Helicoil (inserto helicoidal): qué es, qué broca lleva y cómo se instala

¿Qué es un Helicoil y para qué sirve?

«Helicoil» es como en el taller le decimos a cualquier inserto helicoidal de alambre. El nombre viene de Heli-Coil, la marca de STANLEY Engineered Fastening (en Europa, Böllhoff vende la línea HELICOIL). El inserto es un alambre de acero inoxidable 304 con sección de diamante, formado como resorte. Por fuera embona en una rosca hecha con machuelo STI; por dentro deja una rosca métrica o unificada normal de 60°, así que el tornillo original entra sin cambios.

Sirve para dos cosas distintas:

• Reparar una rosca barrida. Carcasas de aluminio, cabezas de motor, moldes, bases de máquina: en lugar de tirar la pieza o subir a la siguiente medida de tornillo, se agranda el barreno, se rosca STI y se recupera la rosca original.
• Reforzar una rosca desde el diseño. En aluminio, magnesio o plástico la rosca cortada directo en el material se desgasta con cada apriete. El inserto, mucho más duro que el material base, reparte la carga entre todas sus espiras y aguanta montajes repetidos. Por eso aparece en planos de producción, no solo en reparación.

El inserto se sostiene solo: llega con un diámetro exterior mayor que el barreno roscado, la herramienta lo cierra al meterlo y, al soltarlo, cada espira se abre contra la rosca STI. No lleva pegamento ni se remacha.

¿Qué tipos de inserto helicoidal hay?

Se eligen con tres preguntas: si el tornillo debe quedar libre o frenado, si la lengüeta estorba, y en qué material y temperatura va a trabajar.

• Libre (free running). El tornillo gira suave dentro del inserto. Es el estándar.
• Con seguro (screw-locking). Una o más espiras tienen tramos rectos que aprietan los flancos del tornillo y lo frenan contra la vibración. Pide rosca STI de tolerancia más cerrada (4H5H en métrico).
• Con lengüeta (tanged). La espira de entrada tiene una lengüeta donde empuja la herramienta. Después de instalar se rompe por una muesca. Es el más común: métrico grueso de M2 a M39 y métrico fino de M8 a M39.
• Sin lengüeta (tangless). No deja pedazos sueltos en la pieza; se usa donde un residuo metálico es un problema (electrónica, aeronáutica). En métrico grueso va de M2.5 a M6.

Materiales que lista el fabricante:

• Acero inoxidable 304 (AS7245): el de uso general, para reparación y equipo original; hasta unos 425 °C (800 °F).
• Nitronic 60 (UNS S21800): no se pega con tornillos de inoxidable y no es magnético; hasta unos 260 °C (500 °F).
• Inconel X-750 (AS7246): para temperatura alta, hasta unos 540 °C (1,000 °F); turbinas y similares.
• Bronce fosforado: agua salada y conductividad eléctrica; hasta unos 120 °C (250 °F). No se fabrica de M2 a M4.
• Titanio: cuando importa el peso.

¿Qué es un machuelo STI y por qué no sirve el normal?

STI significa screw thread insert: rosca para inserto. Un machuelo STI tiene el mismo paso que el tornillo, pero su diámetro es mayor, porque la rosca que corta tiene que alojar el alambre del inserto además del tornillo. Un machuelo STI M8 × 1.25 corta un diámetro mayor de hasta 9.787 mm; un machuelo M8 normal corta alrededor de 8 mm. Con el machuelo normal el inserto no entra; con un machuelo STI de otra medida, entra flojo o no entra.

La tolerancia del barreno roscado define el ajuste final, porque el inserto es flexible y copia lo que encuentra:

• 5H (equivale a 2B en pulgadas): la tolerancia más amplia; la recomendada para inserto libre.
• 4H5H (equivale a 3B): más cerrada; la recomendada para inserto con seguro, porque así se desarrolla el par de frenado.

Si la pieza lleva anodizado u otro acabado, la rosca STI tiene que cumplir sus medidas después del acabado, no antes. Para ver cómo se leen las clases y medidas de un machuelo, revise medidas de machuelos; para escoger forma de machuelo según el barreno, qué machuelo usar.

¿Qué broca lleva un Helicoil de M3 a M16?

La broca para Helicoil es más grande que la del machuelo normal. La tabla trae la broca sugerida por STANLEY para métrico grueso. Hay dos columnas porque el material cambia la medida: en aluminio la broca cae dentro del diámetro menor especificado; en acero, magnesio y plástico el fabricante sube un poco la broca para compensar que el material blando «se cierra» después de barrenar y para alargar la vida del machuelo en material duro.

Fuente: STANLEY Engineered Fastening, catálogo Heli-Coil HC-2000 rev. 11, tabla VI. La rosca fina (M8 × 1, M10 × 1.25, M12 × 1.5 y otras) viene en la misma tabla del catálogo.

Las medidas 6.25, 4.25 o 3.15 mm no siempre están en el cajón del taller. Si no tiene la exacta, la regla es no irse abajo: una broca chica obliga al machuelo STI a quitar material de más y es la forma más rápida de romperlo. Para comparar contra la broca de un machuelo normal, use la tabla de broca para machuelo o la calculadora de broca para machuelo.

Ejemplo: Helicoil M8 × 1.25

Un M8 × 1.25 en acero lleva broca de 8.4 mm (8.3 mm en aluminio), avellanado a 120° y machuelo STI M8 × 1.25. Con un inserto de 1D (8 mm de largo nominal), la rosca STI útil debe tener por lo menos 9.3 mm de profundidad. Compárelo con un M8 normal, que se barrena a 6.8 mm: son 1.6 mm de diferencia en diámetro, y esa diferencia es el espacio que ocupa el alambre.

¿Qué largo de inserto conviene y qué tan profundo se barrena?

Cada medida se fabrica en cinco largos, expresados en múltiplos del diámetro del tornillo: 1D, 1.5D, 2D, 2.5D y 3D. Un M8 de 1D mide 8 mm; uno de 2D, 16 mm; uno de 3D, 24 mm. El criterio del fabricante es equilibrar la resistencia a tensión del tornillo contra la resistencia al corte del material base: entre más débil el material base, más largo el inserto, para que si algo falla sea el tornillo y no la rosca de la pieza. En materiales de alta resistencia al corte suele bastar 1D o 1.5D; en materiales de baja resistencia, y más con tornillos de alta resistencia, el catálogo llega a 2D, 2.5D o 3D. Para un caso de diseño, el catálogo trae las tablas III y IV con la combinación exacta de tornillo y material.

La profundidad mínima del barreno (cota «A») depende del largo del inserto y del machuelo. El machuelo de punta tiene chaflán largo y, en M8 y menores, un centro en la punta; por eso pide más profundidad que el machuelo de fondo.

Fuente: HC-2000 rev. 11, tabla VI (profundidad «A») y especificaciones de inserto con lengüeta, métrico (largo nominal «Q»). Los largos 1.5D y 2.5D vienen en la misma tabla del catálogo. Son mínimos: si la pieza lo permite, barrene más hondo, sobre todo con machuelo de punta, para que la viruta tenga dónde quedarse.

Si el barreno no da la profundidad, el catálogo da cuatro salidas: quitar el centro de la punta del machuelo de punta (M8 y menores), usar machuelo de fondo, eliminar el avellanado o subir el inserto hasta ¼–½ paso bajo la superficie. Lo que gana cada una, según el catálogo: quitar el centro, medio diámetro del tornillo; machuelo de fondo, 2 pasos; sin avellanado, ½ paso; subir el inserto, hasta ½ paso.

¿Cómo se instala un Helicoil, paso a paso?

El procedimiento es el mismo para reparar que para producción. Lo único que cambia es que en reparación primero hay que quitar la rosca vieja.

1. Barrene con la broca de la tabla, a la profundidad mínima del largo de inserto que eligió. En una reparación, la broca se lleva la rosca barrida; centre bien para no dejar el barreno chueco respecto a la rosca vieja.
2. Avellane a 120°. El avellanado evita que quede una rebaba delgada en la boca y guía la primera espira del inserto. Tiene que ser de 120° incluido para que coincida con el flanco de 60° de la rosca. Para M8 × 1.25 el diámetro del avellanado va de 9.50 a 10.10 mm.
3. Rosque con machuelo STI de la medida y clase correctas: 5H para inserto libre, 4H5H para inserto con seguro. Machuelo de punta helicoidal para barreno pasado o ciego con espacio para viruta; de fondo con hélice alta para barreno ciego y hondo en material blando.
4. Limpie la viruta con aire, sobre todo en barreno ciego.
5. Revise la rosca con el calibre STI pasa / no pasa. El lado «pasa» debe entrar completo. El lado «no pasa» puede entrar solo si se frena antes de la segunda vuelta o en ella. Si la rosca STI pasa el calibre, el inserto ya instalado queda en tolerancia; no hace falta calibrar después de meterlo.
6. Instale el inserto con la herramienta de instalación, con la lengüeta hacia abajo, hasta que quede de ¾ a 1½ paso bajo la superficie (en M8 × 1.25, entre 0.9 y 1.9 mm). Sin avellanado, en barreno pasado, de ¼ a ½ paso.
7. Rompa la lengüeta con el botador de lengüetas (existe hasta M12); en medidas mayores, con pinzas de punta, doblándola arriba y abajo hasta que truene en la muesca. Saque la lengüeta del barreno: si se queda adentro, estorba al tornillo o termina en otro lado del equipo.

Después de instalar, el lado «pasa» del calibre puede ya no entrar libre en el inserto. Es normal: la espira se asienta sola cuando entra y aprieta el tornillo. Para el procedimiento general de roscado (velocidad, lubricante, machuelo de fondo o de punta), vea la guía de roscado; para usar el calibre pasa / no pasa, medición de roscas.

¿Conviene un Helicoil o un inserto sólido?

Los dos reparan una rosca barrida, pero piden cosas distintas a la pieza.

• Inserto de alambre (Helicoil). Pide un barreno apenas mayor que el del machuelo normal: 8.4 mm contra 6.8 mm en un M8 en acero. Es ligero, sirve en paredes delgadas y en piezas donde no cabe un buje. No mete esfuerzo a la pieza porque no se remacha ni se encaja a presión.
• Inserto sólido. Es un buje con rosca por dentro y por fuera, de pared más gruesa. Pide un barreno bastante más grande y más material alrededor, y normalmente trae su propio sistema de fijación (llaves, collar o adhesivo). Se usa cuando sobra material y se busca una pieza rígida que no dependa del resorte.

La regla de taller: si la pared es delgada o el barreno no puede crecer mucho, el de alambre. Si hay carne de sobra y la rosca se va a armar y desarmar todo el tiempo, vale la pena comparar ambos con los datos del fabricante del inserto sólido.

¿Por qué falló la reparación con Helicoil?

Casi siempre que un inserto sale con el tornillo, queda flojo o no entra, el problema está en la preparación del barreno, no en el inserto.

1. Se usó la broca del machuelo normal. En M8 la broca de 6.8 mm deja demasiado material para el machuelo STI, que se atora, se rompe o rasga la rosca. Para inserto, 8.3 a 8.4 mm.
2. El machuelo no era STI, o era de otra clase. Un machuelo de kit de baja calidad o desgastado deja la rosca fuera de tolerancia; el inserto queda flojo o el de seguro no frena. Para inserto con seguro el fabricante pide 4H5H: en una rosca 5H, más holgada, el seguro pierde par de frenado.
3. El barreno quedó corto. En barreno ciego, el chaflán del machuelo de punta no alcanza a dejar rosca completa en el fondo y el inserto no baja hasta donde debe. Revise la tabla de profundidad antes de barrenar.
4. El inserto quedó muy arriba. A ras de la superficie, la primera espira no tiene apoyo y se levanta con el tornillo. Debe quedar de ¾ a 1½ paso abajo.
5. No se rompió o no se sacó la lengüeta. En barreno ciego, el tornillo topa con la lengüeta antes de agarrar todo el inserto y se siente «apretado» sin estarlo.
6. No se calibró la rosca STI. El calibre pasa / no pasa cuesta menos que repetir la reparación sobre un barreno que ya creció.

¿Qué broca lleva un Helicoil en rosca de pulgada (UNC/UNF)?

En rosca unificada la broca suele ser de número, de letra o fraccional. La tabla da primero el equivalente en milímetros y entre paréntesis la designación que trae el catálogo.

Fuente: HC-2000 rev. 11, tabla V. Conversión a milímetros redondeada a centésimas a partir del decimal en pulgadas del catálogo.

¿Dónde consigo el machuelo, la broca y el calibre STI?

AHNSA no vende insertos Helicoil ni kits. Lo que sí surtimos es la herramienta de corte y medición de la reparación, que es justo lo que decide si la rosca queda bien:

• Machuelos STI de OSG y YG-1: por ejemplo OSG M8 × 1.25 STI, OSG 10-32 STI, YG-1 1/4-28 STI, YG-1 #8-32 STI y YG-1 ST422 para inserto 1/4-28 UNF. Todo el catálogo, en machuelos.
• Brocas de la medida de la tabla, de HSS o carburo, en brocas.
• Calibres STI pasa / no pasa, como el OSG #8-32 STI y el JARVIS 5/16-24 STI, en medición.

Si la medida que necesita no aparece, o quiere confirmar clase de tolerancia, tipo de machuelo y broca antes de barrenar una pieza cara, hable con un asesor de AHNSA.

Preguntas frecuentes

Siga aprendiendo

• Qué es un machuelo
• Tipos de machuelos
• Qué machuelo usar
• Medidas de machuelos
• Tabla de broca para machuelo
• Calculadora de broca para machuelo
• Guía de roscado
• Medición de roscas

Fuentes

Heli-Coil es marca registrada de su titular. HELICOIL es marca usada por Böllhoff en Europa. AHNSA no está afiliada a ninguna de las dos y no vende sus insertos; las mencionamos solo para identificar el producto.