tornillos y sujeciones

Tornillos y Sujeciones TORNILLOS Se denomina tornillo a un elemento u operador mecánico cilíndrico dotado de cabeza, generalmente metálico, aunque pueden ser de madera o plástico, utilizado en la fijación 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 Características de los tornillos 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. Prácticamente casi toda la tornillería tiene rosca a derechas, pero algunos ejes de máquinas tienen alguna vez rosca a izquierda. 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. • Material constituyente y resistencia mecánica que tienen: salvo excepciones la mayor parte de tornillos son de acero de diferentes aleaciones y resistencia mecánica. Para madera se utilizan mucho los tornillos de latón. • Longitud de la caña: es variable. • Tipo de cabeza: en estrella o phillips, bristol, de pala y algunos otros especiales. • Tolerancia y calidad de la rosca 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 • Autoroscantes 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 Características de la rosca métrica La rosca métrica está basada en el Sistema Internacional SI y es una de las roscas más utilizadas en el ensamblaje de piezas mecánicas. El juego que tiene en los vértices del acoplamiento entre el tornillo y la tuerca permite el engrase. Los datos constructivos de esta rosca son los siguientes: • La sección del filete es un triángulo equilátero cuyo ángulo vale 60º. • El fondo de la rosca es redondeado y la cresta de la rosca levemente truncada • El lado del triángulo es igual al paso. • El ángulo que forma el filete es de 60º. • Paso es la distancia entre dos puntos homólogos. Ejemplo: entre las crestas contiguas. • Su diámetro exterior y el avance se miden en milímetros, siendo el avance la longitud que avanza en dirección axial el tornillo en una vuelta completa. • Se expresa de la siguiente forma: ejemplo: M24 x 2 x 60. La M significa rosca métrica, 24 significa el valor del diámetro exterior en mm, 2 significa el paso en mm y 60 significa la longitud de la rosca en mm. Características de la rosca Whitworth La primera persona que creó un tipo de rosca normalizada, aproximadamente sobre 1841 fue el ingeniero mecánico inglés sir Joseph Whitworth El sistema de roscas Whitworth todavía se utiliza, para reparar la vieja maquinaria y tiene un filete de rosca más grueso que el filete de rosca métrico. El sistema Whitworth fue un estándar británico, abreviado a BSW (BS 84:1956) y el filete de rosca fino estándar británico (BSF) fue introducido en 1908 porque el hilo de rosca de Whitworth resultaba grueso para algunos usos. El ángulo del hilo de rosca es de 55° en vez de los 60º que tiene la rosca métrica la profundidad y el grosor del filete de rosca variaba con el diámetro del tornillo (es decir, cuanto más grueso es el perno, más grueso es el filete de rosca). En este sistema de roscas el paso se considera como el número de filetes que hay por pulgada, y el diámetro se expresa en fracciones de pulgada (por ejemplo: 1/4", 5/16". Características de la rosca estándar estadounidense SAE UNF Los Estados Unidos tienen su propio sistema de roscas, generalmente llamado el estándar unificado del hilo de rosca UNF, que también se utiliza extensivamente en Canadá y en la mayoría de los otros países alrededor del mundo. Por lo menos 85% de los tornillos del mundo se dimensionan a las medidas unificadas del hilo de rosca, y la selección más grande de los tamaños y de los materiales de tornillos se encuentra regulado por ese tipo estándar (fuente: Revisión de tornillos del mundo, prensa industrial, 2006). Una versión de este estándar, llamada SAE, fue utilizada en la industria de automóvil norteamericana. El SAE todavía es asociado a las dimensiones en pulgadas, aun cuando la industria automotriz de los EE. UU. (y otras Industrias Pesadas que usan el sistema SAE) han convertido gradualmente a los tornillos métricos ISO, a partir de los años 70, porque la producción de piezas y la comercialización de producto globales favorecen la estandarización internacional. Sin embargo, todos los automóviles vendidos alrededor del mundo contienen los tornillos métricos (los montajes de motor) e imperiales (por ejemplo, las tuercas del estirón, los sensores del oxígeno, las piezas eléctricas internas de los ensambles, los tornillo del cuerpo, de las lámparas, del manejo, del freno y de la suspensión). Los tornillos de máquina se describen como 0-80, 2-56, 3-48, 4-40, 5-40, 6-32, 8-32, 10-32, 10-24, etc. hasta el tamaño 16. El primer número se puede traducir a un diámetro, el segundo es el número de hilos de rosca por pulgada. Hay un hilo de rosca grueso y un hilo de rosca fino para cada tamaño, el hilo de rosca fino que es preferido en materiales finos o cuando se desea su fuerza levemente mayor. Los tamaños 1/4" diámetro y más grande se señalan como 1/4"-20, 1/4"-28, etc., el primer número que da el diámetro en pulgadas y el segundo número que indica la cantidad de hilos de rosca por pulgada. La mayoría de los tamaños del hilo de rosca son disponibles en UNC o UC (hilo de rosca grueso unificado, ejemplo 1/4"-20) o UNF (ejemplo 1/4"-28 UNF o UNEF). Tratamientos superficiales anticorrosivos de los tornillos se utiliza el galvanizado como uno de los métodos que se utilizan para mejorar la resistencia a la corrosión de los tornillos mediante un pequeño recubrimiento sobre la superficie. El galvanizado permite el recubrimiento de los tornillos mediante su inmersión en un baño de cinc fundido. La técnica de galvanizado o cincado electrolítico o mecánico es la que más se utiliza para el recubrimiento anticorrosivo de los tornillos. Esta técnica consiste en depositar sobre la pieza una capa de cinc mediante corriente continua a partir de una solución salina que contiene cinc. El proceso se utiliza para proteger piezas más pequeñas, cuando requieren un acabado más uniforme que proporciona el galvanizado. El pavonado es un acabado negro o azulado, brillante o mate, para piezas de acero, de gran duración, efecto decorativo y resistencia a la corrosión. El pavonado atrae y retiene los aceites lubricantes. El revestimiento no aumenta ni disminuye las dimensiones de los metales tratados, por lo que las tolerancias para el ajuste de piezas no se ven afectadas. Además, las superficies tratadas pueden ser soldadas, enceradas, barnizadas o pintadas. Se obtiene un revestimiento mate cuando se aplica sobre una superficie tratada con chorro de arena o con un mordiente químico, y un revestimiento brillante sobre una superficie pulida o lisa. Los colores que se pueden obtener varían del negro al azulado, según la clase de aleación tratada. Para situaciones de mayor protección anticorrosiva se utiliza tornillería fabricada con acero inoxidable que lógicamente es más cara, e incluso para casos más específicos se fabrican tornillos de titanio cuya resistencia anticorrosiva es casi total link: http://www.youtube.com/watch?v=oeHfoy3hQZs&feature=related link: http://www.youtube.com/watch?v=DOM4I-2EepY&feature=related Arandela Definición Una arandela es, en su definición más general, un disco delgado con un agujero, en el centro. Es un complemento del tornillo, al que le incrementa su eficacia al ser apretado. Los tornillos con cabezas de alta calidad necesitan de arandelas de algún metal duro para prevenir la pérdida de pre-carga una vez que el torque es aplicado. Esto es, la arandela asegura el cierre hermético de una junta o evita el roce entre dos piezas. Tipos de Arandelas Las arandelas normalmente son de metal o de plástico. También por la forma: arandelas planas(normales, anchas y gruesas; Arandelas de presión (dentadas internas o externamente); arandelas cónicas, arandelas ciegas, elásticas, de seguridad, etc. link: http://www.youtube.com/watch?v=VI61S7u_N8o&feature=related Cuñas Una cuña es un elemento de maquina que se coloca en la interface del eje y la masa de una pieza que transmite potencia con el fin d transmitir torque. La cuña es desmontable para facilitar el ensamble y desarmado del sistema de eje. Se instala dentro de una ranura axial que se maquina en el eje, la cual se denomina cuñero. A una ranura similar en la maza de la pieza que transmite potencia se le da el nombre de asiento de cuña, si bien. Propiamente es también un cuñero. La cuña también puede definirse como una máquina simple de madera o metal terminada en ángulo diedro muy agudo. Sirve para hender o dividir cuerpos sólidos, para ajustar o apretar uno con otro, para calzarlos o para llenar alguna raja o hueco. Actúa como un plano inclinado móvil. El filo de un hacha es, en realidad, una cuña afilada. Tal como lo haría una rampa, permite desplazar un peso con mayo facilidad. Chavetas o cuñas Las cuñas se usan en el ensamble de partes de maquinas para asegurarlas contra su movimiento relativo, por lo general rotatorio, como es el caso entre flechas, cigüeñales, volantes, etc. Aun cuando los engranajes, las poleas, etc., están montados con un ajuste de interferencia, es aconsejable usar una cuña diseñada para transmitir el momento torsionante total. Cuando las fuerzas relativas no son grandes, se emplea una cuña redonda, una cuña de silleta o una cuña plana. Para trabajo pesado son más adecuadas las cuñas rectangulares. Tipos de Chavetas o cuñas. Cuñas paralelas cuadradas y rectangulares. El tipo mas común de las cuñas para ejes de hasta 6 ½” de diámetro es la cuña cuadrada. La cuña rectangular se sugiere para ejes largos y se utiliza en ejes cortos donde puede tolerarse una menor altura. Tanto la cuña cuadrada como la rectangular se denominan cuñas paralelas porque la parte superior, la inferior y los lados de la cuña son todos paralelos. Los cuñeros y la maza en el eje se diseñan de tal manera que exactamente la mitad de la altura de la cuña se apoye en el lado del cuñero del eje, y la otra mitad en el lado del cuñero de la maza. Cuñas de Woodruff Una cuña Woodruff es un segmento de disco plano con un fondo que puede ser plano o redondeado. Se le especifica siempre mediante un numero, cuyo dos últimos dígitos indican el diámetro nominal en octavos de pulgadas, mientras que los dígitos que preceden a los últimos dan el ancho nominal en treintaidosavos de pulgada. Cuñas ahusadas y cuñas de cabeza Las cuñas ahusadas están diseñadas para insertarse desde el extremo del eje después que la maza está en su sitio en lugar de instalar la cuña primero y después deslizar la maza sobre la cuña, como sucede en las cuñas paralelas. El ahusado se extiende, cuando menos, a lo largo de la longitud de la maza y la altura medida desde el extremo de la maza es la misma que para la cuña paralela. Por lo general el ahuesado es de 1/8” por pie. La cuña o chaveta de cabeza tiene una geometría ahusada dentro de la maza que es la misma que la cuña ahusada simple. Pero la cabeza alargada permite extraer la cuña desde el mismo extremo en que se instaló. Esto es muy deseable si el extremo expuesto no está accesible para extraer la cuña. Donde se desean ensamble y desarmado relativamente sencillos así como una carga ligera debe considerarse una cuña Woodruff. La ranura circular en el eje mantiene la cuña en su sitio en tanto la pieza que embona se desliza sobre la cuña. La cuña cuadrada y la cuña Pratt & Whitney son las mas utilizadas en diseño de maquinas. La cuña de cabeza acodada se diseña dé modo que la cabeza permanezca fuera del mamelón para permitir que una clavija pueda impulsarla para remover la cuña. Materiales de fabricación de cuñas Las cuñas se fabrican en su mayoría, de acero extruido en frío a bajo carbono. Si el acero a bajo carbón no es lo suficientemente resistente, puede emplearse acero con un contenido mas alto de carbón, también del tipo extruido en frío. Fallas en las chavetas En los cuerpos sometidos a esfuerzos torsionales es típico que los materiales dúctiles fallen por corte, en sus fibras internas, y en los materiales esforzados a compresión, por lo regular fallan por aplastamiento de su estructura y se flambean en debido a su relación ancho/altura. En las chavetas claramente se inducen estos dos tipos de esfuerzo, por lo que la altura o espesor dentro del eje y su ancho producen resultados distintos. Entonces de una manera sencilla de decirlo, se puede asegurar que sobre la misma base, las cuñas planas mas anchas que profundas fallan en compresión, y las que son más profundas que anchas fallan en corte. Retén Se denomina retén a un componente de material sintético que tiene como objetivo maximizar la vida y el buen funcionamiento de los rodamientos que forman parte de las máquinas y motores y preservar de fugas de lubricante al exterior de las cajas de velocidades o motores de explosión que van lubricados permanentemente. El retén genera daños prematuros en el funcionamiento de un mecanismo si está deteriorado o ha sido mal montado, ya que producirá fugas del lubricante del cojinete quedando una lubricación insuficiente o permitiendo entrada de contaminante, originando la correspondiente avería. Para facilitar su instalación el retén debe ser pre-lubricado con grasa o aceite para reducir la fricción durante el deslizamiento por la superficie de contacto y ayudar a proteger los labios del retén cuando la máquina inicie su funcionamiento por primera vez o después de una reparación. retenes van sujetos mediante una arandela elástica de retención (circlip) Las dimensiones y calidades de los retenes están normalizados de acuerdo con las dimensiones de los rodamientos que protegen. o-ring Se denomina junta tórica u O-Ring a una junta de forma toroidal, habitualmente de goma, cuya función es la de asegurar la estanqueidad de fluidos, por ejemplo en cilindros hidráulicos y cilindros neumáticos, como también en equipamiento de submarinismo acuático. Por lo general, se encuentra en equipos para impedir el intercambio de líquidos o gases en las uniones entre piezas desmontables. Las juntas tóricas se colocan en ranuras diseñadas para tal efecto en los elementos de cierre, comúnmente ejes y tapas. Existen diversas juntas tóricas para diversas aplicaciones, como por ejemplo según el material del que está constituida. En ese caso, se observa principalmente la presión y temperatura de trabajo a la cual será sometida. Mantenimiento de las juntas tóricas Las juntas tóricas necesitan un mantenimiento adecuado. Algunas recomendaciones para su uso son las siguientes: • Evitar que les de el sol, porque pierden la flexibilidad y se vuelven duras. • En el mantenimiento preventivo es aconsejable recubrir las juntas de una pequeña capa de silicona que le proporcionará una mayor resistencia al envejecimiento. • Cuando se monte una junta, asegurarse de que esté perfectamente instalada y no sea pellizcada en ningún punto. Cuando se sospeche que una junta está en mal estado, sustituirla por una nueva. Normalmente el equipo que protege la junta es mucho más caro que la propia junta link: http://www.youtube.com/watch?v=3mZxXRSMAJg&feature=related Remaches Los remaches son sujetadores permanentes que se usan principalmente para conectar miembros en estructuras como edificios y puentes y para ensamblar hojas y placas de acero para tanques, calderas y barcos. Son rodillos cilíndricos hechos de hierro forjado o acero suave, con una cabeza que se les forma al fabricarlos. Se forma una cabeza en el otro extremo después que el remache ha sido puesto en su lugar a través de los agujeros taladrados o perforados de las partes que se ensamblan Un remache es básicamente un pasador de metal dúctil, que se inserta en los huecos perforados en dos o más piezas, y cuyos extremos son configurados de tal manera que queden firmemente aseguradas entre sí. Existe una amplia gama de remaches y cada tipo, dentro de esta, posee características particulares adecuadas a las aplicaciones específicas para las cuales han sido diseñados. Los remaches se clasifican en general de acuerdo con: 1. Su tipo. 2. Con el material que han sido elaborados. 3. Con el propósito para lo que se emplean. Remache pesado Los remaches pesados se emplean para estructuras de puentes y edificios. Hoy en día, sin embargo, los pernos de alta resistencia han reemplazado, casi por completo el uso de remaches para conexiones en la obra. Las uniones remachadas son de dos tipos: • Traslapadas. • A tope. Remache livianos: Para la fabricación de productos en grandes cantidades, pocos elementos igualan las ventajas de instalación de alta velocidad y bajo costo que ofrecen los remaches tubulares, semitubulares y abiertos. TIPOS DE REMACHES LIVIANOS Semitubulares constituyen el tipo mas usado. La profundidad del hueco del remache, medida a lo largo de sus paredes no excede el 112% del diámetro medio del vástago. El hueco puede ser extruido (recto o con conicidad) o perforado (recto), dependiendo del procedimiento. Tubular este tipo de remache tiene un vástago perforado, con una profundidad del hueco superior al 112 % del diámetro medio del cuerpo. Puede utilizarse para perforar su propio hueco en materiales de revestimiento, algunas láminas plásticas Bifurcado (abierto) El cuerpo del remache es aserrado o troquelado para obtener un vástago dentado que perfora su propio hueco a través de las fibras, madera o plásticos. Comprensión. Este remache está constituido por dos elementos: el remache sólido, y el miembro tubular de perforación profunda. Estas piezas, al unirse a presión, constituyen un ajuste de interferencia. ALGUNOS TIPOS DE REMACHES Semitubulares Es el tipo más común de remache ya que tiene un extenso tipo de aplicaciones Bifurcados Perforan Materiales suaves como madera, metales ligeros, piel y fibras. Las puntas se clavan en los materiales remachados y aseguran un buen agarre. Semitubulares con Cuello De un lado es un semitubular para ser remachado y del otro lado del cuello puede ser macizo y actuar como eje; puede tener cuerda o alguna forma especial. Escalonados La sección del escalón actúa como eje fijo para una parte móvil en juguetes, celosías, bisagras, etc. El vástago es remachado para fijar la base del ensamble. Rolados y/o Ranurados Se fabrican con todo tipo de cuerdas como tornillos o con estrías para lograr un mejor agarre al ser insertado a presión en un barreno. Cuchillería Consisten en dos partes: El remache macizo es insertado a presión en el remache tubular el cual se expande incrementando su diámetro; diseñados para juntar las cachas de cuchillos, espátulas, etc. Postes de Aluminio Consisten en dos partes: El tornillo con cuerda exterior se atornilla dentro del poste con cuerda interior. Su diseño permite juntar carpetas, álbumes, muestrarios. Macizos Se utilizan en ensambles donde se requiere mayor resistencia en el remachado. Especiales Se fabrican sobre diseño especial, según las necesidades de los ensambles de cada cliente. link: http://www.youtube.com/watch?v=0ezoGR0Do5Y&feature=related link: http://www.youtube.com/watch?v=TwfrHVos8K8&NR=1 fuentes de consulta: http://es.wikipedia.org/wiki/Tornillo http://bricolaje.euroresidentes.es/doku.php?id=arandela http://www.elprisma.com/apuntes/ingenieria_mecanica/chavetas/default.asp http://es.wikipedia.org/wiki/Ret%C3%A9n http://es.wikipedia.org/wiki/Junta_t%C3%B3rica http://www.mitecnologico.com/Main/RemachesDibujo