SECRETARIA DE COMERCIO Y FOMENTO INDUSTRIAL
NORMA MEXICANA NMX-H-124-1990
TORNILLOS DE ALTA RESISTENCIA PARA UNIONES DE ACERO ESTRUCTURAL HIGH-STRENGTH HIGH-STRENGTH BOLTS BOLTS FOR FOR STRUCTURAL STRUCTURAL STEEL STEEL JOINTS
DIRECCION GENERAL DE NORMAS
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PREFACIO
En la elaboración de esta norma participaron las siguientes empresas e instituciones: CAMARA NACIONAL DE LA INDUSTRIA DEL HIERRO Y DEL ACERO. CHRYSLER DE MEXICO, S.A. DE C.V. COMISION FEDERAL DE ELECTRICIDAD. CONSTRUCTORA NACIONAL DE CARROS DE FERROCARRIL, S.A. FORD MOTOR COMPANY, S.A. DE C.V. LAMINADORA MEXICANA DE METALES, S.A. PRE-MAQ, S.A. DE C.V. PROTTSA, S.A. TELEINDUSTRIAS ERICSSON, S.A. DE C.V. TORNILLOS RASSINI, S.A. UNBRAKO MEXICANA, S.A.
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INDICE DEL CONTENIDO
1 OBJETIVO 2 REFERENCIAS 3 CLASIFICACION Y DESIGNACION 4 ESPECIFICACIONES 5 MUESTREO 6 METODOS DE PRUEBA 7 MARCADO Y EMPAQUE 8 CRITERIO DE ACEPTACION O RECHAZO 9 CERTIFICACION 10 INSPECCION APENDICE 11 BIBLIOGRAFIA
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TORNILLOS DE ALTA RESISTENCIA PARA UNIONES DE ACERO ESTRUCTURAL HIGH-STRENGTH BOLTS FOR STRUCTURAL STEEL JOINTS
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OBJETIVO Y CAMPO DE LA APLICACION
1.1 Esta Norma Mexicana establece los requisitos químicos y mecánicos que deben cumplir los diferentes tipos de tornillos de acero templados y revenidos, comúnmente conocidos como "tornillos estructurales de alta resistencia", adecuados para usarse en uniones estructurales, que son cubiertos bajo los requisitos de la NOM-H-123 y de esta norma. Los diferentes tipos de tornillos cubiertos por esta norma son los siguientes: 1.1.1 Tipo 1 Tornillos fabricados de acero al medio carbono en diámetros de 12,7 mm hasta 38.1 mm (1/2 in, hasta 1 1/2 in). 1.1.2 Tipo 2 Tornillos fabricados de acero de bajo carbono martensíticos, suministrados en diámetros de 12,7 mm hasta 38,1 mm (1/2 in hasta 1 1/2 in). 1.1.3 Tipo 3 Tornillos en diámetros de 12,5 mm hasta 38,1 mm (1/2 in hasta 1 1/2 in), teniendo una resistencia a la corrosión atmosférica y características de resistencia comparables a los aceros indicados en la NOM-B-282 y en las especificaciones indicadas en A3 y A4, (éstos aceros tienen una resistencia a la corrosión atmosférica 2 veces mayor que el acero estructural al carbono con cobre). 1.2 Cuando no se especifique un tipo de tornillo, a opción del fabricante, puede suministrarse ya sea el tipo 1 ó 2. El tipo 3 puede suministrarlo el fabricante si lo acuerda con el comprador. Cuando la aplicación involucre altas temperaturas, el comprador debe especificar en la orden los tornillos del tipo 3. 1.3 Cuando se requiera resistencia a la corrosión atmosférica, el comprador debe indicar en el contrato u orden los tornillos del tipo 3. Nota 1.- Puede suministrarse bajo esta norma tornillos estructurales hexagonales pesados con otros requisitos dimensionales, siempre y cuando se indiquen en el contrato u orden de compra, y cumplan con todos los demás requisitos de esta norma. 1.4 Cuando se especifiquen tornillos estructurales de alta resistencia galvanizados, estos deben ser del tipo 1 ó 2, a opción del fabricante, a menos que se indique otra cosa en la orden del comprador. Los tornillos y tuercas galvanizadas deben embarcarse en el mismo contenedor.
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1.5 Las tuercas deben ser las indicadas en la especificación A2. A menos que indique otra cosa, las tuercas deben ser hexagonal pesada y, el grado y acabado superficial de las tuercas para cada tipo de tornillos debe ser el siguiente:
1.5.1 Los grados de tuercas 2 y 2H, se indican en la especificación A1, y las tuercas en los grados D y DH indicadas en la especificación A2 se aceptan como una alternativa para las tuercas del grado C. Las tuercas del grado 2H, indicadas en el apéndice A1, se aceptan como una alternativa para las tuercas del grado DH. Las tuercas del tipo DH3 se aceptan como una alternativa para las tuercas del grado C3. 1.6 Excepto que se indique otra cosa, las arandelas ordenadas con los tornillos deben suministrarse conforme a los requisitos de la NOM-H-039. A menos que se indique otra cosa, las arandelas galvanizadas deben suministrarse con tornillos galvanizados, y las arandelas del tipo 3 de acero resistente al medio ambiente deben suministrarse con tornillos del tipo 3.
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REFERENCIAS
Esta norma se complementa con las siguientes Normas Mexicanas vigentes: NOM-B-001 Métodos de análisis químico para determinar la composición de aceros y fundiciones. NOM-B-116 Determinación de la dureza Brinell en materiales metálicos. NOM-B-118 Método de prueba para la determinación de la dureza Vickers en materiales metálicos. NOM-B-172 Métodos de prueba mecánicos para productos de acero. NOM-B-282 Acero estructural de baja aleación y alta resistencia. NOM-H-004 Recubrimiento de cinc por el proceso de inmersión en caliente para sujetardores y herrajes de hierro y acero. NOM-H-037 Agujeros pasados para tornillos con rosca métrica. NOM-H-039 Arandelas de acero, templadas y revenidas para usarse con tornillos estructurales.
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NOM-H-045 Muestreo de aceptación para sujetadores roscados. NOM-H-123 Tornillos de acero aleado, templados y revenidos para juntas de acero estructural.
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CLASIFICACION Y DESIGNACION
3.1 Clasificación Esta norma clasifica a los tornillos en tres tipos conforme a su composición química, (ver tablas 1, 2 y 3) y uso (ver 1.1.1, 1.1.2 y 1.1.3). 3.2 Designación En la designación de estos tornillos debe indicarse, como mínimo, los siguientes datos para describirlos adecuadamente: a) Número de esta norma. b) Cantidad (número de piezas de tornillos y accesorios). c) Nombre del producto, incluyendo accesorios, tal como tuercas y arandelas, cuando se deseen. d) Recubrimiento, si se requiere (que es, galvanizado por inmersión en caliente o mecánicamente). e) Dimensiones, incluyendo diámetro y longitud nominal del tornillos. Para tornillos con otros requisitos dimensionales diferentes a los tornillos estructurales hexagonales pesados (ver 1.4) es necesario especificar la longitud de agarre. f) Tipo de tornillo, (esto es, tipo 1, 2 o 3). g) Si se requiere carga de prueba. h) Cualquier requisito especial. Nota 2.- Ejemplos de designación a) NOM-H-124, 1 000 piezas, tornillo estructural hexagonal pesado, cada uno con arandela templada, recubrimiento conforme a la NOM-H-004 y una tuerca hexagonal pesada, grado C conforme a la especificación indicada en A3, galvanizada por inmersión en caliente, de 25,4 mm por 101,6 mm (1 in por 4 in). b) NOM-H-124, 1 000 piezas, tornillo estructural hexagonal pesado, sin tuerca ni arandela, del tipo 1, de 3,175 mm por 57,15 mm (1/8 in por 2 1/4 in), galvanizado por inmersión en caliente.
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ESPECIFICACIONES
4.1 Material y fabricación 4.1.1 El acero para la fabricación de los tornillos debe obtenerse por uno de los siguientes procesos: horno de hogar abierto, básico al oxígeno u horno de arco eléctrico. 4.1.2 Los tornillos deben tratarse térmicamente y enfriarse en un medio líquido desde la temperatura de austenización y enseguida revenirse a una temperatura de por lo menos 427 ºC. 4.1.3 El roscado de los tornillos puede ser por maquinado o laminado. 4.1.4 A menos que se especifique otra cosa, los tornillos deben galvanizarse por inmersión en caliente conforme a los requisitos para la clase C de la NOM-H-004. Cuando sea especificado por el comprador un galvanizado mecánico, el recubrimiento debe cumplir con los requisitos de la clase 50 de la especificación indicada en A6, o para el espesor del recubrimiento, adherencia y requisitos de calidad para la clase C conforme a la NOM-H-004. 4.1.5 Si el tratamiento térmico se efectúa por un maquilador el material, tratado térmicamente, debe probarlo el fabricante. 4.2 Requisitos químicos 4.2.1 Composición química 4.2.1.1 Los tornillos del tipo 1 y 2 deben cumplir con los requisitos de composición química indicados en la tabla 1. 4.2.1.2 Los tornillos del tipo 3 deben cumplir con los requisitos de composición química indicados en la tabla 2. La selección de la composición química A, B, C, D, E ó F, debe ser a opción del fabricante del tornillo. 4.2.2 Análisis de producto Este análisis puede hacerlo el comprador del material acabado que represente a cada lote de tornillos. La composición química así determinada debe cumplir con los requisitos indicados en 4.2.1.1 y 4.2.1.2. 4.2.3 No se permiten las coladas de acero que tengan como elementos de aleación tal como: bismuto, selenio, telurio o plomo.
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TABLA 1.- Requisitos químicos para tornillos del tipo 1 y 2
Nota.- a) Los tornillos del tipo 2 deben ser de acero calmado, de grado fino.
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TABLA 2.- Requisitos químicos para los tornillos del tipo 3 (a)
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4.3 Requisitos mecánicos 4.3.1 Requisitos de dureza Los tornillos no deben exceder de la dureza máxima indicada en la tabla 3. Los tornillos menores a 3 diámetros en longitud deben cumplir con la dureza indicada en la tabla 3, dado que solo se aplican los requisitos de dureza. TABLA 3.- Requisitos de dureza para los tornillos
4.3.2 Requisitos de tensión 4.3.2.1 Los tornillos en diámetro hasta 31,75 mm (1 1/4 in), excepto los indicados en 4.3.1, deben probarse en sección completa y cumplir con los requisitos de resistencia a la tensión indicados en la tabla 4. La carga de prueba no es mandatoria en una prueba de producción. Cuando se especifique en el contrato u orden de compra, los tornillos deben probarse con la carga de prueba indicada en la tabla 4, y cumplir con los requisitos de resistencia a la tensión. En caso de discrepancia los tornillos deben cumplir con los requisitos de la carga de prueba además de todos los otros requisitos. 4.3.2.2 Los tornillos en diámetros mayores de 31,75 mm (1 1/4 in), excepto los indicados en 4.3.1, deben probarse en sección completa y cumplir con los requisitos de resistencia a la tensión y carga de prueba especificados en la tabla 4. Cuando el equipo no sea de la capacidad suficiente para probarlos en sección completa, o cuando la longitud del tornillo hace impráctica la prueba en sección completa, deben hacerse las pruebas en probetas maquinadas y cumplir con los requisitos de la tabla 5. En el caso de que los tornillos se prueben tanto en sección completa y en probetas maquinadas, la prueba en sección completa debe prevalecer en caso de desacuerdo entre los métodos indicados. 4.3.3 Para los tornillos en los cuales se efectúen las pruebas de dureza y tensión, el criterio de aceptación debe basarse en los requisitos de tensión en caso de desacuerdo en las lecturas bajas de la prueba de dureza. 4.3.4 Además, cuando se suministran tornillos y tuercas galvanizadas, el ensamble tornillo/tuerca debe probarse en sección completa en una junta ensamblada como se especifica en 6.2.3. Después de la prueba de apriete, el ensamble no debe presentar signos de falla.
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4.3.5 Cuando se suministran tornillos del tipo 2 galvanizados por inmersión en caliente, éstos pueden probarse a la tensión después de galvanizarlos conforme a 4.3.1 ó 4.3.2 dependiendo del diámetro. El número de pruebas de cada lote debe ser conforme a 5.1.3.4 y 5.1.4.4.
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4.4 Dimensiones y tolerancias 4.4.1 Los tornillos con cabeza hexagonal deben cumplir con las dimensiones para los tornillos hexagonales pesados estructurales, indicadas en la especificación A7. 4.4.2 El roscado debe ser conforme a la especificación indicada en A6 para rosca gruesa y tener una tolerancia para la clase 2A. Cuando se especifique, deben usarse en los tornillos de diámetro mayor de 25,4 mm (1 in) series de rosca de 8 hilos. 4.4.3 A menos que se especifique otra cosa, los tornillos que van a usarse con tuercas o barrenos roscados, los cuales han sido roscados a una sobre medida conforme a la especificación indicada en A2, deben tener un roscado de la clase 2A, antes de galvanizarlos por inmersión en caliente o mecánicamente. Después del galvanizado, el límite máximo del diámetro de paso puede exceder el límite de la clase 2A por las siguientes cantidades:
Nota.a) Estos valores son los mismos para el sobre roscado mínimo requerido para tuercas galvanizadas conforme a la especificación indicada en A2. 4.4.4 El límite de calibración para los tornillos debe verificarse durante la fabricación o por medio del ensamble de una tuerca machueleada tan cerca como sea práctico a los límites de sobre medida indicados anteriormente . En caso de discrepancia, debe usarse un anillo verificador roscado al mismo tamaño (tolerancia clase X, más la tolerancia del verificador). El ensamble del verificador o de la tuerca descrita anteriormente, debe hacerse manualmente, seguido de una ligera aplicación de aceite para prevenir que se atore y dañe el verificador. Estas inspecciones cuando se efectúan para resolver discrepancias, deben hacerse a la frecuencia y calidad indicada en la tabla 6. 4.5 Inspección visual de las reventaduras en la cabeza 4.5.1 Una reventadura es una abertura en el metal (material). Las reventaduras pueden ocurrir en la esquinas o caras de la cabeza de los tornillos. 4.5.2 Un tornillo defectuoso, para los propósitos de la inspección visual, debe ser cualquier tornillo que presente reventaduras en la cara de la cabeza, la cual se extiende en la parte superior de la cabeza. (círculo del chaflán) o en la superficie de asiento debajo de la cabeza. Además, las reventaduras que ocurran en la intersección de dos
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caras de apriete no deben reducir la distancia entre esquinas abajo del mínimo especificado.
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4.5.3 Un lote, para los propósitos de selección de una muestra para inspección visual debe consistir de todos los tornillos de un tipo, mismo diámetro nominal y longitud, que van a inspeccionarse al mismo tiempo. 4.5.3.1 De cada lote de tornillos, debe tomarse al azar una muestra representativa e inspeccionarse visualmente para determinar si existen reventaduras. El tamaño de la muestra debe ser el que se indica en la tabla 7. Si el número de tornillos defectuosos encontrados durante la inspección hecha por el fabricante es mayor que el número de aceptación dado en la tabla 7, para el tamaño de muestra, todos los tornillos deben inspeccionarse visualmente y, los defectuosos encontrados durante la inspección hecha por el comprador es mayor que el número dado en la tabla 7 para el tamaño de muestra, el lote debe sujetarse a rechazo. TABLA 7 - Tamaño de la muestra con numeros de aceptacion o rechazo para inspección de reventaduras para un a.q.l. de 2.5.
Notas.a) Ver NOM-H-045. b) Inspeccionar todos los tornillos si el lote es menor al tamaño de la muestra. TABLA 8 - Prueba para los tornillos galvanizados
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MUESTREO
5.1 Aseguramiento de la calidad de los requisitos mecánicos 5.1.1 El fabricante debe hacer una inspección por muestreo de todos los lotes de tornillos para asegurarse de que las propiedades de éstos cumplen con los requisitos de esta norma. Todos los tornillos deben inspeccionarse antes del embarque conforme a uno de los procedimientos de aseguramiento de la calidad, descritos en 5.1.3 y 5.1.4 respectivamente. El fabricante debe tener la opción de cual procedimiento debe seguirse cuando se suministran los tornillos por una orden de compra.
5.1.2 El propósito de un programa de prueba de la inspección de un lote es para asegurarse de que éste cumple con los requisitos de esta norma. Para que dicho plan sea totalmente efectivo, es esencial que el comprador lleve a cabo lo siguiente para que mantenga la identificación e integridad de cada lote hasta que el producto esté instalado en servicio. 5.1.3 Método del lote de producción 5.1.3.1 Todos los tornillos deben procesarse conforme a un plan de aseguramiento de calidad de identificación del control del lote. El fabricante debe identificar y mantener la integridad de cada lote de tornillos producidos, desde la materia prima a partir de toda la operación de procesado y tratamiento, hasta el empaque final y embarque. Cada lote debe asignársele su propio número de identificación del lote, probarse y los informes de las pruebas de cada lote deben guardarse. 5.1.3.2 Un lote de producción, con el fin de asignarle un número de identificación y del cual deben seleccionarse las muestras, debe consistir de todos los tornillos procesados esencialmente a través de todas las operaciones para formar el embarque, que son del mismo tamaño y longitud nominal, y producidos de la misma colada de acero. 5.1.3.3 El fabricante debe hacer las pruebas de resistencia a la tensión (prueba de cuña) y de dureza de cada lote de tornillos. Alternadamente, las pruebas pueden ser resistencia a la tensión, resistencia de fluencia, reducción de área, alargamiento y dureza conforme a 4.3.1 y 4.3.2. 5.1.3.4 De cada lote producido, el número mínimo de pruebas de cada propiedad requerida, debe ser el siguiente:
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5.1.3.5 Si cualquier probeta presenta un maquinado defectuoso, esta puede descartarse y substituirse. 5.1.4 Método de lote de embarque 5.1.4.1 El proceso de inspección durante todas las operaciones de fabricación, tratamientos y almacenaje de los tornillos debe ser conforme a las prácticas individuales del fabricante. 5.1.4.2 Antes del empaque de los tornillos, el fabricante debe hacer pruebas en muestras de tornillos tomados al azar de cada lote. Un lote de embarque, para los propósitos de selección de muestras, es definido como la cantidad de tornillos del mismo tamaño y longitud nominal necesarios para cumplir con los requisitos de una orden de compra. 5.1.4.3 Cuando se especifique en el contrato u orden de compra, el fabricante debe hacer las pruebas de resistencia a la tensión (prueba de cuña) y de dureza de cada lote de tornillos incluyendo la de carga de prueba. Alternativamente, conforme a 4.3.1 y 4.3.2, las pruebas pueden ser resistencia a la tensión, resistencia de fluencia, reducción de área, alargamiento y dureza. 5.1.4.4 De cada lote de embarque, el número de pruebas de cada propiedad requerida debe ser el siguiente:
5.1.4.5 Si cualquier probeta muestra maquinado defectuoso, está debe descartarse y substituirse. 6
METODOS DE PRUEBA
6.1 Composición química Los métodos de análisis para determinar la composición química, deben ser los especificados en la NOM-B-001. 6.2 Requisitos mecánicos 6.2.1 Los métodos de prueba para determinar las propiedades a la tensión deben ser los especificados en la NOM-B-172.
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6.2.2 El ensayo de carga de prueba de los tornillos probados en sección completa debe efectuarse conforme a la NOM-B-172 (medición de longitud). 6.2.3 Los tornillos deben probarse en sección completa por el método de prueba con cuña indicada en la NOM-B-172. La fractura debe presentarse en el vástago o en el roscado del tornillo, sin que se presente la fractura en la unión de la cabeza y vástago. 6.2.4 La velocidad de la prueba debe determinarse con el viaje libre del cabezal a un máximo de 3.17 mm (0.125 in )/ minuto para la carga de prueba, y máximo de 25.4 mm (1 in)/ minuto para la prueba de resistencia a la tensión. 6.2.5 Los tornillos galvanizados deben colocarse en una junta de acero y ensamblarse con una arandela y tuerca galvanizada. La junta debe tener una o más placas de acero estructural como un espesor total, incluyendo la arandela, de tal manera que 3 ó 5 roscas totales del tornillo estén localizadas entre la s uperficie de apoyo de la cabeza del tornillo y la tuerca. El barreno en la junta debe tener el mismo diámetro nominal que el de la arandela. El ajuste inicial de la tuerca, debe producir una carga en el tornillo no menor del 10% de la carga de prueba especificada. Después del ajuste inicial, la posición de la tuerca debe marcarse con relación al tornillo, y debe aplicarse el giro indicado en la tabla 8. Durante el giro, la cabeza del tornillo debe sujetarse. 6.3 Dureza Los métodos para determinar la dureza Brinell y Rockwell, deben ser conforme a las NOM-B-116 y NOM-B-119, respectivamente.
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MARCADO Y EMPAQUE
7.1 Marcado 7.1.1 Los tornillos del tipo 1, 2 y 3, deben marcarse con el número NOM-H-124 y el símbolo de identificación del fabricante A opción del fabricante las marcas pueden ser bajo o sobre relieve. 7.1.2 Además de lo indicado en 7.1.1, los tornillos del tipo 1, a opción del fabricante, pueden marcarse con tres líneas radiales separadas 120°. 7.1.3 Además de lo indicado en 7.1.1, los tornillos del tipo 2 deben marcarse con tres líneas radiales separadas 60°. 7.1.4 Además de lo indicado en 7.1.1, los tornillos del tipo 3 deben marcarse con el número NOM-H-124 subrayado, y el fabricante puede agregar otras marcas que identifiquen que el tornillo es resistente a la corrosión atmosférica y al medio ambiente. 7.2 Empaque Los tornillos deben empacarse como sea práctico después del proceso final. Los contenedores deben marcarse con el número de identificación del lote.
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CRITERIO DE ACEPTACION O RECHAZO
Excepto que se indique otra cosa, cualquier rechazo basado en las pruebas especificadas en esta norma, deben informarse al fabricante dentro de los 30 días siguientes a la recepción del material por el comprador.
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CERTIFICACION
9.1 Cuando se especifique en la orden de compra, el fabricante debe suministrar al comprador los informes de prueba, dependiendo, si fueron suministrados por el método de lote de producción o de embarque. Las coladas individuales no necesitan identificarse en el informe de prueba.
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INSPECCION
10.1 Si la inspección descrita en 10.2 es requerida por el comprador, esta debe indicarse en el contrato u orden de compra. 10.2 El inspector representante del comprador debe tener acceso a todas las partes de la fábrica relacionadas con la fabricación del material ordenado. El fabricante debe proporcionar la inspector todas las facilidades razonables para que este se cerciore de que el material está siendo suministrado conforme a esta norma. Todas las pruebas e inspección, requeridas por la norma y por el representante del comprador, deben hacerse antes del embarque y, llevarse a cabo de manera tal que no interfieran innecesariamente con las operaciones de la planta.
APENDICE En tanto no se elaboren las Normas Mexicanas correspondientes, debe consultarse en forma supletoria las siguientes especificaciones extranjeras. A1 ASTM-A-194
"Specification for carbon and alloy steel nuts for bolts for high pressure and high-temperature service".
A2 ASTM-A-562
"Specification for carbon and alloy steel nuts".
A3 ASTM-A-588
"Specification for high-strength low alloy structural steel with 50 000 psi minimum yield point to 4 in thick".
A4 ASTM-A-709
"Specification for structural steel for bridges".
A5 ASTM-B-695
"Specification for coatings of zinc mechanically deposited on iron and steel".
A6 ANSI-B-1.1
" Unified screw threades".
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A7 ANSI-B-18.2.1
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"Square and hex bolts and screws".
BIBLIOGRAFIA
ASTM-A-325-1981
"Standard specification for high-strength bolts for structural steel joints".
México, D.F., Junio 29, 1990
EL DIRECTOR GENERAL DE NORMAS
LIC. AGUSTIN PORTAL ARIOSA
