En este trabajo presentamos la recopilación más completa y detallada en internet sobre los tipos de elementos de unión existentes en el campo de la mecánica, analizamos componente tras componente de manera analítica y descriptiva.

Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Facultad de Ingeniería Mecánica Eléctrica “Año de la promoción de la industria responsable y del compromiso climático”

Elementos de unión CURSO: Elementos de maquina

DOCENTE: Ing. Valencia Centeno Wilson

CICLO: IV INTEGRANTES: Ramirez Montenegro Dante Díaz Goicochea Bonhomy Frederich Díaz Guevara Máximo César Tarrillo Díaz Jhosep Rodolfo

LAMBAYEQUE 25/11/14

INTRODUCCION

Para el presente trabajo de investigación, del curso Elementos de Máquina, en Ingeniería Mecánica Eléctrica, realizamos una investigación en diversas fuentes acerca de los tipos de elementos de unión existentes en el campo de la mecánica moderna, hacemos un recorrido breve por los tipos de uniones, tanto desmontables como no desmontables, estudiamos los pernos, las tuercas, remaches o roblones y los distintos tipos de soldadura existentes, así mismo tratamos de describir sus usos, y conveniencia de uso. Hemos considerado para este trabajo, adaptar un orden específico en la presentación de los subtemas, que debe ser seguido para la correcta comprensión del tema a tratar.

ELEMENTOS DE UNIÓN I.

Elementos desmontables 1. Elementos Roscados

Los elementos roscados se usan extensamente en la fabricación de casi todos los diseños de ingeniería. Los tornillos suministran un método relativamente rápido y fácil para mantener unidas dos partes y para ejercer una fuerza que se pueda utilizar para ajustar partes movibles. 1.1.

Definiciones:

Rosca: Es un filete continuo de sección uniforme y arrollada como una elipse sobre la superficie exterior e interior de un cilindro. Rosca externa: es una rosca en la superficie externa de un cilindro. Rosca Interna: es una rosca tallada en el interior de una pieza, tal como en una tuerca. Diámetro Interior: es el mayor diámetro de una rosca interna o externa. Diámetro del núcleo: es el menor diámetro de una rosca interna o externa. Diámetro en los flancos (o medio): es el diámetro de un cilindro imaginario que pasa por los filetes en el punto en el cual el ancho de estos es igual al espacio entre los mismos. Paso: es la distancia entre las crestas de dos filetes sucesivos. Es la distancia desde un punto sobre un filete hasta el punto correspondiente sobre el filete adyacente, medida paralelamente al eje. Avance: es la distancia que avanzaría el tornillo relativo a la tuerca en una rotación. Para un tornillo de rosca sencilla el avance es igual al paso, para uno de rosca doble, el avance es el doble del paso, y así

sucesivamente.

1.2.

NORMAS Y ESTANDARES

Debido a la globalización y en busca de la comodidad entre diseñadores y usuarios de distintos países, es que se recurre a una serie de normalizaciones para hacer realidad el reconocimiento de una pieza. ORGANISMOS DE NORMALIZACION En la tabla que se presenta a continuación, de normalización de varias naciones. ABREVIATURA DE PAIS LA NORMA

se

indican

los

organismos

ORGANISMO NORMALIZADOR

Internacional

ISO

Organización Internacional de Normalización.

España

UNE

Instituto de Racionalización y Normalización.

Alemania

DIN

Comité de Normas Alemán.

Rusia

GOST

Organismo Nacional de Normalización Soviético.

Francia

NF

Asociación Francesa de Normas.

Inglaterra

BSI

Instituto de normalización Ingles.

Italia

UNI

Ente Nacional Italiano de Unificación.

América

USASI

Instituto de Normalización para los Estados de América.

1.3.

Representación, acotación y designación de piezas normalizadas

En la inmensa diversidad de mecanismos y maquinas en general, una gran cantidad de piezas accesorias que los componen, tienen unas formas y dimensiones ya predeterminadas en una serie de normas, es decir, son piezas normalizadas. En general, la utilización de piezas normalizadas facilita en gran medida la labor de delineación, ya que al utilizar este tipo de piezas, evitamos tener que realizar

sus correspondientes dibujos de taller. Estas normas especificaran: forma, dimensiones, tolerancias, materiales, y demás características técnicas. 1.3.1. DESIGNACIÓN DE LOS TORNILLOS

Básicamente, la designación de un tornillo incluye los siguientes datos: tipo de tornillo según la forma de su cabeza, designación de la rosca, longitud y norma que lo define. A estos datos, se pueden añadir otros, referentes a

Ejemplo: Tornillo hexagonal M20 x 2 x 60 x To DIN 960.mg 8.8 Y al analizar cada elemento vemos que. a) Denominación o nombre: Tornillo Hexagonal b) Designación de la Rosca: M20 x 2 c) Longitud del vástago: 60 d) To: Cabezas in saliente en forma de plato e) Norma que especifica la forma y característica del tornillo: DIN 960 f) m.g: Ejecución y precisión de medidas g) 8.8: clase de resistencia o características mecánicas.

La longitud que interviene en la designación es la siguiente: 1. En general, la longitud indicada se corresponde con la longitud total del vástago. 2. Para tornillos con extremo con tetón, la longitud indicada incluye la longitud del tetón. 3. Para tornillos de cabeza avellanada, la longitud indicada es la longitud total del tornillo.

la resistencia del material, precisión, etc.

1.3.2. DESIGNACIÓN DE LAS ROSCAS

La designación o nomenclatura de la rosca es la identificación de los principales elementos que intervienen en la fabricación de una rosca determinada, se hace por medio de su letra representativa e indicando la dimensión del diámetro exterior y el paso. Este último se indica directamente en milímetros para la rosca métrica, mientras que en la rosca unificada y Witworth

Ejemplo: La rosca M 3,5 x 0,6 indica una rosca métrica normal de 3,5 mm de diámetro exterior con un paso de 0,6 mm. La rosca W 3/4 ’’- 10 equivale a una rosca Witworth normal de 3/4 pulg de diámetro exterior y 10 hilos por pulgada. La designación de la rosca unificada se hace de manera diferente: Por ejemplo una nomenclatura normal en un plano de taller podría ser:

¼ - 28UNF-3B-LH Y al examinar cada elemento se tiene que: 1/4 de pulgada es el diámetro mayor nominal de la rosca. 28 es el número de rosca por pulgada. UNF es la serie de roscas, en este caso unificada fina. 3B: el 3 indica el ajuste (relación entre una rosca interna y una externa cuando se arman); B indica una tuerca interna. Una A indica una tuerca externa. LH indica que la rosca es izquierda. (Cuando no aparece indicación alguna se supone que la rosca es derecha)

se indica a través de la cantidad de hilos existentes dentro de una pulgada. La tabla siguiente entrega información para reconocer el tipo de rosca a través de su letra característica, se listan la mayoría de las roscas utilizadas en ingeniería mecánica

Símbolos de roscado más comunes

Denominación usual

American Petroleum Institute

API

British Association

BA

International Standards Organisation

ISO

Rosca para bicicletas

C

Rosca Edison

E

Rosca de filetes redondos

Otras

Rd

Rosca de filetes trapesoidales Rosca para tubos blindados Rosca Whitworth de paso normal

Tr PG BSW

Pr W

Rosca Whitworth de paso fino Rosca Whitworth cilíndrica para tubos Rosca Whitworth Rosca Métrica paso normal Rosca Métrica paso fino Rosca Americana Unificada p. normal Rosca Americana Unificada p. fino

BSF BSPT BSP M M UNC UNF

KR R SI SIF NC, USS NF, SAE

Rosca Americana Unificada p.exrafino

UNEF

NEF

Rosca Americana Cilíndrica para tubos Rosca Americana Cónica para tubos Rosca Americana paso especial

NPS NPT UNS

ASTP NS

Rosca Americana Cilíndrica "dryseal" para tubos

NPSF

Rosca Americana Cónica "dryseal" para tubos

NPTF

Con respecto al sentido de giro, en la designación se indica "izq" si es una rosca de sentido izquierdo, no se indica nada si es de sentido derecho. De forma similar, si tiene más de una entrada se indica "2 ent" o "3 ent". Si no se indica nada al respecto, se subentiende que se trata de una rosca de una entrada y de sentido de avance derecho. En roscas de fabricación norteamericana, se agregan más símbolos para informar el grado de ajuste y tratamientos especiales Es posible crear una rosca con dimensiones no estándares, pero siempre es recomendable usar roscas normalizadas para adquirirlas en ferreterías y facilitar la ubicación de los repuestos. La fabricación y el mecanizado de piezas especiales aumentan el costo de cualquier diseño, por lo tanto se recomienda el uso de las piezas que están en plaza.

1.3.3. Características de las Roscas

Una rosca se caracteriza por:

1. DIAMETRO NOMINAL

Es el mayor diámetro generado por la ranura helicoidal En un tornillo coincide con el diámetro exterior. En una tuerca coincide con el diámetro exterior. Un tornillo y una tuerca que roscan tienen siempre la misma rosca y, por lo tanto, el mismo diámetro nominal. D es el diámetro nominal del tornillo

D es el diámetro nominal de la tuerca

2. PERFIL DE LA ROSCA El Perfil de la rosca es la forma de la sección que se obtiene cortando el elemento roscado por un plano que contiene a eje del elemento. Según la función de la rosca, existen distintos tipos de perfiles:

2.1.- Rosca métrica iso Utilización: Se usa fundamentalmente en tornillería y para aplicaciones en general de uso común. Forma:

Designación: M

30

x 1.5

Perfil de Rosc a

Diámetr o nominal

Valor del paso (Si el paso es normal se omite el valor del paso en la designación)

Norma donde se recoge este perfil de rosca: UNE 1-108-83 2.2.- Rosca withworth Utilización: en instalaciones hidráulicas, conducciones y fontanería. Forma:

Designación: W

Perfil de Rosca

5 " 1/4

Diámetro nominal en pulgadas

2.3 Rosca trapezoidal

Utilización: Se utiliza roscas utilizadas como transformadores de movimiento lineal en giro o viceversa, como por ejemplo en husillos. Forma:

Designación: Designación rosca de 1 hilo:

Tr

40

x 14

Designación rosca de 2 hilos o más:

Tr

40

x3

x7

Perfil de rosc a

Diámetr o nominal

Pas o

Divisió n

2.4 Rosca redonda Utilización: Reduce la acumulación de tensiones, y es muy resistente a esfuerzos importantes y golpes. Forma: Tiene un ángulo entre flancos de 30º con los extremos redondeados

Designación: Rd

13

Rosca redond a

Diámetr o nominal

x3

Valor del paso

2.5 Rosca en dientes de sierra Utilización: Se utiliza cuando existe un esfuerzo axial importante en un sentido, como por ejemplo en pinzas de tornos.

Forma: Tiene flancos asimétricos

Designación: S

36

x3

Rosca en diente s de sierra

Diámetr o nominal

Paso

3.- PASO DE LA ROSCA Es la distancia que avanza un tornillo por cada vuelta que gira. Pueden ser:

Paso fino El avance axial es pequeño. Se necesita girar muchas veces el elemento para

Paso normal Es el de uso corriente en Tortillería.

Paso grueso El avance axial es muy grande en cada giro de la rosca. Se utiliza en roscas para desplazamiento como por ejemplo los husillos de los tornos.

conseguir avances importantes.

4.- NUMERO DE HILOS La rosca de varios hilos se obtiene al intercalar varias ranuras helicoidales idénticas desfasadas entre si un ángulo igual a 360º dividido por el número de hélices.

Si se quiere conseguir un paso elevado con un diámetro nominal pequeño, se disminuye considerablemente el núcleo del tornillo.

El paso es igual a la división multiplicada por el número de hilos Al aumentar el número de hilos se aumenta la sección resistente del tornillo.

1.4.

Tipos de Elementos Roscados

1.4.1. TORNILLOS Pieza cilíndrica de metal cuya superficie tiene un resalte en espiral de separación constante; este se emplea como elemento de unión, suele enroscarse en una tuerca y el mismo puede terminar en punta, planos o cualquier otra forma estandarizada. 1.4.1.1.

Definición:

Es un operador que deriva directamente del plano inclinado y siempre t r a b a j a a s ociado a un orificio roscado.

Básicamente puede definirse como un plano inclinado enrollado sobre un cilindro, o lo que es más realista, un surco helicoidal tallado en la superficie de un cilindro (si está tallado sobre un un cilindro afilado o un cono tendremos un tirafondo). 1.4.1.2.

Identificación Todo tornillo se identifica mediante 5 características básicas: cabeza, diámetro, longitud, perfil de rosca y paso de rosca.

a)

La cabeza permite sujetar el tornillo o imprimirle el movimiento giratorio con la ayuda de útiles adecuados (Los más usuales son llaves fijas o inglesas, destornilladores o llaves Allen). Las más usuales son la forma hexagonal o cuadrada, pero también existen otras (semiesférica, gota de sebo, cónica o avellanada, cilíndrica...).

b)

El diámetro es el grosor del tornillo medido en la zona de la rosca. Se suele dar en milímetros, aunque todavía hay algunos tipos de tornillos cuyo diámetro se da en pulgadas. c) La longitud del tornillo es lo que mide la rosca y el cuello juntos.

d)

El perfil de rosca hace referencia al perfil del filete con el que se ha

tallado el tornillo; los más empleados son:

Las roscas en "V" aguda suelen emplearse para instrumentos de precisión (tornillo micrométrico, microscopio...); la Witworth y la métrica se emplean para sujeción (sistema tornillo-tuerca); la redonda para aplicaciones especiales (las lámparas y portalámparas llevan esta rosca); la cuadrada y la trapezoidal se emplean para la transmisión de potencia o movimiento (grifos, presillas, gatos de coches...); la dientes de sierra recibe presión solamente en un sentido y se usa en aplicaciones especiales (mecanismos dónde se quiera facilitar el giro en un sentido y dificultarlo en otro, como tirafondos, sistemas de apriete...). e)

El paso de rosca es la distancia que existe entre dos crestas consecutivas.

Si el tornillo es de rosca sencilla, se corresponde con lo que avanza sobre la tuerca por cada vuelta completa. Si es de rosca doble el avance será igual al doble del paso. Es importante aclarar que según el perfil de la rosca se define el tipo de rosca. Los más comunes para sujeción son Withworth y métrica. Estos tipos de rosca están normalizados, lo que quiere decir que las dimensiones de diámetro, paso, ángulo del filete, forma de la cresta y la raiz, etc... ya están predefinidas. La rosca métrica se nombra o designa mediante una M mayúscula seguida del diámetro del tornillo ( en milímetros). Asi, M8 hace referencia a una rosca métrica de 8 mm de grosor. Si el tornillo es métrico de rosca fina (tiene un paso menor del normal), la designación se hace añadiendo el paso a la nomenclatura anterior. Por ejemplo, M20x1,5 hace referencia a un tornillo de rosca métrica de 20 mm de diámetro y 1,5 mm de paso.

1.4.1.3.

Tipos de Tornillos:

a) Tornillo De Unión: Se utiliza para la unión de dos piezas y se hace a través de un agujero pasante (sin rosca) de una de ellas y roscando en la otra, como la tuerca. b) Tornillo Pasante: Es un tornillo que atraviesa las piezas a unir sin roscar en ninguna de ellas. Se usan para piezas de fundición o aleaciones ligeras c) Espárragos. Es una varilla roscada en los dos extremos sin variación de diámetro. Un extremo va roscando en la pieza mientras que el otro tiene rosca exterior, no tiene cabeza y la sujeción se logra por medio de una tuerca. d) Tornillo Autoroscante: Estos se usan para uniones que deban saltarse raramente, se recomienda para metales blandos o aceros de menos 50 Kg. de resistencia, en carrocerías, en mecánica fina y electrónica.

e) Tornillo Prisionero: Es una varilla roscada por uno o dos extremos, su colocación se realiza entre la tuerca y el tornillo, taladrado previamente. 1.4.1.4.

Clasificación de tornillos

A. Tornillos de montaje Los tornillos pueden realizar a. Tornillo de montaje

b. Tornillo de presión

c. Tornillo de fijación

d. Tornillos de guía

B) Tipos de tornillos C) a) Tornillos hexagonales

varias funciones:

Son los más frecuentes. Según la forma del extremo de la espiga, se utilizan como tornillos de montaje, de presión o de fijación. Pueden estar total o parcialmente roscados.

b) Tornillos allen Son tornillos avellanados, con cabeza cilíndrica o cónica, que utilizan una llave especial, denominada llave Allen, que encaja en un orificio hexagonal de la cabeza.

. c) Tornillos de cabeza ranurada Son tornillos que tienen la cabeza con un orificio o una ranura en el que se encaja algún tipo de destornillador: Las ranuras rectas son útiles para destornilladores manuales.

Los orificios en cruz y hexagonales son útiles para destornilladores automáticos ya que permiten el autocentrado de la punta del destornillador.

d) Tornillos para perno Tienen alguna forma especial en su cabeza o en el principio de su espiga de forma que quedan completamente encajados en el orificio de montaje y no pueden girar. Estos tornillos se utilizan siempre junto con una tuerca

e) Varillas roscadas Quedan ocultos en el orificio en el que roscan. Desempeñan la función de prisioneros.

f)

Tornillos de chapa

Los tornillos de chapa tienen dos tipos de terminaciones dependiendo del grosor de la chapa. La punta afilada se utiliza para chapas de poco grosor y la terminación plana para chapas más blandas y para plásticos. Este tipo de tornillos no necesitan que el taladro esté previamente roscado ya que conforme son roscados van penetrando en el taladro realizando una hélice por lo que se dice que son autoterrajantes.

g) Tornillos especiales (Figuras en orden de mención)    

Se utilizan para funciones especiales, como por ejemplo: Tornillos de bloqueo, que se montan con un patín en su extremo y ejercen la función de tornillo de presión. Cárcamos, que sirven para sujetar argollas en carcasas para poder ser desplazadas por elementos de elevación y transporte como puentes grúa. Tornillos con ojal, que permite construir articulaciones a elementos. Tornillos de mariposa, que pueden ser apretados manualmente.

h) Sujetadores roscados

Un sujetador es un dispositivo que sirve para sujetar o unir dos o más miembros. La denominación que se da a los sujetadores roscados depende de la función para la que fueron hechos y no de cómo se emplean realmente en casos específicos. Si se recuerda este hecho básico, no será difícil distinguir entre un tornillo y un perno. Si un elemento esta diseñado de tal modo que su función primaria sea quedar instalado dentro de un agujero roscado, recibe el nombre de tornillo. Por tanto, un tornillo se aprieta aplicando un par torsor en su cabeza.

Si un elemento esta diseñado para ser instalado con una tuerca, se denomina perno. Así, los pernos se aprietan aplicando una par torsor a la tuerca.

Un espárrago (o perno con doble rosca, birlo) e suna varilla con rosca en sus dos extremos; uno entra en un agujero roscado ye l otro recibe una tuerca.

Los sujetadores roscados incluyen pernos pasantes, tornillos de cabeza, tornillos de máquina, tornillos prisioneros y una variedad de implementos especiales que utilizan el principio del tornillo. 1.4.1.5.

Aplicaciones El campo aplicativo de los sistemas de uniones atornilladas es bastante extenso como para intentar detallar cada uno de estos casos de aplicabilidad que se dan en la vida real. Es por esto, que hemos creído conveniente el sectorizar las aplicaciones aquí descritas por Rubros, entiéndase campos de aplicación en los cuales las uniones de tipo atornilladas cumplen un rol, sino protagónico, muy importante.

a) Electrónica

Chip DV8401

b) Automovilística

1- Tornillo regulador del cable de gas 2- Tapa Cámara de mezcla. 3- Muelle de retorno de compuerta. 4- Sujeción de la aguja del difusor. 5- Aguja y arandela del aire (Presión) 6- Compuerta cilíndrica. 7- Chasis Carburador. 8- Tomas de aire exterior.

c) Música

Los puentes Tipo Floyd Rose de una Guitarra Eléctrica por lo general no traen estos tornillos, diseñados para ese fin.

d) Alta Relojería

Movimiento: a carga manual, con doble barrilete, autonomia de 72 horas. Funciones: horas, minutos, pequeño segundero, dia (con correción rapida) y reserva de marcha. Forma: redonda Ø 30,40mm. altura de 5,90mm. Rubis: 53. Volante: en Glucydur, 2 brazos con tornillos de afinación. Frecuencia: 21.600 A/h. Espiral: plana, Nivarox 1, con regulación por tornillo micrométrico.

e) Mecanica

Sistema dentado en una máquina

1.4.1.6. Innovaciones. Por lo general las innovaciones en los tornillos modernos son de acero fosfatado o galvanizado, lo que les protege de la corrosión. También se pueden encontrar tornillos de materiales más resistentes, como el acero inoxidable. Cuánto más noble sea el material, mayor resistencia tendrá el tornillo. Por eso, los de acero inoxidable son preferibles para exteriores. Para aplicaciones especiales se utilizan de aluminio o de plástico y si, por ejemplo, necesitas atornillar una madera especialmente dura, puedes utilizar tornillos recubiertos de una capa deslizante. 1. Tornillos y tuercas antirrobo para automóviles

En respuesta a las necesidades de varios fabricantes de automóviles y sus proveedores, se ha desarrollado tornillos de rueda con accionamiento de llave interno y externo sin posibilidad que se desafloje con las llaves habituales siendo necesario para ello el adaptador correspondiente. En la tuerca se acopla un casquillo giratorio, para que no se pueda desmontar si no es con su llave. Estos cuentan con las siguientes características:    

Fabricados en acero templado y revenido. Recubrimiento exterior cromado. Pruebas de resistencia realizadas a 22 kg. de presión. Garantizado el apriete con pistola neumática.

 

Para evitar el polvo y la suciedad se incluyen tapones de plástico. Este sistema admite una variedad muy amplia de claves diferentes.

2. Tornillo de rueda tipo perno Los tornillos de rueda tipo perno de se fabrican en muy variados diseños geométricos, roscas y acabados para llantas de acero y de aleaciones ligeras.Los recubrimientos más frecuentes para estos elementos de fijación son "fosfatado & aceitado".

Tornillo de rueda moleteado. El tornillo de rueda moleteado es un diseño clásico y probado. Su caña moleteada da la tolerancia del ajuste necesaria para la unión, asegurando ésta contra torsión. El tornillo de rueda moleteado se fabrica íntegramente mediante conformación en frío. Tornillo de rueda rectificado. En el tornillo de rueda rectificado es una superficie en la cabeza del tornillo la que protege contra la torsión. Un ajuste a presión asegura que el perno esté bien asentado en el cubo. La tolerancia muy estrecha (< 20 mm) en la caña se logra mediante un rectificado después del tratamiento térmico. 2. Tornillo KAWEX Es un tornillo de rueda altamente optimizado en cuanto a sus propiedades, costes, montaje y función. El KAWEX tiene importantes ventajas sobre los tornillos habituales rectificados que precisan costosos procesos de rectificación

para conseguir las tolerancias de ajuste. Se puede fabricar en grandes series íntegramente por conformación en frío a un coste favorable. Después de la forja, se lamina encima de la caña el perfil previo de forma helicoidal. Después del tratamiento térmico, unas roscadoras modernas de precisión calibran dicho perfil para el ajuste de tolerancia necesario (= 20µm) del diámetro. El resultado es una superficie lisa y endurecida para el acople de tolerancia. La geometría de entrada del perfil helicoidal facilita centrar el tornillo en el orificio para el montaje. No hace falta añadir ningún chaflán en el orificio del cubo ya que éste se produce por sí mismo debajo de la cabeza durante la laminación de la caña. Igual que con tornillos de rueda rectificados, el tornillo de rueda pueden ser montado a presión y quitado varias veces sin dañar el orificio en el cubo. No es necesario un sobredimensionamiento especial para el mercado de recambios como en el caso del tornillo de rueda moleteado. El ajuste de la tolerancia en la superficie de asentamiento está diseñada de tal manera que la presión de montaje/desmontaje a presión se mantiene constante incluso después de montar y desmontar el tornillo repetidas veces. Estos son favorables para el montaje en llantas de aluminio. 3. Tornillo desprendible

El tornillo tipo desprendible es conocido como una forma rápida, flexible y conveniente de aplicar el par de apriete y fuerza de sujeción apropiados para la conexión pivote. Lo que ha cambiado es la apariencia de los tornillos. Se ha eliminado la rebaba (metal en exceso) de la cabeza hexagonal y que sirvió como un indicador de reuso. En su lugar, el nuevo tornillo lleva una tira plástica.

Las restricciones de reuso de los tornillos también han cambiado. Anteriormente, se permitió reusar los tornillos tipo desprendible una vez. Sin embargo, se descubrió que la pintura, anti-corrosivo y otros compuestos comúnmente usados estaban contaminando la

rosca de las tuercas hexagonales cuando la conexión pivote era desensamblada. Cuando la conexión pivote era reapretada, los contaminantes se transmitían de la rosca de la tuerca al tornillo. Estos contaminantes actuaban como un lubricante, reduciendo la fricción entre la rosca de la tuerca y el tornillo. Esto ocasionaba tortillería sobre apretada, fuerzas de sujeción impredecibles y alineaciones de ejes no confiables. Reconociendo este fenómeno se decidió detener el reuso de los tornillos tipo desprendible. Actualmente, ni el diseño anterior ni el nuevo tornillo pueden reusarse. Siempre que la conexión pivote se desensamble por cualquier razón, deben quitarse el tornillo y la tuerca hexagonal y desecharse. Deben instalarse un nuevo tornillo y tuerca y apretarse para lograr el par de apriete de la conexión pivote y la fuerza de sujeción. El tornillo tipo desprendible es un tornillo eficaz, confiable y probado con más de un millón en servicio mundialmente. Cuando la instalación es adecuada, la tuerca proporcionará cero fallas, será la conexión de máxima fuerza que usted ha esperado. Cualquiera que ensamble o desensamble la conexión pivote (OEMs, distribuidores, talleres de servicio, etc.) es responsable de la adecuada instalación del tornillo. No intente reusar el tornillo. Dado que se requieren 550 pie-lbs (±45 pie-lbs) de torque para alcanzar la fuerza de sujeción apropiada, el indicador de reuso del tornillo mostrará si se intentó reusarlo. El no alcanzar el torque requerido puede resultar en una fuerza de sujeción insuficiente y alineaciones de ejes no confiables.

5. Tornillo de titanio El primer tornillo de titanio a nivel mundial para la disyunción de la sutura mediopalatina. Con el nuevo Hyrax 14/12 de titanio por primera vez está disponible, además de una perfecta técnica, también un tornillo para disyunciones de la sutura mediopalatina con excepcional biocompatibilidad, gracias al empleo de titanio puro para la terapia de pacientes especialmente sensibles. Las características principales de esta innovadora solución son   

Seguro del tornillo integrado, que impide que retroceda accidentalmente Topes de seguridad integrados, que impiden que el tornillo se desmonte al final del tratamiento Gran resistencia del husillo, procurando una excelente estabilidad

1.4.1.

TUERCA

Una tuerca es una pieza con un orificio central, el cual presenta una rosca, que se utiliza para acoplar a un tornillo en forma fija o deslizante. La tuerca permite sujetar y fijar uniones de elementos desmontables. En ocasiones puede agregarse una arandela para que la unión cierre mejor y quede fija. Las tuercas se fabrican en grandes producciones con máquinas y procesos muy automatizados. La tuerca siempre debe tener las mismas características geométricas del tornillo con el que se acopla, por lo que está normalizada según los sistemas generales de roscas. Identificación de las tuercas Existen 4 características básicas para identificar una tuerca: •

• • •

El número de caras. En la mayoría de las tuercas suele ser 6 (tuerca hexagonal) ó 4 (tuerca cuadrada). Sobre estos modelos básicos se pueden introducir diversas variaciones. Un modelo de tuerca muy empleado es la palomilla (rueda de las bicicletas, tendederos de ropa, etc.), que contiene dos planos salientes para facilitar el giro de la tuerca empleando solamente las manos. El grosor de la tuerca. El diámetro del tornillo que encaja en ella, que no es el del agujero sino el que aparece entre los fondos de la rosca. El tipo de rosca que tiene que coincidir con el del tornillo al que se acopla.

Las tuercas se aprietan generalmente con llaves de boca fija, adaptadas a las dimensiones de sus caras. Cuando se requiere un par de apriete muy exacto se utiliza una llave dinamométrica. En los montajes industriales se utilizan para el apriete rápido herramientas neumáticas. Para apretar tuercas no es aconsejable utilizar tubos o palancas porque se puede romper el tornillo o deteriorarse la rosca.

1.4.2.

ARANDELAS

Una arandela es un disco delgado con un agujero, por lo común en el centro. Normalmente se utilizan para soportar una carga de apriete. Entre otros usos pueden estar el de espaciador, de resorte, dispositivo indicador de precarga y como dispositivo de seguro. Tipos de arandelas: a) Arandelas de placa de anclaje Una plataforma de anclaje o arandela de la pared es un plato grande o una lavadora conectada a un tirante o perno. Placas de anclaje se utilizan en las paredes exteriores de los edificios de mampostería, para refuerzo estructural. Ser visible, muchas placas de anclaje se realizan en un estilo que es decorativo. b) Arandelas Belleville Una arandela Belleville, también conocida como una arandela de resorte en forma de copa, es un tipo de lavadora no plana. Tiene una forma cónica ligera que da la arandela una característica de resorte. Arandelas Belleville se utilizan típicamente como muelles, o para aplicar un pre-carga o calidad flexible para una unión atornillada. Resortes Belleville también se utilizan en un número de minas terrestres por ejemplo, la mina estadounidense M14. c) Arandelas esféricas Una arandela esférica es una arandela con una superficie redondeada, que está diseñado para ser usado en conjunción con una tuerca de acoplamiento con el fin de corregir hasta varios grados de

desalineación entre las piezas. d)

Arandelas de par

Una lavadora par mantiene el perno de coche gire libremente. Tiene un agujero cuadrado en el centro donde la plaza perno de carruaje encaja en. También cuenta con varias puntas dobladas alrededor del borde que cavar en la madera para mantener la lavadora de girar. e) Arandelas de seguridad Sí arandela de seguridad tiene un significado de la misma. Estas arandelas se utilizan para bloquear objeto digamos por ejemplo, hay un perno tuerca y arandelas de seguridad que aquí esta arandela jugará un papel de bloqueo entre estos dos objetos. f) Casquillo. Arandelas de muelle tienen dos categorías en sí mismo que es de aros elásticos cuadrados y arandelas elásticas rectangulares. Ambos están siendo fabricados a partir de alambre estirado en frío. Podemos fabricar arandelas según la norma ASTM A193 o B8M B8 a medida que se fabrica a partir de un alambre continuo. g) Multi-diente estrella).

(arandelas

de

Este tipo de arandelas se utilizan majorely en industrias del automóvil en lugar de las industrias químicas o gasóleo. Este tipo de arandelas tienen su propio propósito y aplicaciones.   

Lavadoras bimetálicos. Bit guard (horse tack) Washers. Arandelas especiales.

II. UNIONES NO DESMONTABLES 1. Remaches o Roblones. 1.1. Definición El remachado es un método popular de unión y fijación, debido principalmente a su bajo costo, su simplicidad y su confiabilidad. Es innumerable la cantidad de productos y estructuras en cuya fabricación se emplea este tipo de elementos de fijación. A diferencia de elementos tales como tuercas y tornillos, considerados elementos de fijación removibles, los remaches se clasifican como elementos permanentes de fijación.

Los remaches son sujetadores permanentes que se usan principalmente para conectar miembros en estructuras como puentes y edificios para ensamblar hojas y placas de acero. El remache es básicamente un pasador de metal dúctil, que se inserta en huecos perforados en dos o mas piezas, y cuyos extremos son configurados de tal manera que las partes queden firmemente aseguradas entre si. Existe una amplia gama de remaches y cada tipo posee características adecuadas a las aplicaciones específicas para las cuales han sido diseñadas.

Las uniones remachadas son seguras y resistentes a las sacudidas. Sin embargo, son desplazadas cada vez más por las construcciones soldadas porque estas pueden adoptar formas más sencillas y no se encuentran debilitadas por agujeros por donde se concentre la tensión.

En la construcción metálica ligera predominan todavía en la actualidad las uniones remachadas, mientras que en las construcciones de calderas y depósitos a presión se emplea casi exclusivamente la soldadura. La forma del roblón es similar a la de un tornillo, pero sin rosca. La Norma EA-95 distingue tres clases: Clase E: roblones de cabeza esférica. Roblones o remaches de cabeza esférica. Clase B: roblones de cabeza bombeada. Clase P: roblones de cabeza plana. Actualmente, prácticamente no se emplean uniones con roblones. La mayoría de las uniones de estructuras metálicas se realizan mediante tornillos (ordinarios, calibrados, o de alta resistencia), o mediante soldadura. No obstante, muchas obras importantes han sido ejecutadas mediante roblones, como por ejemplo, la Torre Eiffel. 1.2. Materiales Los remaches para las piezas de acero están constituidos por acero dulce tenaz MU St 34, MR St 34 o TU St 44, y los empleados para unión de piezas de elevada resistencia son de MR St 44. Para evitar el peligro de aflojamiento y de corrosión es fundamental que el remache y la pieza sean del mismo o parecido material, por ejemplo, las piezas de metal ligero solo podrán unirse son remaches de metal ligeros. Si por la acción del calor los remaches se dilataran más que las piezas unidas, se aflojaría la unión. Es conocido que los materiales diferentes forman entre si un termoelemento cuya acción electroquímica produce la corrosión. 1.3. Procedimiento para la colocación de roblones UNIONES ROBLONADAS: Consiste en sobreponer las dos piezas, debidamente taladradas de modo que los agujeros de una coinciden con los de la otra. 1) Introducir los roblones en caliente, de tal modo que apretando la cabeza del roblón sobre una pieza, sobresalga parte del vástago por otra pieza. 2) Una vez colocado el roblón, se procede a su remachado que consiste en forzar la parte del vástago que sobresale de la pieza, formando una segunda pieza al roblón.

1.4.

Partes del remache

1.5.

Cotas del remache

En formula de longitud (L) se puede escribir de la siguiente forma L=Σ e + 1.5d

1.6.

Formas de los remache y remachados

a. Roblón con cabeza esférica

b. Roblón con cabeza cónica

c. Roblón con cabeza semihundida (“Gota de Cebo”)

d. Roblón con cabeza hundida (avellanado)

1.7.

TAMAÑO DE LOS REMACHES

Los remaches son piezas muy simples y las cotas que los definen son muy pocas. La cota fundamental de ellas es la cota d: el diámetro del vástago del remache. La escala de remaches se hace de acuerdo con la cota d, la cual tiene los tamaños de hierros comerciales, aumentando corrientemente de 3 en 3mm.

A continuación presentamos una tabla donde se indican las dimensiones a y b de la cabeza del remache a partir de los principales diámetros d:

d a b

10 6,5 16

13 8,5 21

16 10 26

19 12 30

22 14 34

25 16 40

28 18 45

31 20 50

34 22 55

37 24 60

40 26 64

43 28 69

Entre las cuatro cotas señaladas, no se indica la longitud l, dicha longitud se puede determinar sumando los espesores de las planchas que han de unirse, y añadiendo una pequeña longitud suplementaria para formar con ella la segunda cabeza del remache. Por ello, en formula, la longitud “l” puede escribirse así: l   e  1,5d

1.8.

TIPOS DE UNIONES REMACHADAS

A) UNION POR RECUBRIMIENTO: El modo más sencillo de unir 2 planchas por medio de remaches consiste en sobreponer parte de una sobre la otra, de modo que coincidan los agujeros realizados en ambas planchas. A este sistema se le llama unión por recubrimiento, o también unión a solape (y ambas planchas, planchas solapadas). Estas uniones pueden hacerse con una sola fila de remaches cuando el esfuerzo de las planchas es pequeño, o con dos, o con tres filas de remaches cuando la carga de las planchas es grande.

Unión roblonada con recubrimiento y una sola fila de roblones

En caso de tener dos filas de remaches, se montan al “tresbolillo”1 , para que mejore la resistencia de la unión, evitando más la posibilidades de desgarre de las costuras.

Unión roblonada con recubrimiento y dos filas de roblones

1

Con esta expresión se designa el no situar los remaches en columnas, sino alternados, en zig-zag

Igualmente, si son 3 las filas de roblones, se monta cada una al tresbolillo respecto a la inmediata. B) UNION CON CUBREJUNTAS:

Las uniones con cubrejuntas consisten en montar las planchas a tope y recubrirlas con una tercera plancha, llamada cubrejuntas, de anchura suficiente para poder remacharse con cada una de las anteriores. Tienen la ventaja de que las planchas a unir pueden estar en un mismo plano. En cambio, tienen el inconveniente de necesitar una pieza especial (el cubrejuntas) y, además, doble cantidad de remaches para lograr la misma resistencia.

Unión roblonada con cubrejuntas y una fila de roblones, (se cuenta las filas que hay sobre cada plancha y no las que hay sobre el cubrejuntas

Unión roblonada con cubrejuntas y dos filas de roblones

El hecho de diseñar las uniones remachadas con varias filas de remaches es para aumentar la resistencia. Otra forma de aumentar la resistencia en las uniones con cubrejuntas es disponer dos: unos a cada lado de las líneas de contacto de las planchas. En la unión con 2 cubrejuntas se equilibran mucho los esfuerzos y se hace más fuerte la unión.

Unión roblonada con dos cubrejuntas y una fila de roblones

Unión roblonada con 2 cubrejuntas y dos filas de roblones

1.9. Cualidades del buen remachado

Según las aplicaciones, a la costura remachada puede exigírsele 2 cualidades: Buena resistencia (que no se rompa, a pesar de los esfuerzos previsibles q ha de sufrir). Buena estanqueidad2 .

La primera cualidad se exige preferentemente en remaches de construcción metálicas (vigas), y la segunda cualidad se exija en caldera (depósitos). Estas dos cualidades son a veces opuestas, así que para mejorar la estanqueidad, puede convenir que las distancias entre remaches sean muy pequeñas, pero esto perjudica la resistencia.

Calafateado

2

Que no deje pasar a través de ella partículas de líquido a gas.

Cuando la principal cualidad del remachado haya de ser la de conseguir una unión hermética (o sea, la estanqueidad) es conveniente calafatearla. Consiste en golpear los bordes de los cubrejuntas o de las planchas, para que queden mejor adheridos, por medio de una herramienta llamada 3 calafate o retacador . Los bordes quedan así en pequeña pendiente. bisel, con una

Calafateado de los bordes de las planchas, para mejorar su estanqueidad

1.10. Esfuerzos de los roblones y de las planchas La unión por medio de remaches se efectúa debido a dos formas de actuar de los mismos que son distintas pero simultaneas: una consiste en que las cabezas presionan una pieza contra otra con lo que la fuerza de rozamiento entre las planchas actúa cuando se las quiere separar. Otra se debe a que los remaches actúan como pasadores, que al atravesar todas las piezas que se unen, impiden el desplazamiento de una respecto a otra. En las uniones con recubrimiento, al no estar las piezas en un mismo plano, las fuerzas tienden a doblar las piezas. Lo mismo ocurre en las uniones con un solo cubrejuntas, por lo que es aconsejable emplear dos, uno por cada lado, para compensar los efectos de las fuerzas.

Esfuerzo de apriete, procedentes del enfriamiento, después del remachado

3

Instrumento utilizado para calafatear.

Esfuerzo de aplastamiento sobre las dos superficies semicilíndricas laterales del vástago, y los de cortadura que tienden a cizallar en dos mitades el roblón. Todos ellos proceden de la descomposición de fuerzas de tracción de las planchas (fuerzas F)

Tendencia al alineamiento de las dos planchas en las uniones roblonadas con recubrimiento

Tendencia de alineamiento de las uniones roblonadas con un solo cubrejuntas

1.11. Estilos de remachado Los agujeros de los remaches se taladran o punzonan. En este último caso es conveniente repasarlos o escariarlos, para evitar la formación de grietas capilares que pueden ser la causa de rotura. En la construcción de puentes, construcciones metálicas y de calderas no esta permitido punzonar agujeros de remaches. Los bordes de los agujeros deben ir avellanados para tener un buen acuerdo entre la caña y la cabeza del remache.

Los remaches de acero por debajo de d=10mm y todos los remaches no férreos se remachan en frío y los superiores a d=10mm se remachan en caliente después de calentar al rojo blanco (unos 1000C)

La cabeza se apoya en una sufridera y el remache se remacha con una buterola, bajo presión uniforme, en una prensa para remacharlo golpeando con una martillo neumático. En los remaches realizados a maquina se produce una presión uniforme e ininterrumpida que aplasta el remache en toda su longitud, de modo que el agujero queda mejor rellenado que en el remachado por martillo.

Fibras de un remache: a) remachado a maquina; b) remachado con martillo

También existen maquinas de remachar que hacen que ambas cabezas en un remache sin cabeza. Los defectos de remachado dan lugar a uniones poco firmes. Antes del remachado, las chapas se ajustan con un embutidor de remaches para evitar que quede holgura entre ellas.

Remachado de un remache de cabeza esférica: a) antes de remachar. B) después de remachar

Compresión de las chapas con un embutidor de remaches:a) en el remachado a mano; b) en el remachado a maquina

Remaches defectuosos: a) b) c) d) e)

Agujeros no alineados. Falta de avellanado. Agujero de remache demasiado grande. Cabezas desplazadas. Holgura entre las piezas a unir.

1.12.

Fallo del mecanismo

En las juntas con un solo remache, los mecanismos básicos de fallo que presentan son: Fallo por cortadura Es el fallo por cizalladura, en el cual se produce el corte del roblón o remache. El criterio de dimensionado para evitar este tipo de fallo es:

Siendo n el número de secciones que trabajan a cortante (ver figura inferior), d el diámetro del remache, y Ssy la tensión de fluencia a tracción.

Fallo por aplastamiento Consiste en el aplastamiento de las caras laterales del remache debido a la compresión realizada por las chapas. La distribución de tensiones es compleja, por lo que se considera un modelo simplificado, según el cual, la tensión se obtiene considerando, como área resistente a compresión, la proyección diametral del área de contacto. La tensión de aplastamiento más desfavorable estará en la chapa más delgada. El criterio de diseño para evitar este fallo se calcula como:

Siendo tmin el espesor de la chapa más delgada, d el diámetro del remache, y considerando la tensión admisible de aplastamiento el doble de la tensión de fluencia.

2.

Soldadura

2.1. Definición La soldadura es un proceso de unión entre metales por la acción del calor, con o sin aportación de material metálico nuevo, dando continuidad a los elementos unidos. Es necesario suministrar calor hasta que el material de aportación funda y una ambas superficies, o bien lo haga el propio metal de las piezas. Para que el metal de aportación pueda realizar correctamente la soldadura es necesario que «moje» a los metales que se van a unir, lo cual se verificará siempre que las fuerzas de adherencia entre el metal de aportación y las piezas que se van a soldar sean mayores que las fuerzas de cohesión entre los átomos del material añadido. Los efectos de la soldadura resultan determinantes para la utilidad del material soldado. El metal de aportación y las consecuencias derivadas del suministro de calor pueden afectar a las propiedades de la pieza soldada. Deben evitarse porosidades y grietas añadiendo elementos de aleación al metal de aportación, y sujetando firmemente las piezas que se quieren soldar para evitar deformaciones. También puede suceder que la zona afectada por el calor quede dura y quebradiza. Para evitar estos efectos indeseables, a veces se realizan precalentamientos o tratamientos térmicos posteriores. Por otra parte, el calor de la soldadura causa distorsiones que pueden reducirse al mínimo eligiendo de modo adecuado los elementos de sujeción y estudiando previamente la secuencia de la soldadura.

Uniones soldadas Consiste en la unión interna de dos o más piezas, de modo que queden formando una sola unidad sin necesidad de más piezas auxiliares que las unidades, como en las uniones, remachados y atornillados. La soldadura consiste en poner las superficies que deben soldarse en contacto tan íntimo, que las moléculas de una sola pieza estén atraídas por las de otra con una fuerza suficiente para mantener unidas las piezas. Para conseguir este intimo contacto, se deben apretar las piezas con una presión suficientemente grande. Condiciones generales para que las piezas se puedan soldar -

Que los materiales sean solubles. Que resistan la presión del calor para efectuar la soldadura. Que el equipo de soldadura pueda trasladarse y funcionar en el lugar donde se hallan las piezas a soldar, si estas no pueden trasladarse al taller. Que no sea peligroso soldar en el local donde ha de realizarse la soldadura. Que la posición de las piezas permita la ejecución de la soldadura.

Ventajas -

Las uniones soldadas tienen la ventaja de que las muy fuertes, si la soldadura está bien hecho, sin debilitar la pieza. La unión puede ser continua formando con verdadera costura.

Desventajas

-

La soldadura tiene la desventaja de producir deformación en la pieza que se suelda, debido a las tensiones internas que se crece al calentarla parcialmente. Presentar el peligro de oxidarse con facilidad.

2.2. Tipos de Soldaduras Se pueden distinguir primeramente los siguientes tipos de soldadura: Soldadura heterogénea. Se efectúa entre materiales de distinta naturaleza, con o sin metal de aportación: o entre metales iguales, pero con distinto metal de aportación. Puede ser blanda o fuerte. Soldadura homogénea. Los materiales que se sueldan y el metal de aportación, si lo hay, son de la misma naturaleza. Puede ser oxiacetilénica, eléctrica (por arco voltaico o por resistencia), etc. Si no hay metal de aportación, las soldaduras homogéneas se denominan autógenas.

Por soldadura autógena se entiende aquélla que se realiza sin metal de aportación, de manera que se unen cuerpos de igual naturaleza por medio de la fusión de los mismos; así, al enfriarse, forman un todo único. Etimológicamente, esta expresión quiere decir «engendrada o efectuada por sí misma». Tuvo su origen en Francia hacia la mitad del siglo XIX. Una confusión bastante extendida, que es importante aclarar, es la de denominar como soldadura autógena a la oxiacetilénica que se estudiará en un apartado posterior-, que sólo lo será cuando se realice sin metal de aportación.

2.2.1. Soldadura Heterogénea o de aleación 2.2.1.1. Soldadura blanda Esta soldadura de tipo heterogéneo se realiza a temperaturas por debajo de los 400 oC. El material metálico de aportación más empleado es una aleación de estaño y plomo, que funde a 230 oC aproximadamente.

Procedimiento para soldar. Lo primero que se debe hacer es limpiar las superficies, tanto mecánicamente como desde el punto de vista químico, es decir, desengrasarlas, desoxidarlas y posteriormente recubrirías con una capa de material fundente que evite la posterior oxidación y facilite el «mojado» de las mismas. A continuación se calientan las superficies con un soldador y, cuando alcanzan la temperatura de fusión del metal de aportación, se aplica éste; el metal corre libremente, «moja» las superficies y se endurece cuando enfría. El estaño se une con los metales de las superficies que se van a soldar. Comúnmente se estañan, por el procedimiento antes indicado, ambas caras de las piezas que se van a unir y posteriormente se calientan simultáneamente, quedando así unidas. En muchas ocasiones, el material de aportación se presenta en forma de hilo enrollado en un carrete. En este caso, el interior del hilo es hueco y va relleno con la resma antioxidante, lo que hace innecesario recubrir la superficie. Tiene multitud de aplicaciones, entre las que destacan: - Electrónica. Para soldar componentes en placas de circuitos impresos. - Soldaduras de plomo. Se usan en fontanería para unir tuberías de plomo, o tapar grietas existentes en ellas. - Soldadura de cables eléctricos. - Soldadura de chapas de hojalata. Aunque la soldadura blanda es muy fácil de realizar, presenta el inconveniente de que su resistencia mecánica es menor que la de los metales soldados; además, da lugar a fenómenos de corrosión.

2.2.1.2. Soldadura fuerte También se llama dura o amarilla. Es similar a la blanda, pero se alcanzan temperaturas de hasta 800 oC. Como metal de aportación se suelen usar aleaciones de plata, y estaño (conocida como soldadura de plata); o de cobre y cinc . Como material fundente para cubrir las superficies, desoxidándolas, se emplea el bórax. Un soplete de gas aporta el calor necesario para la unión. La soldadura se efectúa generalmente a tope, pero también se suelda a solape y en ángulo. Este tipo de soldadura se lleva a cabo cuando se exige una resistencia considerable en la unión de dos piezas metálicas, o bien se trata de obtener uniones que hayan de resistir esfuerzos muy elevados o temperaturas excesivas. Se admite que, por lo general, una soldadura fuerte es más resistente que el mismo metal que une.

2.2.2. Soldadura Homogénea o autógena 2.2.2.1. La soldadura por presión La soldadura en frío es un tipo de soldadura donde la unión entre los metales se produce sin aportación de calor. Puede resultar muy útil en aplicaciones en las que sea fundamental no alterar la estructura o las propiedades de los materiales que se unen. Se puede realizar de las siguientes maneras: Por presión en frio o en caliente. Consiste en limpiar concienzudamente las superficies que hay que unir; y, tras ponerlas en contacto, aplicar una presión sobre ellas hasta que se produzca la unión. Por fricción. Se hace girar el extremo de una de las piezas y, después, se pone en contacto con la otra. El calor producido por la fricción une ambas piezas por deformación plástica.

2.2.2.2. Soldadura u oxiacetilénica (con gases al soplete) También se le llama soldadura con soplete, o bien soldadura oxiacetilénico tiene con la combustión de un gas (generalmente de acetileno y a veces hidrogeno). Para ello, el gas combustible contenido en una botella de acero se mezcla encendiendo la mezcla de gas a la salida de la boquilla del soplete.

A esta instalación hay que añadirle en el momento de soldar, una varilla de metal de aportación que será fundido con el metal, depositando material adicional para producir el cordón de soldadura.

Materiales necesarios para realizar una soldadura autógena

1.- soplete con botellas oxígeno y acetileno El quemador expulsa la mezcla de oxígeno y de gas, es la parte más importante de un equipo de soldadura autógeno. El gas mezclado con oxígeno es el acetileno. 2.-mezcla gaseosa Se efectúa con la boquilla del soplete. Se pone en contacto el oxígeno a gran velocidad y el acetileno a baja presión. En la abertura de la boquilla una depresión que provoca la aspiración de acetileno y permite la mezcla. 3.- manómetro Permiten reducir la presión alta dentro de las botellas hasta un valor que permite la producción de una llama utilizable.

Partes de una soldadura autógena

1.- cilindro de oxigeno Su capacidad varía de 60 a 300 pies cúbicos, con presiones de hasta 2.400 psi. 2.- cilindro de acetileno

Contiene material poroso saturado con acetona. Como el acetileno libre no puede comprimirse en forma segura a más de 15 psi, se encuentra disuelto en acetona, que lo mantiene estable y permite una presión de 250 psi. 3.- reguladores de presión Mantienen la presión constante de los gases, asegurando un volumen estable e igual calidad de la llama. La mayoría de los reguladores son de dos graduaciones y tienen dos medidores: uno indica la presión en el cilindro y el otro la presión que ingresa en la manguera. 4.- mangueras Las mangueras pueden estar unidas o encintadas para evitar que se enreden. Tienen distintos colores, siendo verde o azul para oxígeno y roja o naranja para acetileno. Los conectores para oxígeno tienen las roscas hacia la derecha y los del acetileno hacia la izquierda. 5.- válvulas de control Son del tipo aguja con tornillo de mariposa y controlan el caudal de los gases que entran en la cámara mezcladora.

Ventajas y desventajas de soldadura autógena Ventajas -

Mediante esta combinación se alcanza a alta temperatura de llama. Suelda materiales ferrosos y no ferrosos.

Desventajas Es un proceso más caro que el oxígeno propano. - Produce deformaciones por la gran concentración, por lo que no es recomendable para ciertos trabajos. - La soldadura en espesores gruesos resulta antieconómico. El calor aportado en este tipo de soldadura se debe a la reacción de combustión del acetileno (C2H2): que resulta ser fuertemente exotérmica, pues se alcanzan temperaturas del orden de los 3500 oC.

2C2H2 + 502 -> 4C02 + 2H20

En la llama se distinguen diferentes zonas, claramente diferenciadas: Una zona fría ala salida de la boquilla del soplete sonde se mezclan los gases, a continuación el dardo que es la zona mas brillante de la llama y tiene forma de tronco de cono, posteriormente se encuentra la zona reductora que es la parte mas importante de la llama, donde se encuentra la mayor temperatura (puede llegar a alcanzar los 3150 ºC) y por último el penacho o envoltura exterior de la llama.

Según la relación oxígeno/acetileno la llama puede ser oxidante si tiene exceso de O2, es una llama corta, azulada y ruidosa. Alcanza las máximas temperaturas. Reductora si tiene falta de O2, es un llama larga, amarillenta y alcanza menos temperatura. Neutra o normal que es aquella ideal para soldar acero O2/C2H2 = 1 a 1’14. Para llevar a cabo esta soldadura es necesario disponer de: Una botella de acetileno disuelto en acetona (lo que reduce el riesgo de explosiones indeseables). La botella va provista de válvulas de seguridad, de una llave de cierre y reducción de presión y de un manómetro de control de baja y alta presión. O bien, un generador de acetileno, aparato para producir acetileno a partir del C2Ca y el agua. Una botella de oxígeno a gran presión provista también de manómetros de control de baja y alta presión, y de válvulas de cierre y reducción. La presión de trabajo se consigue abriendo la válvula de cierre por completo, y la de reducción hasta que el manómetro de baja indique la presión adecuada.

Como material de aportación se emplean varillas metálicas de la misma composición que el metal que se desea soldar. El desoxidante depende de la naturaleza de los metales que se suelden. Suele presentarse en forma de polvo que recubre las varillas del material de aportación . Tuberías, por lo general de goma, que conducen el acetileno y el oxígeno hasta el soplete, permitiendo además que éste se pueda mover con facilidad. Suelen ser de distinto color, lo que permite diferenciarlas. Soplete. Es el dispositivo en el que se realiza la combustión de la mezcla de acetileno y oxígeno, cuya composición se regula adecuadamente por medio de dos válvulas situadas en la empuñadura. También suele disponer de boquillas intercambiables que permiten trabajar con piezas de distintos grosores. -

Material de protección adecuado (gafas protectoras, ropa, guantes...).

Puesto de trabajo. Suele ser una mesa compuesta por un tablero de material refractario y provista de un soporte para apoyar el soplete. También suele llevar un tornillo de banco para sujetar piezas pequeñas, así como un recipiente con agua para enfriar las piezas que se sueldan. El procedimiento de soldeo puede ser

a

izquierda

o

a derechas.

2.2.2.3. Soldadura por arco eléctrico En la actualidad, la soldadura eléctrica resulta indispensable para un gran número de industrias. Es un sistema de reducido coste, de fácil y rápida utilización, resultados perfectos y aplicable a toda clase de metales. Puede ser muy variado el proceso. El procedimiento de soldadura por arco consiste en provocar la fusión de los bordes que se desea soldar mediante el calor intenso desarrollado por un arco eléctrico. Los bordes en fusión de las piezas y el material fundido que se separa del electrodo se mezclan íntimamente, formando, al enfriarse, una pieza única, resistente y homogénea.

Al ponerse en contacto los polos opuestos de un generador se establece una corriente eléctrica de gran intensidad. Si se suministra la intensidad necesaria, la sección de contacto entre ambos polos -por ser la de mayor resistencia eléctricase pone incandescente. Esto puede provocar la ionización de la atmósfera que rodea a la zona de contacto y que el aire se vuelva conductor, de modo que al separar los polos el paso de corriente eléctrica se mantenga de uno a otro a través del aire. Antes de iniciar el trabajo de soldadura se deben fijar las piezas sobre una mesa o banco de trabajo, de manera que permanezcan inmóviles a lo largo de todo el proceso. Durante la operación, el soldador debe evitar la acumulación de escoria, que presenta una coloración más clara que el metal. El electrodo ha de mantenerse siempre inclinado, formando un ángulo de 15º aproximadamente sobre el plano horizontal de la pieza, y comunicar un movimiento lento en zigzag -de poca amplitud-, para asegurar una distribución uniforme del metal que se va desprendiendo del electrodo. El arco eléctrico genera un cráter en la pieza. Es fundamental, para que la soldadura presente una penetración eficaz, tener en cuenta la longitud del arco (distancia entre el extremo del electrodo y la superficie del baño fundido). Si el arco es demasiado pequeño, la pieza se calienta exageradamente y la penetración resulta excesiva; en ese caso, puede llegar a producirse una perforación peligrosa. Por el contrario, si el arco es demasiado largo, se dispersa parte de su calor, y la penetración resulta insuficiente. El operario soldador ha de ser lo bastante hábil como para mantener el arco a la longitud adecuada. Las temperaturas que se generan son del orden de 3 500 o C. Este tipo de soldadura puede realizarse con electrodos metálicos o de carbón. Esto ha dado lugar, a lo largo de la historia de la soldadura por arco, a varios procedimientos distintos: Procedimiento Zerener. Con este método, de patente alemana, el arco salta entre dos electrodos de carbón, y mediante un electroimán se dirige hacia la junta que se desea soldar para mejorar la aportación de calor. Actualmente este procedimiento ha caído en desuso, debido a que se forma óxido en la soldadura y a que resulta excesivamente complicada tanto la construcción de los portaelectrodos como la posterior retirada de los mismos.

Procedimiento Bernardos. Sustituye uno de los electrodos de carbón por la pieza que hay que soldar, de manera que el arco salta entre ésta y el otro electrodo de carbón. Constituye una mejora del método de Zerener, y aún se emplea en algunas máquinas de soldadura automática con corriente continua. Procedimiento Slavianoff. Este método, de origen ruso y que data de 1891, realiza la soldadura mediante el arco que salta entre la pieza y un electrodo metálico. Estas soldaduras son bastante deficientes, pues se oxidan con el oxígeno del aire. Procedimiento Kjellberg. Finalmente, en el año 1908, Kjellberg comenzó a utilizar electrodos metálicos recubiertos de cal. Este revestimiento, aunque no es el más adecuado, mejora mucho la soldadura. Efectivamente, la idea respondió al fin deseado, de manera que en la actualidad se están obteniendo importantes avances en la investigación de recubrimientos apropiados (recubrimiento ácido, básico, oxidante, de rutilo...) para los electrodos, que son cada vez más gruesos y completos. El recubrimiento, además, tiene otros fines como son: añadir elementos de aleación al baño fundido, formar una escoria fluida, estabilizare el arco, etc. Todos estos procedimientos son manuales pero hay otros procedimientos semiautomáticos o totalmente automáticos.

2.2.2.4. Soldadura por arco sumergido Utiliza un electrodo metálico continuo y desnudo. El arco se produce entre el alambre y la pieza bajo una capa de fundente granulado que se va depositando delante del arco. Tras la soldadura se recoge el fundente que no ha intervenido en la operación.

2.2.2.5. Soldadura por arco en atmósfera inerte Este procedimiento se basa en aislar el arco y el metal fundido de la atmósfera, mediante un gas inerte (helio, argón, hidrógeno, anhídrido carbónico, etc.). Existen varios procedimientos: A) Con electrodo refractario (método TIG).

El arco salta entre el electrodo de Wolframio o tungteno (que no se consume) y la pieza, el metal de aportación es una varilla sin revestimiento de composición similar a la del metal base. B) Con electrodo consumible (método MIG y MAG). Aquí se sustituye el electrodo refractario de wolframio por un hilo de alambre contínuo y sin revestimiento que se hace llegar a la pistola junto con el gas. Según sea el gas así recibe el nombre, (MIG = Metal Inert Gas) o MAG si utiliza anhídrido carbónico que es mas barato.

La soldadura por arco eléctrico puede realizarse empleando corriente continua o alterna. La tensión más ventajosa en corriente continua es de 25 a 30 voltios, pero para cebar el arco al comenzar la tensión ha de ser de 70 a 100 voltios; por este motivo, es necesario intercalar una resistencia en serie que haga de regulador. La intensidad de corriente está comprendida entre 30 y 300 amperios, según la amplitud y la profundidad de la soldadura que se vaya a realizar. Las máquinas de corriente alterna para soldadura llevan un transformador que reduce la tensión de la red, generalmente de 220 voltios, a la de soldadura (inferior a 70 voltios). Estos equipos son más sencillos y económicos; por eso son los más empleados, sobre todo para algunos trabajos que se realizan en pequeños talleres.

2.2.2.6. Soldadura aluminotérmica o con termita Utiliza como fuente de calor para fundir los bordes de las piezas a unir y metal de aportación el hierro líquido y sobrecalentado que se obtiene de la reacción química se produce entre el óxido de hierro y el aluminio de la cual se obtiene la alúmina (óxido de aluminio), hierro y una muy alta temperatura. 3 Fe3O4 + 8 Al

4 Al2O3 + 9 Fe + calor

La alúmina forma una escoria en la parte superior de la unión evitando la oxidación.

Para efectuar la soldadura se realiza un molde de arena alrededor de la zona de soldadura y se vierte el metal fundido en él.

2.2.2.7. Procedimientos de energía radiante Un reducido número de procesos utilizan para la soldadura energía radiante. Su importancia, dentro del volumen total del producto industrial es todavía muy reducida; pero merecen ser destacados por lo que aportan de perspectiva de futuro. Lo que caracteriza a estos procedimientos es su extraordinario poder para aportar la energía en la zona exacta donde se necesita, mediante e enfoque de la f uente radiante sobre el objeto que se va a soldar. Como consecuencia se reduce al mínimo la zona afectada por la unión, no produciendo deformaciones apreciables. Por todo ello, y como excepción en los procesos de soldadura, estos procedimientos aparecen como procesos de acabado, ejecutados como últimos pasos de la fabricación. De todos ellos, el único que ya ha tomado forma de procedimiento industrial es la soldadura por haz de electrones. El procedimiento se basa en aprovechar la energía cinética de un haz de electrones para bombardear la pieza en la zona que se desea fundir. E proceso tiene lugar en una cámara de vacío a partir de un cañón de electrones.

2.2.2.8. Soldadura por resistencia eléctrica Este tipo de soldadura se basa en el efecto Joule: el calentamiento se produce al pasar una corriente eléctrica a través de la unión de las piezas. El calor desprendido viene dado por la expresión: Q = 0,24 . I2. R . t siendo: Q = calor (en calorías). I = intensidad de corriente eléctrica (en amperios). R = resistencia (en ohmios) al paso de la corriente eléctrica. t = tiempo (en segundos).

La soldadura por resistencia puede realizarse de las siguientes maneras: Por puntos. Las piezas -generalmente chapas- quedan soldadas por pequeñas zonas circulares aisladas y regularmente espaciadas que, debido a su relativa pequeñez, se denominan puntos. Las chapas objeto de unión se sujetan por medio de los electrodos y, a través de ellos, se hace pasar la corriente eléctrica para que funda los puntos. Cuando se solidifican, la pieza queda unida por estos puntos, cuyo número dependerá de las aplicaciones y de las dimensiones de las chapas que se unen. Este tipo de soldadura por puntos tiene gran importancia en la industria moderna, sobre todo en chapa fina. Se emplea en la fabricación de carrocerías de automóviles, electrodomésticos (por ejemplo, neveras), y en las industrias eléctrica y de juguetería. Existen algunas variantes de la soladura por puntos: por puntos individuales, por puntos múltiples, bilateral, unilateral,etc.

Por costura. La soldadura eléctrica por costura se basa en el mismo principio que la soldadura por puntos, pero en este caso las puntas de los electrodos se sustituyen por rodillos, entre los cuales y, presionadas por el borde de éstos, pasan las piezas a soldar. De esta manera se puede electrodos mientras pasa la corriente eléctrica. A tope. Las dos piezas que hay que soldar se sujetan entre unas mordazas por las que pasa la corriente, las cuales están conectadas a un transformador que reduce la tensión de red a la de la soldadura. Las superficies que se van a unir, a consecuencia de la elevada resistencia al paso de la corriente que circula por las piezas, se

calientan hasta la temperatura conveniente para la soldadura. En este momento se interrumpe la corriente, y se aprietan las dos piezas fuertemente una contra otra. Una variante de este método es no ejercer presión sino dejar que entre las piezas se realicen múltiples arcos eléctricos, llamado por chisporroteo. Durante la soldadura conviene refrigerar las mandíbulas de las mordazas.

También se puede realizar el calentamiento de las zonas a unir con gases y posteriormente ejercer presión (a tope con gases).

Juntas de las uniones En soldaduras son importantes no sólo las posiciones de las piezas sino también la disposición concreta de los dos extremos a unir: lo que se llama técnicamente la junta. Para formar una junta adecuada suelen presentarse por separado los bordes, formando lo que se llama un chaflán, si como es corriente se hacen terminar en ángulo. La elección de uno o de otro tipo de junta tiene por misión una buena presentación del metal de aportación, y facilitar la ejecución, de modo que se obtenga una soldadura sana. Al elegir la preparación, hay que tener en cuenta los siguientes factores: -

El procedimiento de soldadura (eléctrico, oxiacetilénico, etc...) - La posición en que se ha de soldar (horizontal, vertical, en techo….) La penetración necesaria. La posibilidad de atenuar la deformación de las piezas (debida alas dilataciones y contracciones producidas por el calor de la soldadura). La economía en la preparación de los bordes y el consumo de metal de aportación. Metal base.

2.3. Tipos de juntas más frecuentes

1.- con bordes levantados. Especialmente se usa para soldar chapas finas. Esta particularmente recomendada para procedimientos de soldeo en que se pueda controlar fácilmente la localización de las zonas calentadas. 2.- con bordes escuadrados libres Se emplea siempre para uniones de estanqueidad. Su uso como unión de fuerza solo es aceptable recociendo el cordón, o empleando electrodos especiales.

3.- a tope con bornes escuadrados Es indudable una junta muy económica puesto que no hay que hacer de hecho ninguna preparación especial. La cantidad de metal de aportación empleado también puede ser menor. Sin embargo, la penetración del cordón es bastante pequeña y por lo tanto su resistencia no será mucha. 4.- a tope, con bordes escuadrados y tapa dorsal En la junta anterior, a veces se suelda por los dos lados, con lo cual la penetración de los dos cordones es aceptable. Cuando solo se puede soldar por un solo lado, puede añadirse por el otro lado una chapa. Esta junta es especialmente adecuada en soldadura al arco. No es recomendable, sin embargo, cuando la unión va a estar sometida a esfuerzos de fatiga. 5.-en V Como indica su nombre, es la junta en que el ángulo formado por los dos chaflanes de las planchas forma como una V mayúscula. Es muy empleada, especialmente en espesores de asta 20mm. Para espesores mayores son más recomendables las juntas en X o en doble U. 6.- en Y En la mayoría de los casos, se emplea para uniones de borde o esquina. 7.- en V con bordes levantados En esta junta se puede obtener un cordón de espesor superior al de las chapas y, además, se reduce la deformación. Es adecuada en espesores inferiores a 5mm. 8.- en V con simple chaflán Es una junta en ángulo, que permite penetración completa y ser soldada desde una sola cara. 9.-en U Es una junta similar a la junta V, pero con menor pendiente en los lados de los chaflanes. 10.- en J La finalidad de esta junta es lograr soldaduras con penetración completa en uniones en ángulo, utilizando una cantidad de metal de aportación menor que en la junta en V con simple chaflán. 11.- en X

Tiene por finalidad obtener una junta con penetración completa, soldada desde las dos caras con el fin de reducir las deformaciones y economizar material de aportación. 12.- en K Con ellas se pueden tener uniones en ángulo recto, con penetración completa, y soldado desde las dos caras.