INTRODUCCION
Los elemento elementos s de union union a usarse usarse en las máquinas máquinas ya sean desmonta desmontables bles tales tales como roblones, chavetas, , tornillo,esparragos, etc o fijos como las soldaduras , remaches, etc son partes constitutivas de distintos mecanismos, que cumplen distintas funciones en éste último, ya sea de unión entre las piezas, de soporte de órganos en movimiento, de transmisión del movimiento, etc. or or tal tal motivo motivo están están e!pue e!puesto stos s a solic solicita itacio cione nes s de disti distinta nta "ndole "ndole,, princi principal palmen mente te mecánicas, mecánicas, como esfuerzos, choques, rozamientos, deformaciones, deformaciones, etc. por lo que deben cumplir con distintos requisitos técnicos a los efectos de soportar estas e!igencias y lograr el comportamiento lo más eficiente del mecanismo. #eben por lo tanto ser calculados calculados de acuerdo a principios teóricos y e!perimentales e!perimentales de la mecánica. Los mismos deben tener suficiente resistencia y duración funcionando con el menor desgaste y reparación posibles y cumplir su finalidad con el costo m"nimo de fabricación y mantenimiento. $odo lo referente a elementos de maquina%elementos de unión& está orientado al campo de la industria y mecánica, mecánica, principalmente principalmente en el campo campo de la proyección proyección y manufactura manufactura de piezas. #icho #icho curso curso aplica aplica los principios principios f"sicos de la mecánica mecánica,, ciencia ciencia de los materiales materiales y análisis estructural para el análisis de los elementos utilizados en la actualidad, tales como maquinarias con diversos fines %hidráulicos, de transporte, de manufactura&, as" como también diversos sistemas motorizados, entre otras aplicaciones. 'u objetivo es presentar presentar alternativas, conceptos, procedimientos procedimientos para el análisis y dise(o de los elementos de máquinas.
ELEMENTOS DE UNION or definición todas las máquinas constan de un cierto número de elementos que cumplen con una función determinada. )stos elementos, como en el caso de las articulaciones, deben estar sujetos entre ellos para poder realizar su función de forma efectiva, para ello se utilizan las uniones. *omo todo en la vida, las uniones se pueden clasificar según diferentes criterios+ estáticas, articuladas, fijas, desmontables, grandes, peque(as, bonitas o feas. ún as", la clasificación más común para las uniones es entre uniones fijas y uniones desmontables- e!istiendo para cada tipo otros muchos tipos y clasificaciones. continuación e!plico un poco por encima, procurando un enfoque práctico y sencillo para un buen entendimiento y una posible aplicación en dise(os electrónicos y su posterior mecanizado.
1-UNIONES FIJAS O PERMANENTES Las uniones fijas son aquellas uniones cuyos elementos de unión son imposibles de separar sin producir algún desperfecto o rotura en alguno de ellos. Las uniones fijas más comunes hoy en d"a son las uniones fijas soldadas, las remachadas y por roblones, por ajuste a presión y mediante adhesivos. Las uniones fijas se utilizan cuando estamos seguros que no se va a realizar un desmontaje posterior. /erdad que no soldar"amos nada que después fuéramos a separar %premeditadamente&0 $an simple como eso. *on la salvedad de la unión mediante adhesivo, las uniones fijas normalmente se utilizan cuando la unión entre los dos elementos debe aguantar esfuerzos mecánicos importantes %aunque e!isten adhesivos sintéticos muy y muy fuertes&. /amos a ver ahora con un poquito de profundidad las diferentes opciones para este tipo de uniones mecánicas. 1.1-REMACHES 1n roblón o remache es un elemento de fijación que se emplea para unir de forma permanente dos o más piezas. *onsiste en un tubo cil"ndrico %el vástago& que en su fin dispone de una cabeza. Las cabezas tienen un diámetro mayor que el resto del remache, para que as" al introducir éste en un agujero pueda ser encajado. )l uso que se le da es para unir dos piezas distintas, sean o no del mismo material.
unque se trata de uno de los métodos de unión más antiguos que hay, hoy en d"a su importancia como técnica de montaje es mayor que nunca. )sto es debido, en parte, por el desarrollo de técnicas de automatización que consiguen abaratar el proceso de unión. Los campos en los que más se usa el remachado como método de fijación son+ automotriz, electrodomésticos, muebles, hard2are, industria militar, metales laminados, entre otros muchos. )!iste un peque(o matiz diferenciativo entre un roblón y un remache. Los roblones están constituidos por una sola pieza o componente, mientras que los remaches pueden estar constituidos por más de una pieza o componente. )s común denominar a los roblones también remaches, aunque la correcta definición de roblón es para los elementos de unión constituidos por un único elemento. Las ventajas de las uniones remachadas3roblonadas son+ 4'e trata de un método de unión barato y automatizable. 4)s válido para unión de materiales diferentes y para dos o más piezas.. 4ermite las uniones ciegas, es decir, la unión cuando sólo es accesible la cara e!terna de una de las piezas. *omo principales inconvenientes destacar+ 45o es adecuado para piezas de gran espesor. 4La resistencia alcanzable con un remache es inferior a la que se puede conseguir con un tornillo. 4La unión no es desmontable, lo que dificulta el mantenimiento. 4La unión no es estanca. 1.2-SOLDADURA La soldadura es un proceso de unión entre metales por la acción de calor, hasta que el material de aportación funde, uniendo ambas superficies, o hasta que el propio material de las piezas se funde y las une.
'i el material de aportación es similar al de las piezas, se denomina soldadura homogénea, y si es distinto, soldadura heterogénea. 'i no hay material de aportación a la soldadura homogénea se le llama autógena.
6eterogénea
'oldadura
*on material de aportación diferente al de la pieza
*on aporte de material similar al de la pieza 6omogenea 'in aporte de material
7.8.74'oldadura blanda 4$ipo+ heterogénea 4$emperaturas de trabajo+ menos de 9:: ;* 4
7.8.84'oldadura fuerte 4$ipo+ heterogénea 4$emperatura de trabajo+ hasta >:: ;* 4
4*omo material fundente deso!idante se emplea bóra!. 1n soplete de gas aporta el calor necesario para la unión. 4)ste tipo de soldadura se lleva a cabo cuando se e!ige una resistencia considerable en la unión de dos piezas metálicas.
7.8.=4'oldadura o!iacetilénica o autógena 4$ipo+ homogénea 4$emperatura de trabajo+ hasta =::: ;* 4
7.8.94'oldadura eléctrica )s el método de unión de piezas de acero más empleado. )ste tipo de soldadura utiliza corriente eléctrica para calentar la zona o puntos de unión, consiguiendo una temperatura superior a la de fusión del metal. ara ello se dispone de un potente transformador que suministra una elevada intensidad de corriente %amperios&, disminuyendo la tensión de alimentación %voltios&.
1.3-UNION POR AJUSTE DE PRESION 1na unión por ajuste a presión o por aprieto es aquella que se realiza cuando el eje es más grande que el agujero donde va a ir colocado. )sta unión impide el movimiento entre ambas piezas.odemos diferenciar pues, dos elementos+ el eje es la pieza interior y el agujero es la pieza e!terior. #ependiendo de la diferencia entre las dos medidas, el aprieto será más fuerte o más débil. .)n el primer caso, para introducir una pieza dentro de la otra, será necesario calentar la pieza donde esté situado el agujero para que se dilate y, seguidamente, poder introducir el eje con facilidad. *uando ambas piezas alcanzan la temperatura ambiente, la unión estará realizada. *on este método se introduce, por ejemplo, el bulón en la biela y esto, a su vez, en el conjunto biela4pistón de un motor de automóvil en e que el bulón va fijo a la biela.
ara ajustes con poca diferencia se introduce una pieza en la otra por medio de presión, ya sea aplicando un método manual o ayudándose de prensas hidráulicas. *oncepto de ajuste La mayor parte de los productos fabricados por la industria están compuestos por diversas piezas acopladas unas a otras. ara que el funcionamiento sea correcto será necesario que unas piezas estén fijas y otras puedan girar libremente.
#ependiendo de las medidas de cada una se tendrá + ? *uando d @ # e!iste lo que se denomina juego. Auego B # 4 d. este tipo de ajuste se le denominaajuste libre o móvil. ? *uando d C # habrá lo que se denomina aprieto. prieto B d D #. este tipo de ajuste se le denomina ajuste forzado o fijo
1.4-UNION POR ADHESIVO )ste tipo de unión se realiza interponiendo entre las dos superficies que se desea unir una capa de material con alto poder de adherencia, que se denomina adhesivo. La e!periencia nos muestra que tras aplicar el adhesivo, las piezas se juntan y se presionan ligeramente hasta que el pegamento se seca. partir de este momento la unión es firme. Los tipos de adhesivos son+ ? dhesivos naturales+ de origen animal o vegetal. 'on los más antiguos y menos eficaces. 'u uso decae. ? dhesivos sintéticos+ son los que mas se emplean hoy en d"a, por se más eficaces
2-UNIONES DESMONTABLES O NO PERMANENTES 1na unión desmontable es aquella que permite separar los elementos y volver aunirlos, es decir los elementos una vez separados pueden ser reutilizados. )l tipo de unión desmontable más e!tendido es la unión roscada. 1na unión roscada es la unión de piezas por medio de las roscas e!teriores ointeriores, puede tener dos funciones+ unir dos elementos ejerciendo presión otrasformando un movimiento giratorio en lineal.Los elementos que aqu" trataremos son+ $ornillos, arandelas, tuercas, pernos, varillasroscadas, pitones, espárragos, etc $odos los elementos roscados tienen lo que se denomina rosca, que se caracteriza por el canal o filete que describe una trayectoria helicoidal cil"ndrica alrededor del eje del elemento. La rosca se caracteriza por varios aspectos+ )l paso que se define como la distancia entre dos filetes consecutivos- la distancia recorrida lineal equivalente para dar una vuelta entera a la rosca por el filete- la inclinación de la rosca con el sentido de giro- y la geometr"a del propio filete que puede ser cuadrada, diente de sierra, trapezoidal, triangular o redonda.
ELEMENTOS ROSCADOS Los elementos roscados por e!celencia son los tornillos y las tuercas, cuya utilización es muy común en todo tipo de máquinas y mecanismos, con una gran variedad de formas y tama(os. $odos los elementos roscados tienen lo que se denomina rosca, que se caracteriza por el canal o filete que describe una trayectoria helicoidal cil"ndrica alrededor del eje del elemento. La rosca se caracteriza por varios aspectos+ )l paso que se define como la distancia entre dos filetes consecutivos- la distancia recorrida lineal equivalente para dar una vuelta entera a la rosca por el filete- la inclinación de la rosca con el sentido de giro- y la geometr"a del propio filete que puede ser cuadrada, diente de sierra, trapezoidal, triangular o redonda. 2.2-TORNILLO PASANTE O TUERCA 1n tornillo es un cuerpo cil"ndrico con una cabeza en un e!tremo para su enroscado- el otro e!tremo sirve para encajar mediante esfuerzos de presión y giro, en una tuerca o en
un hueco roscado. Las tuercas tienen el roscado por el interior. La cabeza del tornillo y la tuerca suelen ser he!agonales, aunque pueden tener otras formas. )n definitiva, los tornillos constan de dos partes 4 *uerpo+ o elemento de unión, que está roscado. 4 *abeza+ o elemento de apriete.
2.3-TORNILLO DE UNION 'on tornillos semejantes a los anteriores, pero se diferencian en que una de las piezas tiene el agujero roscado, por lo que no se necesita tuerca. )ste tipo de unión se utiliza, generalmente, sobre piezas metálicas de un considerable grosor donde practicar el agujero roscado. 1n caso particular son los tirafondos, que se utilizan frecuentemente para unir entre s" piezas de madera, proporcionándoles una unión más segura que los clavos 2.4-ESPARRAGO )s una varilla roscada por ambos e!tremos con la parte central sin roscar. 'e suelen fijar en piezas metálicas grandes o costosas, donde se unen otras más simples que se van a desmontar con cierta regularidad durante la vida del mecanismo. *on ello se consigue que si durante el montaje o desmontaje se deteriora algún elemento, éste sea el espárrago y nunca la rosca de la pieza base. ara llevar a cabo el montaje y desmontaje de un espárrago se coloca una tuerca fijada mediante una contratuerca, haciendo girar ambas simultáneamente mediante llaves de tubo.
2.5-PRISIONEROS 'on peque(os tornillos que se enroscan en una pieza, traspasándola y alojándose en un hueco de otra segunda. #e esta forma se evita que una pieza pueda girar o desplazarse longitudinalmente respecto a la otra.
E*uando el metodo de union es desmontable ,se es necesario utilizar elementos au!iliares %arandelas& , para que la fijacion %union& no presente desvios o uniones desperfectas que puedan perjudicar el elemento mecanico y asi poder lograr que la eficiencia de la maquina pueda estar en su mayor rendimiento .
2.6-ELEMENTOS AXULIARIAES (ARANDELAS Las arandelas son elementos au!iliares que resultan imprescindibles en muchas aplicaciones que emplean tornillos. 1na arandela es una corona o anillo metálico que se usa para evitar el roce de las piezas entre las que se coloca y asegurar su inmovilidad.
2.6.1-PERNOS 'on elementos roscados que unen varias piezas sirviendo de elemento de articulación o giro, apoyo o anclaje entre las mismas. #ependiendo de la función que realicen reciben distintos nombres+ 4 ernos de apoyo 4 ernos de articulación 4 ernos de anclaje 2.6.2-PASADORES 'on piezas de forma cil"ndrica o cónica que sirven para sujetar elementos de máquinas que van a estar juntos. Los pasadores no están preparados para transmitir grandes esfuerzos. )s más, a veces interesa que se rompan para evitar aver"as mayores. )jemplo+ pasadores de la cadena de una bicicleta %mantienen unidos los eslabones de la cadena&. 2.6.3-CHAVETAS 'on unas piezas prismáticas en forma de cu(a de acero que se interponen entre dos piezas para unirlas y transmitir un esfuerzo entre ellas. ara ello es necesario realizar, previamente, un chavetero %ranura& en ambas piezas donde se introduce una chaveta. 2.6.4-LENGUETAS l igual que las chavetas, son piezas prismáticas de acero que se fijan al chavetero , por medio de tornillos o mediante una forma especial %lengFetas de disco&. Las lengFetas permiten el desplazamiento longitudinal de una pieza respecto de la otra ya que no están sujetas, pero no permiten el giro a!ial.
2.6.5-GUIAS 'on piezas que se emplean en las máquinas y en otros aparatos para permitir que una pieza se desplace en una dirección determinada con respecto a otra que se encuentra fija. 2.6.6-EJES ESTRIADOS 'obre una superficie cil"ndrica, interior o e!terior, se realizan una serie de ranuras ,cuya finalidad es transmitir grandes esfuerzos de giro entre dos piezas que encajan entre s".
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