencias a tablas, notas y figuras

FIG. A3.6 – Hardness Test Locations for Bolts in a Dispute funciona como apoyo visual para ubicar lecturas de dureza en secciones transversales de pernos cuando existe una disputa entre comprador y vendedor. Su función es orientar el arbitraje, no sustituir las ubicaciones ordinarias ni permitir aceptar sujetadores claramente rechazables.

FIG. A3.7 – Cross-sectional hardness test locations for nuts funciona como apoyo visual para ubicar los dos conjuntos de tres lecturas en secciones transversales de tuercas. Su función es mostrar la distribución aproximada de posiciones separadas 180° y las zonas de lectura dentro de la sección.

Conclusión

La dureza en sujetadores y tuercas requiere control de ubicación, método, escala y finalidad del ensayo. No todas las ubicaciones son equivalentes, y el arbitraje no debe utilizarse como una vía para aceptar piezas claramente rechazables.

En sujetadores externamente roscados, la ubicación depende de la geometría del producto y del propósito de la lectura. En tuercas, Rockwell y Brinell se aplican en ubicaciones distintas, y las tuercas demasiado grandes para prueba de carga completa pueden requerir dureza en sección transversal.

El resultado solo es interpretable cuando se conoce dónde se midió, con qué método, bajo qué escala, con qué finalidad y contra qué límite de especificación se evaluó.

Pregunta Reflexiva

Si dos lecturas de dureza se obtienen en ubicaciones distintas de un mismo sujetador o tuerca, ¿por qué no sería correcto compararlas sin revisar primero la finalidad, el método y la ubicación permitida del ensayo?