Reporte desmontables

UNIONES RÍGIDAS

DES MON TABLES

UNIVERSIDAD DON BOSCO INTEGRANTES

ELBA CHAVARRÍA MANUEL HERNÁNDEZ KARINA HERNÁNDEZ NELSON LEÓN MELVIN URBINA 1

2

INDICE 4. INTRODUCCIIÓN 5. OBJETIVOS 6. TORNILLOS 11. PERNOS 22. ESPARRAGOS 24. INSERTOS /PRISIONEROS 26. ARANDELAS 28. PASADORES 32. CHAVETAS 39. CONCLUSIONES 39. BIBLIOGRAFÍA 40. ANEXOS

INTRO DU CCIÓN En cuanto a piezas de maquinaria se refiere, la mayoría de los casos, las máquinas, herramientas, útiles y mecanismos están compuestos por varias piezas unidas entre sí para cumplir su función, donde las uniones pueden ser de dos tipos: Las desmontables las cuales permiten separar las piezas con facilidad, sin romper el medio de unión ni las propias piezas y las fijas o no desmontables que se realizan con piezas cuyo desmontaje no se prevé durante la vida útil de la máquina o estructura o, en otros casos, por seguridad o exigencia del diseño. Para la separación de las piezas necesitamos romper el elemento de unión o, en muchos casos, deteriorar alguna de las piezas.

4

OB JETI VOS Definir conceptos de cada herramienta desmontables para saber diferenciarlos.

Conocer sobre sus usos y aplicaciones.

Reconocers ventajas y desventajas de las uniones rigidas.

Aprender para que se utilizan cada una de las uniones y para quĂŠ no se usan.

Saber aplicar cada herramienta, dependiendo de el proyecto que se va a realizar.

5

TORNILLOS El tornillo deriva directamente de la máquina simple conocida como plano inclinado y siempre trabaja asociado a un orificio roscado. Los tornillos permiten que las piezas sujetas con los mismos puedan ser desmontadas cuando la ocasión lo requiera.

Se denomina tornillo a un elemento u operador mecánico cilíndrico con una cabeza, generalmente metálico, aunque pueden ser de plástico, utilizado en la fijación temporal de unas piezas con otras, que está dotado de una caña roscada con rosca triangular, que mediante una fuerza de torsión ejercida en su cabeza con una llave adecuada o con un destornillador, se puede introducir en un agujero roscado a su medida o atravesar las piezas y acoplarse a una tuerca.

CARACTERISTICAS DEL TORNILLO

Los tornillos están fabricados en muchos materiales y aleaciones; en los tornillos realizados en metal su resistencia está relacionada con la del material empleado. Un tornillo de aluminio será más ligero que uno de acero (aleación de hierro y carbono) pero será menos resistente ya que el acero tiene mejor capacidad metalúrgica que el aluminio; una aleación de duraluminio mejorará las capacidades de resistencia del aluminio pero disminuirá las de tenacidad, ya que al endurecer el aluminio con silicio o metales como cromo titanio, se aumentará su dureza pero también su coeficiente de fragilidad a partirse. Los metales más duros son menos tenaces ya que son cualidades antagónicas. La mayoría de las aleaciones especiales de aceros, bronces y aceros inoxidables contienen una proporción de metales variable para adecuar su uso a una aplicación determinada.

Siempre hay que usar el tornillo adecuado para cada aplicación. Si usa un tornillo con demasiada resistencia de tensión (dureza) que no está ajustado al valor de diseño, podría romperse, como se rompe un cristal, por ser demasiado duro. Esto es porque los tornillos de alta tensión tienen menor resistencia a la fatiga (tenacidad) que los tornillos con un valor de tensión más bajo. Un tornillo compuesto por una aleación más blanda se podría deformar, pero sin llegar a partirse, con lo cual quizá no podría desmontarse pero seguiría cumpliendo su misión de unión.

El estándar ISO se marca con dos números sobre la cabeza del tornillo, por ejemplo “8.8”.

El primer número indica la resistencia de tensión (la dureza del material); el segundo número significa la resistencia a punto cedente, es decir la tenacidad del material. Si un tornillo está marcado como 8.8, tiene una dureza (resistencia de tensión) de 800 MPa (mega pascales), y una tenacidad (resistencia de tensión) del 80 %. Una marca de 10.9 indica un valor de tensión de 1000 MPa con una resistencia a punto cedente de 900 MPa, 90 % de resistencia de tensión.

6

Los tornillos pueden soportar hasta un mayor peso o tracción, pero rebasada su capacidad se rajarán, pudiendo quebrarse. Los tornillos fabricados con aleaciones más duras pueden soportar un mayor peso o tracción, pero tienen igualmente un límite y menor tenacidad que los tornillos fabricados en aleaciones más blandas. Si usa un tornillo que ha sido sobre ajustado, sea cual sea su dureza, puede quebrarse con facilidad ya que su resistencia de tensión (tenacidad) es muy baja.

LOS TORNILLOS LOS DEFINEN LAS SIGUIENTES CARACTERÍSTICAS: Diámetro exterior de la caña: en el sistema métrico se expresa en mm y en el sistema inglés en fracciones de pulgada.

Tipo de rosca: métrica, Whitworth, trapecial, redonda, en diente de sierra, eléctrica, etc.

Las roscas pueden ser exteriores o machos (tornillos) o bien interiores o hembras (tuercas), debiendo ser sus magnitudes coherentes para que ambos elementos puedan enroscarse.

Paso de la rosca: distancia que hay entre dos crestas sucesivas. En el sistema métrico se expresa en mm y en el sistema inglés por el número de hilos que hay en una pulgada.

Sentido de la hélice de la rosca: a derechas o a izquierdas. La mayoría de la tornillería tiene rosca a derechas, pero para aplicaciones especiales, como en ejes de máquinas, contratuercas, etc. tienen alguna vez rosca a izquierdas. Los tornillos de las ruedas de los vehículos industriales tienen roscas de diferente sentido en los tornillos de las ruedas de la derecha (a derechas) que en los de la izquierda (a izquierdas). Esto se debe a que de esta forma los tornillos tienden a apretarse cuando las ruedas giran en el sentido de la marcha.

Asimismo, la combinación de roscas a derechas y a izquierdas es utilizada en tensores roscados. El tipo de rosca, métrica o Whitworth, aparte de ser debida al país de origen, tiene distintas características físicas: la rosca inglesa o Whitworth tiene un paso más reducido, por lo cual la rosca métrica tiene una mayor tendencia a aflojarse sola por el movimiento de las piezas. Para evitar este problema se optó por diversas soluciones, como crear variantes de rosca métrica de paso más reducido o usar tuercas y arandelas especiales que impiden más eficazmente que las piezas en movimiento se aflojen solas.

Material constituyente y resistencia mecánica que tienen: salvo excepciones la mayor parte de tornillos son de acero en diferentes grados de aleación y con diferente resistencia mecánica. Para madera se utilizan mucho los tornillos de latón.

Tipo de cabeza: en estrella o Phillips, Bristol, de pala y algunos otros especiales.

TIPOS DE TORNILLOS El término tornillo se utiliza generalmente en forma genérica: son muchas las variedades de materiales, tipos y tamaños que existen. Una primera clasificación puede ser la siguiente: •Tornillos tirafondos para madera •Autorroscantes y autoperforantes para chapas metálicas y maderas duras •Tornillos tirafondos para paredes y muros de edificios •Tornillos de roscas cilíndricas •Varillas roscadas de 1m de longitud

7

TORNILLOS DE ROSCA CILINDRICA PARA UNIONES METALICAS Para la unión de piezas metálicas se utilizan tornillos con rosca triangular que pueden ir atornillados en un agujero ciego o en una tuerca con arandela en un agujero pasante.

Este tipo de tornillos es el que se utiliza normalmente en las máquinas y lo más importante que se requiere de los mismos es que soporten bien los esfuerzos a los que están sometidos y que no se aflojen durante el funcionamiento de la máquina donde están insertados.

Lo destacable de estos tornillos es el sistema de rosca y el tipo de cabeza que tengan puesto que hay variaciones de unos sistemas a otros. Por el sistema de rosca los más usados son los siguientes: • Rosca métrica de paso normal o paso fino • Rosca «inglesa» (británica) Whitworth de paso normal o fino • Rosca «americana» (estadounidense) SAE • Por el tipo de cabeza que tengan, los tornillos más utilizados son los siguientes: • Tornillo fijado en agujero ciego.

• Cabeza hexagonal: tipo DIN 933 y DIN 931 • Cabeza Allen: tipo DIN 912 • Cabeza avellanada • Cabeza cilíndrica: tipo DIN 84 • Cabeza torx (con forma de estrella de seis puntas)

TORNILLOS TIRAFONDOS PARA PAREDES Y MADERA DIN-571 Hay una variedad de tornillos que son más gruesos que los clásicos de madera, que se llaman tirafondos y se utilizan mucho para atornillar los soportes de elementos pesados que vayan colgados en las paredes de los edificios, como por ejemplo, toldos, aparatos de aire acondicionado, etc. En estos casos se perfora la pared al diámetro del tornillo elegido, y se inserta un taco de plástico, a continuación se atornilla el tornillo que rosca a presión el taco de plástico y así queda sujeto firmemente el soporte. También se utiliza por ejemplo para el atornillado de la madera de grandes embalajes. Estos tornillos tienen la cabeza hexagonal y una gama de M5 a M12.

8

Diferentes tipos de cabeza de tornillos de chapa.

AUTORROSCANTES Y AUTOPERFORANTES PARA CHAPAS METÁLICAS Y MADERAS DURAS

Tornillo autorroscante Ambos tipos de tornillos pueden abrir su propio camino. Se fabrican en una amplia variedad de formas especiales. Se selecciona el adecuado atendiendo al tipo de trabajo que realizará y el material en el cual se empleará.

Los autorroscantes tienen la mayor parte de su caña cilíndrica y el extremo en forma cónica. Pueden ser de cabeza plana, oval, redondeada o chata. La rosca es delgada, con su fondo plano, para que la plancha se aloje en él. Se usan en láminas o perfiles metálicos, porque permiten unir metal con madera, metal con metal, metal con plástico o con otros materiales. Estos tornillos son completamente tratados (desde la punta hasta la cabeza) y sus bordes son más afilados que los de los tornillos para madera.

En los autoperforantes su punta es una broca, lo que evita tener que hacer perforaciones guías para instalarlos. Se usan para metales más pesados: van cortando una rosca por delante de la pieza principal del tornillo.

Las dimensiones, tipo de cabeza y calidad están regulados por normas DIN.

9

Tornillos Para Madera Los tornillos para madera reciben el nombre de tirafondo para madera. Su tamaño y calidad está regulado por la norma DIN-97 y tienen una rosca que ocupa 3/4 de la longitud de la espiga. Pueden ser de acero dulce, inoxidable, latón, cobre, bronce, aluminio y pueden estar galvanizados,niquelados, bicromatados, etc.

Este tipo de tornillo se estrecha en la punta como una forma de ir abriendo camino a medida que se inserta para facilitar el autorroscado, porque no es necesario hacer un agujero previo, y el filete es afilado y cortante. Normalmente se atornillan con destornillador eléctrico o manual.

Sus cabezas pueden ser planas, ovales o redondeadas; cada cual cumplirá una función específica.

Cabeza plana: se usa en carpintería, en general, en donde es necesario dejar la cabeza del tornillo sumergida o a ras con la superficie.

Cabeza puntiaguda: la porción inferior de la cabeza tiene una forma que le permite hundirse en la superficie y dejar sobresaliendo sólo la parte superior redondeada. Son más fáciles para sacar y tienen mejor presentación que los de cabeza plana. Se usan para fijación de elementos metálicos, como herramientas o chapas de picaportes.

Cabeza redondeada: se usa para fijar piezas demasiado delgadas como para permitir que el tornillo se hunda en ellas; también para unir partes que requerirán arandelas. En general se emplean para funciones similares a los de cabeza oval, pero en agujeros sin avellanar.

Este tipo de tornillo resulta muy fácil de remover.

Las cabezas pueden ser de diferentes clases: Cabeza fresada (ranura recta): tienen las ranuras rectas tradicionales.

Cabeza Phillips: tienen ranuras en forma de cruz para minimizar la posibilidad de que el destornillador se deslice.

Cabeza tipo Allen: con un hueco hexagonal, para encajar una llave Allen.

Cabeza Torx: con un hueco en la cabeza en forma de estrella de diseño exclusivo Torx.

10

PERNOS El perno es una pieza metálica alargada que sirve para sujetar estructuras, tanto pequeñas como de gran tamaño. Funciona como ensamble entre distintas superficies, manteniéndolas unidas con una tuerca (objeto que evita que se aflojen las piezas).

Cumplen una función similar a la de una tuerca o tornillo. Se agrupan según la forma de la cabeza, por las roscas, del sistema de sujeción, por el tipo de material, por el tamaño.

Según el sistema de sujeción: Se distingue según sea permanente (fijan estructuras de forma permanente, como a través de soldaduras) o removibles (que pueden extraerse, sea para el cambio por otro perno o para colocación de nuevos repuestos).

Por el tipo de material: La mayoría de las veces son de acero, ya que deben soportar grandes pesos. Los pernos son comúnmente utilizados en la fabricación de automóviles, por lo cual el material siempre debe ser resistente. Con respecto a las tuercas, éstas son de un material menos resistente que el acero.

Por la forma de la cabeza: Frecuentemente es de tipo hexagonal (se atornilla sobre la cabeza de la biela, y tiene que ser enroscado en toda su longitud). También puede ser redondeada, cuadrada, o asimétrica.

Por las roscas: pueden ser métricas (son las que se combinan en diámetros iguales); en pulgadas (son las que tienen el paso de la rosca igual al número de hilos), de unión (se utiliza para unir piezas, por lo que no tienen roscas), pasantes (son los pernos que atraviesan piezas sin roscas; son utilizados en piezas de hierro fundido); los pernos autorroscantes (se colocan en materiales blandos).

11

Por el tamaño: Existen diferentes dimensiones, de 6 mm en adelante:

PERNO HEXAGONAL (MÉTRICO) CARACTERÍSTICAS Diámetros: 6 mm hasta 24 mm Largos: 10 mm hasta 150 mm Material: Acero según clase de resistencia ISO 5.8, 8.8, 12.9 y acero inoxidable Terminación: Negra (Pavonado) Cincado Electrolítico Galvanizado en caliente

PERNO TENSIÓN CONTROLADA ASTM A-325 TC CARACTERÍSTICAS Descripción: El producto se suministra como conjunto, Formado por: Perno, Tuerca Hexagonal, Golilla Plana.

Fabricación: Debe ser estampado en frío, sin discontinuidades ni rebabas.

Material: Acero Medio Carbono con tratamiento térmico.

Dimensiones Geométricas: Según ASTM F-1 852 Recubrimiento: Fosfatizado y Aceitado.

Marcas: Lleva siempre las marcas de identificación de SP y las marcas indicadas en la norma ASTM F-1852.

Usos: Para uniones estructurales exigidas mecánicamente. Facilitando su montaje y evitando su reutilización.

12

SECUENCIA DEL PROCESO DE MONTAJE 1. Colocar Perno, Golilla y Tuerca a mano. 2. Insertar la punta estriada del perno en el dado interior y ajustar el dado exterior a la tuerca, presionando levemente la llave.

3. Detenga la llave una vez que se haya cor-

tado la punta estriada, mueva hacia atrás la llave para retirar el dado externo de la tuerca.

4. Tire la placa de expulsión para botar la

punta cortada del perno, desde el lado interior.

PERNO EMPALMADOR PARA SOLDAR A PROYECCIÓN CARACTERÍSTICAS Descripción: De cuerpo cilíndrico, con fundente incorporado en la punta. Para su instalación se requiere de un anillo de retención de cerámica.

Fabricación: Debe ser estampado en frío, sin discontinuidades ni rebabas.

Material: Acero de bajo carbono. Dimensiones geométricas: Por especificaciones y muestras.

Recubrimiento: No tiene.

Marcas: Lleva siempre las marcas de identificación de (SP) SODIPER. Podría llevar la marca que solicite el cliente.

Usos: En uniones de vigas de acero y losas de hormigón, etc.

Dimensiones: A solicitud del cliente

13

PERNO EMPALMADOR PARA SOLDAR A PROYECCIÓN ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

14

PERNO ARADO TIPO 3 UNC/BSW GRADO 5 CINCADO ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

PERNO COCHE UNC/BSW PAVONADO ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

PERNO HEXAGONAL ESTRUCTURAL ASTM A-325 PAVONADO / GALVANIZADO ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

15

PERNO HEXAGONAL GRADO 1 UNC/BSW NR ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

PERNO HEXAGONAL GRADO 2 UNC NR} ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

16

PERNO HEXAGONAL GRADO 2 UNC NR ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

PERNO HEXAGONAL GRADO 2 BSW NR ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

17

PERNO HEXAGONAL GRADO 2 BSW NR ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

PERNO HEXAGONAL GRADO 5 UNC PAVONADO ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

18

PERNO HEXAGONAL GRADO 5 UNF PAVONADO ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

PERNO HEXAGONAL GRADO 8 UNC TN ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

19

PERNO HEXAGONAL GRADO 8 UNF PAVONADO ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

PERNO HEXAGONAL ACERO INOXIDABLE AISI-316 UNC ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

20

PERNO HEXAGONAL MÉTRICO CLASE 8.8 PASO CTE PAVONADO ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

PERNO HEXAGONAL MÉTRICO CLASE 8.8 PASO FINO PAVONADO / CLASE 8.8 PASO 1,25 PAVONADO ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

PERNO PARKER C/REC. HEX. CAB. CILIND. GRADO 8 UNC PAVONADO ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

21

PERNO PARKER C/REC. HEX. CAB. CILIND. CLASE 12.9 PASO CTE. PAVONADO ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

Los pernos se definen por ser fabricados según el estándar internacional de la American Society for Testing and Materials (ASTM - Sociedad estadounidense para análisis y materiales).

Estos pernos tienen la ventaja de estar clasificados para altas temperaturas y aplicaciones de presión alta como las calderas, recipientes a presión y cañerías de gas. Están clasificados por grados y clases.

ESPARRAGOS Son tornillos sin cabeza que van roscados en sus dos extremos con diferente longitud rocada, entre los cuales, hay una porción de vástago sin roscar. El extremo roscado corto permanece atornillado en la pieza que se considera fija, mientras que en el otro extremo se atornilla la tuerca que proporciona la unión.

USO Se emplean principalmente para asegurar piezas acopladas, que no deban desplazarse longitudinalmente ni girar, no habiendo espacio suficiente para disponer la cabeza de un tornillo. La longitud del extremo atornillado es inversamente proporcional a la resistencia del material de la pieza. Así pues, se aplicarán los espárragos con extremo atornillado corto en materiales de gran resistencia, con extremo atornillado medio en materiales de resistencia media, y con extremo atornillado largo cuando la resistencia del material sea baja.

22

TIPO DE ESPARRAGOS Existen diferentes tipos de espárragos, cada uno de ellos para unas aplicaciones determinadas. Unos están roscados en toda su longitud, otros disponen una parte del vástago sin roscar. Para facilitar su manipulación con la ayuda de una herramienta, pueden disponer en uno de sus extremos una ranura o un taladro de sección hexagonal embutido. Se suelen utilizar para asegurar la posición de piezas, después del montaje.

Otro tipo de espárragos se caracterizan por presentar doblada, según diferentes formas, la parte del vástago no roscada, y de este modo facilitar su empotramiento en cualquier tipo de cimentación de hormigón. Se utilizan para el anclaje de maquinaria, armarios, báculos, postes, etc., a sus bases de cimentación.

DESIGNACIÓN Básicamente, la designación de un espárrago incluye los siguientes datos: tipo de espárrago, designación de la rosca, longitud nominal y norma que lo define. Al igual que los tornillos, a los datos anteriores se pueden añadir otros, referentes a la resistencia del material, precisión, etc. Se considera como longitud nominal de un espárrago, la parte del vástago que sobresale después de atornillado.

23

INSERTOS-PRISIONEROS La punta del prisionero es plana, ovala, conica, ahuecada o con alguna otra forma patentada. Oprime al eje o penetra un poco en su superficie. Asi el prisionero transmite el par torsional por la firccion entre su punta y el eje, o por la resistencia de su material al corte. La capacidad de transimision de par torsional es algo variable y depende de la dureza del material del eje y la fuerza de sujecion que se produce al instalar el tornillo. Ademas, el tornillo se puede aflojar durante el funcionamiento a causa de la vibracion.

Los prisioneros son pequeños tornillos que se enroscan en una pieza, traspasándola y alojándose en un hueco de otra segunda. De esta forma se evita que una pieza pueda girar o desplazarse longitudinalmente respecto a la otra.

Por estas razones los prisioneros se deben manejar con cuidado. Algunos fabricantes venden prisioneros con isertos de plastico en el lado, entre las roscas. Cuando el pisionero se ontroduce en un origicio machuelado, el plastico se deforma por las roscas, y sujeta con seguirdad al tornillo, lo cual resiste la vibracion. tambien, el uso de un adhesivo liquido ayuda a resistir el aflojamiento.

Otro problema al usar prisioneros es que se daña la superficie del eje, por la punta; este daño puede dificultar el desmontaje, si se maquina una cara plana sobre la superficie del eje, se puede ayudar a reducir el problema, y tambien a producir un ensamble mas consistente.

Cuando los prisioneron están bien instalados en ejes industriales tipicos, su capacidad aproximada de fuerza es la siguiente:

24

LOS INSERTOS

Los insertos y los prisioneros Keensert ofrecen un roscado metálico permanente y sólido en una amplia gama de metales, tanto ferrosos como no ferrosos. Los insertos Keensert están disponibles con roscados internos de bloqueo y no bloqueo.

Ventajas:

• Aumentan de forma significativa la capacidad de carga en materiales frágiles.

• Unas llaves especiales bloquean el Keensert en su lugar, eliminando la rotación.

• Fácil de instalar: no se requieren llaves ni espigas especiales para retirarlo.

• Alta resistencia a la rotación y a la extracción.

TIPOS DE PRISIONEROS Estándar • Empleados en aplicaciones que requieren una rosca de metal permanente y fuerte en materiales dúctiles como el aluminio.

• Empleados típicamente en aplicaciones como las cajas de aluminio de reductores, diversos tipos de bastidores de aluminio, los vehículos militares acorazados, y los bastidores de aluminio de puertas de material rodante ferroviario.

Bloqueo • Empleados en aplicaciones que requieren un par de bloqueo para el tornillo.

• Empleados típicamente en aplicaciones sometidas a un nivel de vibraciones que exige una mayor seguridad.

Prisionero • Empleados típicamente en aplicaciones de la aeronáutica y el armamento.

25

Ciego • Empleados en aplicaciones que requieren el aislamiento entre el tornillo y los otros elementos de la unión. Previenen la contaminación debido al ingreso de polvo y de otras sustancias extrañas.

• Empleados típicamente en aplicaciones como los circuitos electrónicos.

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.

Las arandelas normalmente son de metal o de plástico. Los tornillos con cabezas de alta calidad requieren de arandelas de algún metal duro para prevenir la pérdida de pre-carga una vez que el par de apriete es aplicado. Los sellos de hule o fibra usados en tapas y juntas para evitar la fuga de líquidos (agua, aceite, etc.) en ocasiones son de la misma forma que una arandela pero su función es distinta. Las arandelas también son importantes para prevenir la corrosión galvánica, específicamente aislando los tornillos de metal de superficies de aluminio.

Las arandelas al igual que las tuercas, se suelen utilizar bastante.

Para qué sirven: sirven de protección para evitar el aflojamiento o la fricción.

TIPOS DE ARANDELAS Las hay de metal, pero también de goma que se usan en ofimática e informática.

• Arandela plana: Arandela normal, DIN 125 Arandela ancha, DIN 90218 Arandela gruesa, DIN 433

• Arandela dentada: Forma “A”, dentado externo, DIN 6798A Forma “J”, dentado interno, DIN 6798J

• Arandelas de presión: Arandela Grower, DIN 127 Arandela Belleville, DIN 6796 Muelles de platillo, DIN 2093

26

FUNCIONES DE LAS ARANDELAS Como veis, las arandelas, a pesar de ser simples circunferencias planas, tienen funciones importantes. Pero no solamente existe la arandela normal que conoce todo el mundo, sino que hoy día hay diferentes tipos y, dependiendo de la forma que tenga, podemos escoger una arandela u otra.

Pero las arandelas no se emplean exclusivamente en bricolaje sino que además se utilizan de manera habitual en varios materiales como tejidos o equipos informáticos. Por ejemplo, uno de los usos de las arandelas es en el calzado, utilizándolas en el agujero donde se meten los cordones haciendo barrera. También se usan en las hebillas de los pantalones o en otras prendas.

VARIEDAD DE ARANDELAS

Las arandelas pueden ser de hierro, de goma o de plástico. Las arandelas de goma son muy utilizadas en equipos eléctricos, de ofimática y de equipamiento médico, sirviendo de barrera para proteger los cables.

Si hablamos de las arandelas para bricolaje, nos referimos a esas pequeñas circunferencias metálicas con diferentes diámetros. Algunas de las más comunes o más utilizadas son: • Arandelas planas de hierro: son especialmente utilizadas con todo tipo de tornillos, incluso los tornillos hexagonales.

• Arandelas de gran contenido de carbono dentadas: sobre todo utilizadas para que la fricción no aumente y no se afloje la unión.

• Arandelas elásticas: igualmente se utilizan para que no se afloje la unión.

• Arandelas de seguridad: especiales para ejes y agujeros, hechas de acero muelle.

• Otros tipos de arandelas: de presión Grower, Belleville, gruesa, ancha, culica, de presión.

27

PASADORES Son elementos de fijación mecánica desmontable, de forma cilíndrica o cónica cuyos extremos pueden variar en función de la aplicación. Se emplea para la fijación de varias piezas a través de un orificio común, impidiendo el movimiento relativo entre ellas. Los pasadores no están preparados para transmitir grandes esfuerzos. Es más, a veces interesa que se rompan para evitar averías mayores. Ejemplo: pasadores de la cadena de una bicicleta (mantienen unidos los eslabones de la cadena).

El empleo de estos sistemas de fijación es de gran uso en máquinas industriales y productos comerciales; como dispositivos de cierre, posicionado de los elementos, pivotes, etc.

Entre otra serie de materiales, se fabrican principalmente de acero, ya que por su alta resistencia y por la gran variedad de aceros disponibles, permite que puedan usarse en condiciones muy dispares de esfuerzos, corrosión, etc. Los fabricados con latón son muy utilizados por su bajo coste de fabricación, y los de madera son muy utilizados en aplicaciones en las cuales las piezas a unir son de madera, por ejemplo en muebles. Están diseñados para soportar esfuerzos cortantes, endureciéndolos para resistir lo máximo posible, aun así, son diseñados para que se rompan antes de que las piezas del ensamblaje se dañen.

Además de su bajo coste, presentan la ventaja de ser una unión mecánica fácilmente desmontable, sin embargo en ocasiones es necesario realizar diversos procesos de preparación del agujero, para obtener una inserción adecuada.

Existe una gran variedad de tipos y tamaños estándar de pasadores disponibles, además de diseños especiales para ciertas aplicaciones.

TIPOS DE PASADORES Los pasadores deben ser más duros que las piezas que van a unir. Si por razones de funcionamiento no se pueden desgastar los pasadores, deberán ser empleados entonces pasadores templados.

1. PASADOR CILÍNDRICO Se emplea como elemento de fijación y de posicionamiento entre dos o más piezas. La fijación de estos pasadores se realiza mediante un ajuste con apriete sobre una de las piezas y con juego sobre la otra.

DESIGNACIÓN: Pasador cilíndrico ∅10m6 x 60 DIN7.

2. PASADOR CÓNICO Se emplea para asegurar la posición relativa de elementos mecánicos que se montan y desmontan con relativa frecuencia, puesto que la forma cónica del vástago facilita el centrado de las piezas.

28

Tiene una conicidad de 1:50. El alojamiento cónico del pasador se debe mecanizar una vez ensambladas las piezas.

DESIGNACIÓN: Pasador cónico ∅10 x 60 DIN1.

3. PASADOR CÓNICO CON ESPIGA ROSCADA Se utiliza allí donde la extracción de un pasador cónico normal resultaría complicada. Tiene una conicidad de 1:50. Al apretar la tuerca auxiliar, el pasador se extrae con facilidad.

DESIGNACION: Pasador cónico con espiga roscada ∅10 x 80 DIN7977 4. PASADOR AJUSTADO CON CABEZA Es un elemento de unión empleado en articulaciones que tienen habitualmente juego en el cojinete. Se asegura por medio de arandelas y pasadores de aletas o bien va provisto de extremo roscado.

DESIGNACION: Pasador ajustado con cabeza ∅20h11 x 40 DIN1438 5. PASADORES ESTRIADOS Estos tienen 3 entalladuras longitudinales, las cuales se desplazan 120° alrededor de la periferia. De acuerdo a la diferente configuración de las entalladuras se emplean diferentes tipos de acabado.

Los pasadores estriados se golpean en perforaciones sencillas, sin frotación, el asentamiento fijo resulta a través de la deformación elástica de los refuerzos de las entalladuras. Estos pueden ser empleados hasta 20 veces.

6. PASADOR DE ALETAS Está formado por un alambre de sección semicircular plegado sobre sí mismo y permitiendo un ojal que actúa de tope y facilita su extracción. Una vez introducido en su alojamiento se doblan en sentido opuesto sus extremos produciendo su fijación.

7. PASADORES ELÁSTICOS Pasadores elásticos DIN 1481: El pasador elástico es un cilindro hueco, longitudinalmente tiene una ranura de un extremo a otro, para facilitar su introducción se ha previsto en uno o en los dos extremos (según el diámetro nominal) un chaflán, ya que el pasador libre tiene un diámetro exterior mayor con relación al diámetro nominal del taladro de su alojamiento, cuando el pasador queda introducido en el taladro, queda comprimido y retenido, debido a la fuerza elástica ejercida contra las paredes de dicho taladro, la ranura se reduce en anchura pero sigue permaneciendo abierta.

29

TABLAS DE CIZALLADURA DE LOS PASADORES ELÁSTICOS La elección correcta del pasador viene determinada por la naturaleza y las dimensiones de las fuerzas laterales operantes, a continuación en la tabla siguiente se dan los valores correspondientes de cizalladura de los pasadores DIN 1481.

TIPOS DE UNIONES CON PASADORES Las uniones con pasadores se diferencian conforme a la función de los pasadores en la unión de piezas sueltas.

1. UNIÓN CON PASADORES DE FIJACIÓN Fijación de dos piezas sin arrastre de fuerza, por ejemplo para la fijación de dos ruedas dentadas sobre el eje, cuando se transmiten solamente momentos de giro muy reducidos.

Se emplean todos los tipos de pasadores.

Unión con pasadores de fijación 1 pasador 2 rueda dentada 3 eje

30

2. UNIÓN CON PASADOR DE ARRASTRE Arrastre de una pieza de una maquina a través de otra, por ejemplo: en engranajes conmutables o en embragues, que se conmutan en estado de quietud.

Se emplean pasadores cilíndricos, pasadores de ajuste estriados y pasadores elásticos.

Unión con pasador de arrastre 1 -pieza constructiva fija (unión con muelle elástico) con pasadores de arrastre 2 -pieza constructiva suelta 3. UNIÓN CON PASADOR DE SUJECIÓN Simplemente el mantener fija una pieza a otra. Se emplean los pasadores cilíndricos y pasadores estriados.

Unión con pasadores de sujeción 1- Pasadores de sujeción con muelle 2- pieza constructiva movible 3- pieza constructiva fija 4. UNIÓN CON PASADOR DE ARTICULACIÓN Unión movible o giratoria de dos piezas. Se emplean pasadores cilíndricos, pasadores estriados cilíndricos y pasadores estriados cilíndricos centrales.

Unión con pasadores articulada 1 parte articulada 2 parte articulada - I 3 parte articulada – II

FUNCIONES • Conectar barras articuladas.

• Garantizar la posición adecuada entre las piezas.

• Garantizar que otras uniones no soporten esfuerzos de cizallamiento.

• Limitar determinadas sobrecargas.

• Trasmitir un momento de torsión. Evitando a la vez el desplazamiento axial de las partes

31

CHAVETAS Son órganos mecánicos destinados a la unión de piezas que deben girar solidarias con un árbol para transmitir un par motriz (volantes, poleas, ruedas dentadas, etc.), permitiendo, a su vez, un fácil montaje y desmontaje de las piezas.

La diferencia entre chaveta y lengüeta radica en su forma de ajustar. La chaveta actúa en forma de cuña, logrando una fuerte unión entre las piezas, tanto respecto a la rotación como a la traslación, por la presión que ejercen las caras superior e inferior de la chaveta; sin embargo, pueden presentar el problema de originar una ligera excentricidad entre las piezas; además, no se pueden utilizar en caso de árboles cónicos.

Por su parte, la lengüeta es de caras paralelas y ajusta lateralmente, pero sin ejercer presión radial, permitiendo en determinados casos el desplazamiento axial entre las piezas.

Las chavetas y lengüetas están normalizadas y sus dimensiones dependen del diámetro del árbol correspondiente.

Las ranuras practicadas en las piezas a ensamblar para servir de alojamiento a las chavetas y lengüetas se denominan chaveteros. Por su parte, en el árbol motriz, dependiendo del tipo de chaveta utilizada, se puede practicar un chavetero para alojar la chaveta, mecanizar un asiento plano para que sirva de apoyo a la misma o apoyar la chaveta directamente sobre la superficie cilíndrica del árbol sin mecanizar.

32

DESIGNACIÓN En general, la designación de una chaveta o lengüeta incluye los siguientes datos, indicados por este orden: tipo de chaveta o lengüeta, anchura (b), altura (h), longitud (L) y norma que la define.

Por ejemplo: designación de una chaveta de caras paralelas de anchura b=12 mm., altura h=8 mm. y longitud L=40 mm.

Chaveta de caras paralelas 12x8x40 DIN6885. a. CHAVETA LONGITUDINAL Es un prisma de acero en forma de cuña de sección rectangular con una inclinación de 1:100 en su cara superior. Puede tener los extremos redondeados (forma A) o rectos (forma B).

Se utiliza para hacer solidaria una pieza sobre un árbol motriz sin posibilidad de desplazamiento relativo entre ambas piezas, pudiendo transmitir un gran par motriz.

33

b. CHAVETA LONGITUDINAL CON CABEZA Es un prisma de acero en forma de cuña de sección rectangular, con una inclinación de 1:100 en su cara superior. Está dotada de cabeza en uno de sus extremos para facilitar su montaje y extracción.

Al igual que la anterior, se utiliza para hacer solidaria una pieza sobre un árbol motriz sin posibilidad de desplazamiento relativo entre ambas piezas, pudiendo transmitir un gran par motriz.

c. CHAVETA LONGITUDINAL PLANA Es un prisma de acero en forma de cuña con una inclinación de 1:100. A diferencia de las anteriores, para el montaje de esta chaveta no se practica un chavetero en el árbol, mecanizando en su lugar un rebaje para conseguir un asiento plano sobre el que se apoya la chaveta.

Se utiliza para hacer solidaria una pieza sobre un árbol motriz de pequeño diámetro, permitiendo transmitir un par mecánico no muy elevado.

34

d. CHAVETA LONGITUDINAL MEDIACAÑA Es un prisma de acero en forma de cuña con una inclinación de 1:100. A diferencia de las anteriores, la superficie inferior de la chaveta es cilíndrica (cóncava), pudiendo asentar el mismo directamente sobre la superficie cilíndrica del árbol motriz, de esta forma, no será necesario mecanizar un chavetero en el árbol para alojar la chaveta.

Se utiliza para hacer solidaria una pieza sobre un árbol motriz de pequeño diámetro, permitiendo transmitir únicamente un pequeño par mecánico.

El hueco que se mecaniza en las piezas acopladas para insertar las chavetas se llama chavetero. La chaveta tiene que estar muy bien ajustada y carecer de juego que pudiese desgastarla o romperla por cizallamiento.

Ejemplos de mecanismos que tienen insertada una chaveta, son los ejes de motores eléctricos y la polea que llevan acoplada; los engranajes que no son excéntricos también llevan insertada una chaveta que los fija al eje donde se acoplan.

El volante de dirección de los vehículos también lleva insertada una chaveta que lo une al árbol de dirección.

Cuando se trata de transmitir esfuerzos muy grandes se utiliza un sistema que puede considerarse de chavetas múltiples y es en el que se mecaniza un estriado en los ejes que se acoplan al estriado que se mecaniza en los agujeros.

El chavetero en los agujeros se realiza con máquinas amortajadoras o brochadoras si se trata de fabricación de grandes series, y los chaveteros en los ejes se mecanizan en fresadoras universales con fresas circulares.

Eje con chavetero para lengüeta de ajuste.

TIPOS DE LAS CHAVETAS Y DE LOS EJES PERFILADOS Las chavetas se fabrican casi siempre de acero plano estirado, con una resistencia a la tracción entre 600 y 800 MPa. Estas pueden ser fabricadas también manualmente, de acero perfilado, cuando no se tienen a disposición en las medidas necesarias.

35

Chavetas planas

Estas son cuerpos estirados rectangulares con tipo de frente recto o circular. Para el cumplimiento de tareas especiales dentro de la unión, se pueden dotar de perforaciones para la toma de tornillos cilíndricos.

En la mitad de la chaveta se puede encontrar adicionalmente una perforación roscada, la cual posibilita el presionamiento de la chaveta fuera de la ranura, por medio de un tornillo.

Chavetas planas

1 de frente recto, 2 de frente circular, 3 con perforación para el tornillo de sujeción, 4 con perforaciones para los tornillos de sujeción y perforación roscada para el tornillo de desmontaje Chavetas de disco Estas son cuerpos, que tienen la forma de una sección circular. Estas pueden transmitir solamente fuerzas de giro reducidas, porque através de la ranura del eje, la cual se elabora bien profunda; se afecta la resistencia del eje. Estas aseguran primordialmente la posición de las piezas de accionamiento.

Chavetas de disco

Ejes perfilados de arcos circulares Estos son ejes, denominados también como ejes poligonales. Estos tienen la forma seccional de un triángulo redondeado de lados iguales, con arcos circulares como lados triangulares grandes, que se fabrican en tornos perfiladores o en rectificadoras. Estos pueden transmitir fuerzas de rotación muy grandes, ya que no originen ningún efecto de entalladura. Son apropiados para uniones de ajuste de eje y de buje, asi como para las uniones deslizantes, cuando el buje sobre el eje debe ser desplazable.

36

Eje perfilado con arco circular

Ejes de chaveta

Son ejes, denominados también como ejes acanalados, en los cuales se encuentran empotrados uniformemente una cantidad par de bujes a la periferia. Los bujes son rectangulares y pueden ser de profundidad diferente, depende del tamaño del esfuerzo.

Estos ejes se emplean preferencialmente en acoplamientos altamente esforzados y en engranajes con sentido rotativo variable. El perfil interno del buje se fabrica en máquinas mortajadoras o en máquinas brochadoras.

Eje de chaveta

Ejes dentados de entalladura Son ejes, en los cuales se tienen ranuras fresadas en la periferia, con forma trapezoidal, que tienen flancos rectos o encurvados. Estos se emplean donde se presentan fuerzas rotativas grandes y de choque, pero no son apropiados, cuando se deben desplazar piezas bajo carga.

Frecuentemente se realiza el buje con una ranura y se fija al eje con un tornillo.

Eje dentado de entalladura

Indicaciones para la fabricación de chavetas - Se elaboran chavetas personalmente, solamente en el caso de que no se tengan a disposición chavetas prefabricadas industrialmente. Estas pueden ser trabajadas con limas y rascadores.

- Como los lados laterales de las chavetas se cargan, se deben limar entonces cuidadosamente.

Con el fin de posibilitar un ajuste exacto, se deben limar previamente con un exceso reducido de 0,2 mm.

Secuencia de trabajo: 1. Medición de las ranuras y del material de partida 2. Control del ajuste de juego entre el buje y el eje 3. Limar exactamente a la medida la chaveta, tocar suavemente los bordes 4. Fabricación de las perforaciones para los tornillos de fijación, así como de la perforación roscada para el tornillo de desmontaje 5. Poner y ajustar la chaveta en la ranura del eje 37

FINALIDAD DE LAS UNIONES DE CHAVETA Las uniones de chaveta son uniones soltables, en las cuales las piezas que deben realizar un movimiento rotativo, se unen entre sí, através de elementos de unión de arrastre de forma; estos son las chavetas.

UNIÓN DE CHAVETA 1 chaveta, 2 eje, 3 buje Las uniones de chaveta son realizadas, con el fin de - unir piezas de máquinas, que deben realizar un movimiento rotativo, con un giro de circulación exacto; - asegurar piezas de máquinas en su posición, con uniones por aprietamiento y cónicas, de tal forma que pueden realizar un movimiento rotativo con giro de circunvalación exacto; - unir piezas de máquinas con ejes, de tal forma que pueden realizar un movimiento axial de desplazamiento hacia acá, y hacia acá, garantizando también un movimiento rotativo.

Ventajas especiales de las uniones de chaveta:

- garantia del giro de circulación exacto de las piezas; - estabilidad de la unión, también cuando se transmiten fuerzas de giro mayores.

Desventajas:

- La unión do soporta cargas de cambio frecuente por adherencia de choque.

Cuando se trabajan los ejes y los bujes, através de formas especiales, se garantiza entonces una unión directa de las piezas rotativas, por medio de esta deformación. En ese caso no es necesario el empleo de chavetas adicionales. Estos ejes se denominan como ejes perfilados.

El buje se trabaja de acuerdo al perfil del eje.

38

CONCLUSIONES Las uniones demostrables tienen bastantes ventajas ya que con las uniones se puede armar y desarmar cualquier producto, máquina u objeto que se trabaje de manera manual o industrial.

Las uniones desmontables constan de bastantes materiales, tamaños y resistencias y todo dependiendo para el producto que se quiere lograr y da el plus de desmontar el producto para desmontar y colocarlo en otro lugar.

BIBLIOGRAFÍA https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/6080/05.pdf?sequence=6 http://ocw.uniovi.es/pluginfile.php/3216/mod_resource/content/1/Teoria/Capitulo_ XII.pdf http://projecte-hermes.upc.edu/Enginyeria_Aeroespacial/3A/Disseny%20de%20M%C3%A0quines%20en%20Aeron%C3%A0utica/Unions/Disseny%20elements%20uni%C3%B3_SM.pdf https://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2009/03/union-entre-piezas-desmontables.pdf http://www.scribd.com/doc/58613952/DIBUJO-TECNICO-NORMALIZACION-INDUSTRIAL-ELEMENTOS-DE-UNIONES-DESMONTABLES-TORNILLOS-TUERCAS-ARANDELAS-ESPARRAGOS-PERNOS#scribd http://www.vc.ehu.es/Dtecnico/tema12_07.htm

39

ANEXOS

Ejercicio: UNIÓN A TRACCIÓN DE DOS ANGULARES A UNA CARTELA Determinar el número de tornillos necesarios (Φ16, clase 8.8) para realizar la unión planteada en la figura. La fuerza F vale 440 KN, el espesor de la chapa es de 8 mm y se trata de acero S-235.

40

41