Tabla de tamaños de arandelas planas: dimensiones, estándares y guía de selección

Elegir la arandela plana adecuada es fundamental para un ajuste correcto del perno o la tuerca. Una arandela demasiado grande, demasiado pequeña o demasiado delgada puede reducir la distribución de la carga. Una arandela incorrecta puede dañar la superficie de la junta e incluso provocar fallas en el sujetador con el tiempo. Por eso, los ingenieros utilizan tablas de tamaños de arandelas planas para obtener mediciones precisas. Estas tablas se utilizan para seleccionar las arandelas con las dimensiones correctas del sujetador según los requisitos de la aplicación. En esta guía, explicaremos cómo leer una tabla de tamaños de arandelas, comprender las dimensiones clave y mucho más.

Herramientas para medir las dimensiones de las arandelas planas

Al medir las dimensiones de una arandela plana, es necesario medir tres parámetros principales: su diámetro interno (DI), su diámetro externo (DE) y su espesor. Para una alta precisión, recomendamos utilizar las siguientes herramientas:

Utilice un calibrador para medir el diámetro interior y exterior de la arandela.

Un calibrador Vernier se utiliza para medir el diámetro interior y exterior de una arandela, ya que se requiere una alta precisión para un ajuste correcto. Los calibradores Vernier ofrecen una alta precisión de ± 0.02 mm a ± 0.05 mm. Esta alta precisión elimina cualquier error, a diferencia de las reglas simples.

No solo eso, sino que es un equipo dos en uno con dos tipos diferentes de mordazas. Las grandes se utilizan para medir el diámetro exterior y las pequeñas para el diámetro interior.

Lo que debes hacer es abrir las mordazas del calibrador y colocarlas alrededor de la arandela. Ahora, verifica la lectura en la escala para conocer su diámetro exterior (DE). Para el diámetro interior (DI), coloca las mordazas pequeñas dentro de la arandela y ábrelas hasta que toquen su pared; luego, verifica la lectura en la escala.

Utilice un micrómetro para medir el grosor de la arandela.

Para medir el grosor de una arandela, es preferible usar un micrómetro en lugar de un calibrador. Esto se debe a que los micrómetros ofrecen mayor precisión que los calibradores, permitiendo medir el grosor con una exactitud de 0.01 mm. Un pequeño margen de error en la medición puede provocar que las tuercas se aflojen con el tiempo, causando fugas y, por consiguiente, fallos operativos en un entorno industrial. Coloque la arandela dentro del micrómetro y gire su manivela hasta que toque los bordes de la arandela. Ahora mida su grosor.

Calibradores para inspección repetida

Los ingenieros utilizan calibres para realizar inspecciones instantáneas y repetidas de sus dimensiones, espesor y planitud. Esto se hace para comprobar que los parámetros se mantienen constantes y no han variado con el tiempo.

Cómo leer una tabla de tamaños de arandelas planas

Para interpretar correctamente una tabla de tamaños de arandelas, aquí tienes algunos términos clave que te serán útiles. Por ejemplo, el tamaño nominal de la arandela se refiere al diámetro del perno en el que se va a fijar. Conocer esta información te ayudará a elegir la arandela adecuada para tu próximo proyecto.

• Tamaño nominal de la arandela: Es el diámetro del perno en el que debe encajar la arandela. Es igual al diámetro interno de la propia arandela.
• Norma o especificación: Una norma es una directriz reconocida por la industria, como ASME, ISO o DIN. Por ejemplo, la norma ISO 7089 especifica las dimensiones y tolerancias para arandelas planas estándar.
• Serie o forma de arandela: La forma se refiere a la variación de forma o diseño de la arandela. Por ejemplo, la forma A significa una arandela plana sin chaflán, la forma B indica una arandela con brida y chaflán, y la forma C representa una arandela de gran diámetro exterior.
• Diámetro interior: Es el tamaño del orificio interno de la arandela. Es necesario para que encaje perfectamente en el perno.
• Diámetro exterior: El diámetro externo o exterior de la arandela. Indica la superficie que interactuará con el material de la junta.
• Espesor: Determina la altura del perfil de la arandela.
• Unidades: Determine si la tabla está en unidades imperiales (pulgadas) o métricas (milímetros).

¿Qué significa el diámetro interior de la arandela?

Como se mencionó anteriormente, el diámetro interior de una arandela representa el tamaño de su orificio interno. Este diámetro se ajusta al diámetro nominal del perno, determinando así qué perno o tornillo puede pasar a través de él. Para un correcto funcionamiento del conjunto de fijación, es necesaria una medición precisa del diámetro interno. Un diámetro mayor resultará en un ajuste menos preciso.

En tal caso, la arandela no se centrará en el perno. Al apretarla, una arandela descentrada creará un hueco. Por lo tanto, reduce la superficie de apoyo y se desliza con el tiempo, impidiendo una correcta distribución del peso.

¿Qué significa el diámetro exterior de la arandela?

El diámetro exterior de una arandela es su ancho total, que se mide desde sus bordes opuestos. El diámetro exterior determina la superficie que cubrirá la arandela en el conjunto y cómo distribuye la carga. Un diámetro exterior mayor distribuye la carga sobre una superficie más amplia. Por lo tanto, una superficie mayor evita que el sujetador aplaste o deforme el material.

¿Qué significa el grosor de la arandela?

Área de la sección transversal axial de la arandela. El grosor de una arandela indica su resistencia y capacidad de carga. Si su proyecto implica una alta tensión, utilice una arandela gruesa. Para cargas más ligeras, utilice arandelas finas, que son más flexibles.

Estándares de tamaño de arandelas planas

Los ingenieros utilizan diferentes tamaños estándar de arandelas planas para diversos fines. Conozcamos estos tamaños estándar y su principal función.

Arandelas planas de gran tamaño según ISO 7093-1

Se trata de arandelas grandes de grado A con un diámetro exterior tres veces mayor que el diámetro nominal de la rosca del perno, utilizadas para distribuir las cargas de sujeción sobre una superficie mayor. Los ingenieros prefieren usar este tipo de arandelas cuando desean evitar que la cabeza del perno se incruste en materiales blandos. Por ejemplo, en uniones de madera estructural.

Arandelas planas de la serie normal ISO 7089

La norma ISO 7089 es un estándar internacional para arandelas planas de grado A de la serie estándar. El diámetro exterior de estas arandelas es pequeño en comparación con otras normas. Generalmente, no tienen chaflán. Encontrará arandelas de grado 7089 en acero inoxidable, acero al carbono y acero templado.

La arandela estándar 7089 se utiliza en el montaje de tornillos hexagonales. Su diámetro exterior (d₂) tiene las proporciones ideales para distribuir la fuerza de sujeción de la cabeza hexagonal sobre una superficie mayor, lo que evita que el tornillo se hunda en materiales blandos como el aluminio o la madera.

Estándar DIN 125

DIN 125, norma métrica para arandelas planas. El diámetro exterior de estas arandelas es aproximadamente el doble del diámetro del perno. Generalmente se presentan con borde plano (Forma A) o biselado (Forma B).

Tabla de tamaños de arandelas planas métricas

Las arandelas planas métricas se clasifican según el tamaño del perno con el que están diseñadas. Su diámetro interior (DI) coincide con el de los sujetadores métricos de la serie M. El diámetro interno es ligeramente mayor que el del perno para facilitar su inserción en la arandela. Por ejemplo, una arandela M5 es para un perno M6. A continuación, se muestran las dimensiones estándar de las arandelas planas métricas.

Dimensiones estándar de arandelas planas métricas

Aquí hemos reunido las dimensiones de la arandela métrica según la norma ISO 7416. Los parámetros principales son:

• Tamaño de la arandela = Tamaño del sujetador con el que coincide la arandela
• Diámetro del orificio (DI) = Abertura interior por la que pasa el perno.
• Diámetro exterior (DE) = Ancho total de la arandela
• Grosor = Grosor de la arandela

Cómo utilizar las dimensiones métricas de las arandelas para sujetadores comunes

Los ingenieros utilizan dimensiones métricas para las arandelas de fijación, asegurando así un ajuste correcto en los ensamblajes. Para ello, verifique el tamaño del perno: M1, M6, M2.5 o M10. A continuación, seleccione la arandela del mismo tamaño que el perno en la tabla. Por ejemplo, para una fijación M8, seleccione una arandela M8. Compruebe el diámetro interior de la arandela; este debe ser ligeramente mayor que el diámetro nominal del perno para que este pueda pasar fácilmente a través de ella.

Por ejemplo, para un perno M8 con un diámetro de 8 mm, el diámetro interior de la arandela M8 será de 8.4 mm. Verifique el diámetro exterior (DE), ya que determina la superficie que cubre la arandela. Un diámetro exterior mayor distribuye la fuerza de sujeción sobre un área más amplia y reduce la tensión localizada. Finalmente, confirme el grosor de la arandela, ya que afecta su resistencia y su capacidad de deformación. Las arandelas más gruesas generalmente ofrecen un mejor rendimiento en aplicaciones de alta carga.

Tabla de tamaños de arandelas planas imperiales

Las arandelas planas imperiales son arandelas delgadas que también se utilizan para distribuir las cargas de sujeción y evitar daños en la superficie. Las arandelas imperiales se clasifican según el tamaño de los sujetadores en pulgadas; por ejemplo, una arandela de 1/4" se ajusta a un perno de 1/4".

Las dimensiones de las arandelas imperiales suelen estar estandarizadas mediante sistemas como SAE (Sociedad de Ingenieros Automotrices) y USS (Estándar de los Estados Unidos). Estos estándares definen dimensiones como el diámetro interior (DI), el diámetro exterior (DE) y el espesor. Según el patrón dimensional y la relación con el diámetro exterior, las arandelas planas imperiales se dividen en categorías de Tipo A y Tipo B.

Tabla de tamaños de arandelas planas tipo A

La arandela plana tipo A se utiliza en aplicaciones de fijación generales que requieren una distribución de carga estándar. Según la relación entre el diámetro exterior de la arandela y el tamaño nominal del sujetador, las arandelas tipo A se dividen en modelos estrechos y anchos.

Las arandelas de perfil estrecho tienen un diámetro exterior menor en relación con el tamaño del perno. Esta configuración resulta ideal para reducir el espacio de instalación. Por ello, se eligen para ensamblajes con holgura radial limitada, como maquinaria compacta, carcasas de equipos y componentes muy próximos entre sí.

Las arandelas de tipo A de patrón ancho tienen un diámetro exterior mayor y, por lo tanto, proporcionan una superficie de apoyo más amplia que las de patrón estrecho. Esta configuración se usa comúnmente cuando la distribución de la carga es importante.

Tabla de tamaños de arandelas planas tipo B

Las arandelas planas de tipo B tienen una tolerancia más ajustada en comparación con las arandelas planas de tipo A. Estas se clasifican en estrechas, regulares y anchas:

• Serie estrecha (N): Presenta el diámetro exterior más pequeño para un tamaño de perno determinado. Los ingenieros utilizan la serie estrecha para adaptarse a espacios reducidos donde una arandela estándar se superpondría.
• Serie Regular (R): Posee un diámetro exterior estándar de tamaño medio. Están diseñados para cumplir con la distribución de carga habitual en una amplia gama de aplicaciones industriales estándar.
• Serie ancha (W): Presenta el mayor diámetro exterior de las tres series. Distribuye la carga sobre la mayor superficie posible, lo que la hace ideal para materiales blandos y cuando el orificio del perno es ligeramente más grande.

Tamaños de arandelas planas SAE vs. USS

Las arandelas SAE y USS están diseñadas para tamaños de pernos estándar, pero tienen dimensiones diferentes. Las arandelas SAE son más pequeñas y delgadas, con un diámetro exterior (DE) más estrecho y un diámetro interior (DI) más ajustado. Por otro lado, las arandelas USS son más grandes y gruesas.

Tabla de tamaños de arandelas planas SAE

Los ingenieros prefieren usar arandelas planas SAE cuando el espacio es limitado o cuando se trabaja con roscas finas, como en bloques de motor y componentes del chasis. En la siguiente tabla se muestran las dimensiones de las arandelas planas SAE:

Aquí tienes un ejemplo de cómo puedes aplicar este gráfico:

Imagina que estás trabajando con un conjunto de máquina que utiliza un perno hexagonal de 1/2 pulgada para conectar dos placas de acero. Necesitas seleccionar la arandela adecuada. Consulta la tabla, busca una arandela de 1/2 pulgada y selecciona una con el diámetro interior (17/32"), el diámetro exterior (1-1/16") y el espesor (3/32") correspondientes.

Dado que el diámetro interior de la arandela (17/32″) es ligeramente mayor que el diámetro del perno (1/2″), el perno pasa correctamente.

Tabla de tamaños de arandelas planas USS

La arandela plana USS tiene un gran diámetro y es perfecta para distribuir las fuerzas de sujeción en una superficie mayor. Por eso se utiliza en aplicaciones donde se necesita distribuir la carga, como en suspensiones de servicio pesado. Aquí está la tabla de tamaños de arandelas estándar USS:

Así es como puedes usar esta tabla:

Supongamos que tiene un perno de 1/2 pulgada y necesita una arandela USS que coincida. Consulte la tabla USS para obtener las dimensiones de la arandela:

• Tamaño = 1/2″
• Diámetro interior = 9/16″
• Diámetro exterior = 1-3/8″
• Espesor = 7/64″
• El diámetro interior de la arandela (9/16″) es mayor que el del perno de 1/2 pulgada, lo que permite un ajuste adecuado.

Errores comunes al seleccionar el tamaño de las arandelas planas

Al seleccionar las arandelas adecuadas para su proyecto, es fundamental conocer los errores más comunes. Comprender estos errores le evitará fallas en las juntas o daños en el material debido a una distribución desigual de la carga.

Ignorando las tolerancias

Ignorar las tolerancias al seleccionar arandelas puede provocar que estas se deformen y que la sujeción sea desigual. Por ejemplo, una arandela M10 estándar (tamaño nominal del perno de 10 mm) en realidad tiene un orificio interior hasta 0.72 mm más grande que el perno.

Esta holgura incorporada evita que la arandela se deslice sobre el radio del filete debajo de la cabeza del perno si los espesores varían hasta en ± 0.20 mm; en ese caso, los ingenieros deben tenerlo en cuenta al calcular las longitudes mínimas de acoplamiento de la rosca requeridas para las uniones estructurales.

Mezclar los estándares de la lavadora de forma informal

Si se mezclan arandelas del mismo tamaño pero con diferentes estándares, esto tendrá efectos notables en la distribución de la carga, la tensión de contacto y el rendimiento de la unión. Esto se debe a que serán diferentes. Por ejemplo, si se toma una arandela SAE de 3/8" y una arandela USS de 3/8", la versión SAE es elegante, ajustada y delgada, mientras que la versión USS tiene un diámetro mayor.

Seleccione un grosor incorrecto

Una arandela demasiado delgada puede deformarse bajo carga, mientras que una arandela excesivamente gruesa puede reducir la longitud de acoplamiento de la rosca disponible. Ambas condiciones pueden debilitar la unión y aumentar el riesgo de aflojamiento de pernosPor lo tanto, el grosor de la arandela debe seleccionarse cuidadosamente.

Cómo elegir el tamaño correcto de arandela plana

Como ya se mencionó, elegir la arandela adecuada es fundamental para una correcta distribución de la carga y la seguridad de las uniones. Pero, ¿qué parámetros se pueden tener en cuenta para elegir la arandela correcta? Analicemos esto.

Verifique las especificaciones de los sujetadores.

La clave para una correcta selección reside en elegir la arandela adecuada según los parámetros de los sujetadores. Debe coincidir el diámetro interior de la arandela con el vástago del perno.

Seleccione la arandela según el diámetro nominal del perno. Si utiliza un perno de 1/4" o un perno métrico M8, necesitará una arandela de 1/4" o M8. Asegúrese de que el diámetro interior de la arandela sea ligeramente mayor que el del perno para garantizar un ajuste perfecto y un deslizamiento fluido del perno dentro de la arandela.

Verifique la identificación de la lavadora.

El diámetro interior de la arandela es crucial para un ajuste perfecto. Si es demasiado grande, el tornillo no encajará correctamente y podría incrustarse en el material. Si es demasiado pequeño, el tornillo no la atravesará y, si se fuerza, podría dañar la rosca. Para evitarlo, elija una arandela cuyo diámetro interior sea ligeramente mayor que el diámetro nominal del tornillo. Por ejemplo, una arandela de 3.2 mm es ideal para un tornillo de 3 mm.

Compruebe el diámetro exterior de la arandela.

El diámetro exterior (DE) de la arandela es responsable de soportar la carga. Seleccione una arandela cuyo DE sea lo suficientemente ancho para soportar la tensión y cubrir el material eficazmente. Para espacios reducidos, se prefiere un DE pequeño, mientras que para materiales blandos se elige un DE mayor, como las arandelas de guardabarros.

Compruebe el grosor de la arandela.

El grosor de la arandela determina su capacidad de carga, su resistencia a la flexión y el espacio que ocupa bajo un perno apretado. Para cargas mayores, elija una arandela más gruesa. Las arandelas gruesas no se deforman.

Arandelas planas a medida que van más allá de las tablas de tamaños estándar.

Con ayuda de Mecanizado CNC TuofaLas arandelas personalizadas se fabrican con especificaciones para arandelas planas: diámetro interior, diámetro exterior y espesor específicos. Estas arandelas tienen tolerancias muy ajustadas. En las máquinas CNC, se utilizan tornos o fresadoras computarizadas para cortar el material de un bloque y fabricar las arandelas personalizadas.

Personaliza la identificación de la lavadora

Si su perno, tornillo o eje no es estándar, es necesario fabricar arandelas planas a medida con un diámetro interior especial, ya que la tabla de arandelas común solo proporciona diámetros interiores estándar. El diámetro interior de las arandelas estándar suele ser de 0.5 mm a 1 mm mayor que el diámetro nominal del perno para facilitar el montaje. Sin embargo, esto no es adecuado para sistemas de precisión. El exceso de holgura puede provocar que la arandela se desplace radialmente bajo vibraciones o cargas. Tuofa CNC milling puede personalizar la arandela Un diámetro interior más pequeño puede mejorar el rendimiento de las piezas.

Personalizar el diámetro exterior de la arandela

El mecanizado CNC permite alcanzar altas tolerancias geométricas y concentricidad. A diferencia del estampado, reduce las rebabas en las arandelas y logra una tolerancia estricta de hasta ±0.02. Algunas aplicaciones requieren un diámetro exterior significativamente mayor para reducir la presión superficial y evitar el agrietamiento. Además, el mecanizado CNC permite crear chaflanes en lugar de esquinas afiladas para asegurar que la arandela no raye los componentes circundantes.

Personalizar el grosor de la arandela

En ensamblajes mecánicos, engranajes y cojinetes, a menudo se requiere un grosor personalizado. Una arandela más gruesa distribuye la presión o la carga, evitando que el perno se aplaste contra la junta. El mecanizado CNC se utiliza frecuentemente para fabricar arandelas de mayor grosor, ya que permite mecanizar fácilmente materiales duros como aleaciones de Inconel y aceros maraging.

Personaliza la forma de la arandela plana

En muchos casos, también se personaliza la forma de la arandela; por ejemplo, en las arandelas con forma de D de los colectores de escape para evitar que una arandela redonda estándar quede plana.

Conclusión

Comprender las dimensiones de las arandelas planas le ayuda a tomar la decisión correcta para cualquier aplicación. Para un ajuste adecuado de los pernos y la correcta sujeción de las juntas, la arandela correcta distribuirá la carga de manera efectiva, evitando vibraciones desiguales y daños en el material. Si las medidas estándar no cumplen con sus requisitos de diseño o rendimiento, existen arandelas mecanizadas a medida. Estas ofrecen opciones precisas de diámetro interior, diámetro exterior, espesor y material para proyectos especializados.

Preguntas Frecuentes

¿Cómo calcular el peso de una arandela plana?

Puedes calcular el peso de una arandela plana utilizando esta fórmula:

Peso = (π ÷ 4) × (Diámetro exterior² − Diámetro interior²) × Espesor × Densidad del material

Lugar:

• Diámetro exterior (DE) = Diámetro exterior de la arandela
• Diámetro interior (DI) = Diámetro del orificio central
• Espesor (T) = Espesor de la arandela
• Densidad del material (ρ) = Densidad del material de la arandela (por ejemplo, acero = 7.85 g/cm³)

¿Son intercambiables las arandelas planas SAE y USS?

No, no son intercambiables, ya que cada una se fabrica para requisitos específicos. Las arandelas SAE son delgadas y adecuadas para cargas ligeras; las USS son más gruesas y resistentes para cargas pesadas.

¿Qué diferencias existen entre ISO 7089 e ISO 7093?

La norma ISO 7089 especifica arandelas planas de serie normal con diámetros exteriores estándar. Mientras que la norma ISO 7093 cubre las arandelas planas de serie grande, que tienen diámetros exteriores significativamente mayores para distribuir las cargas de sujeción sobre un área más amplia,

¿Cuándo necesito una arandela plana a medida?

Las arandelas personalizadas se utilizan habitualmente cuando se necesita un diámetro interior, un diámetro exterior, un grosor, un material o una forma específicos.