ensambles y métodos de unión

Ensamble y Métodos de UniónINDUSTRIA Y PROCESOS DE MANUFACTURAKARLA CARBALLO VALDERRÁBANO

Ensambles MecánicosTornillos

Dispositivo mecánico de fijación cilíndrico o cónico, formado por un plano inclinado enroscado.

De unión• Agujero pasante (sin rosca) en una pieza y roscando en la otra, como la tuerca

Pasante•Atraviesa las piezas a unir sin roscar en ninguna de ellas

Autorroscante•Avanza a medida que gira, creando su propia rosca.

Autoperforante•Su punta es una broca, evita tener que hacer perforaciones guías para instalarlos.

Prisionero•Varilla roscada por uno o dos extremos, uno de los cuales, llamado raíz, va atornillado a un agujero roscado.

• Evita el giro o movimiento entre piezas.

De Potencia•Cambia el movimiento angular a movimiento lineal y transmite potencia.

Ensambles MecánicosRoscas

Ranura helicoidal sobre un cilindro• Diámetro nominal (d): Diámetro exterior o mayor de la rosca.• Paso (p) : Distancia axial entre dos filetes adyacentes de una rosca.• dr: Diámetro menor o de raíz• dp: Diámetro de paso: • Numero de Hilos: Cantidad de filetes completos de la rosca contenido en

una pulgada.


Avance (I): Distancia recorrida por una tuerca cuando ésta se gira una vuelta.

Sección cuadrada◦ En mecanismos para la transmisión del movimiento.

Acme ◦ Se necesita aplicar mucha fuerza. ◦ Transmiten movimiento en todo tipo de máquinas herramientas, gatos,

prensas grandes y sujetadores. ◦ Dan un buen ajuste.


Serie de Roscas Unificada (UNS)◦ Roscas bastas (UNC-Unificada Nacional Ordinaria).

◦ Paso basto o grueso◦ Ensambles y desensambles frecuentes y necesarios◦ Metales que no sean acero

◦ Roscas finas (UNF-Unificada Nacional Fina). ◦ Paso fino◦ Industria automotriz y aeronáutica◦ Ensambles expuestos a vibraciones◦ Barrenos roscados de acero

◦ Roscas extrafinas (UNFE-Unificada Nacional Extrafina). ◦ Paso extra fino◦ Aviación e instrumentación◦ Unión de láminas delgadas◦ Exposición al impacto y vibraciones grandes

Ensambles MecánicosPerno

Pieza metálica larga de sección constante cilíndrica.

Un extremo de cabeza redonda, una parte lisa, y otro extremo roscado para la chaveta, tuerca, o remache.

Se agrupan según la forma de la cabeza (hexagonal, redondeada, cuadrada o asimétrica), por las roscas (métricas, en pulgadas, de unión, pasantes, autorroscantes), del sistema de sujeción (permanente o removible), por el tipo de material, por el tamaño.

Ensambles MecánicosTuerca

Pieza con un orificio central con rosca, que se utiliza para acoplar a un tornillo, en forma fija o deslizante.

Características◦ Número de caras: En la mayoría 6 ó 4◦ Grosor de la tuerca.◦ Diámetro del tornillo que encaja en ella.◦ Tipo de rosca.

Mariposa o palomilla

Hexagonal remachable

De seguridad Cuadrada

Ensambles MecánicosDispositivos de Seguridad• Segunda tuerca, de menor

altura que la primera• Permite que la primera

tuerca no se afloje ya que se aplica una tensión mayor en el tornillo

Contratuerca

• Inmovilización de las uniones atornilladas.

• Hace una presión entre los flancos de las roscas del tornillo y la tuerca.

Arandela elástica

• Inmovilización de tornillos y tuercas

• Una solapa inmoviliza la arandela, mientras que la otra se ajusta a la otra cara de la pieza y logra evitar el giro de ella.

Arandela con Solapa

Ensambles MecánicosRemaches

Punta con cabeza sin rosca

La operación de deformación se ejecuta en caliente o en frío, y utiliza un martilleo o presión constante.

Una vez colocado, no puede removerse, a menos que una de las cabezas se rompa.

Su aplicación principal es en la industria aeronáutica y aeroespacial para unir el fuselaje y partes estructurales

Ensambles QuímicosAdhesivos

Atracción física entre ambas superficies

Líquido se endurece para producir la fuerza de adhesión

Sustrato o adherente= material al que se adhiere

Composición◦ Polímero: Forma la masa y contribuye a su resistencia en las 3 dimensiones◦ Solvente: Llevan al adhesivo al estado líquido◦ Cargas: Reducen costos y mejoran fluidez y resistencia al despegue◦ Adhesivadores: Contribuyen al pegado cuando el adhesivo está aún húmedo◦ Plastificantes: Ablandan la película del adhesivo y dan flexibilidad◦ Aditivos: Retardador de inflamación, estabilizador de luz, colorante, agentes de control de viscosidad

Ensambles QuímicosMoléculas adhesivas

Polímeros orgánicos: ordenamiento lineal o ramificado

Uniones covalentes

Limitada estabilidad al calentamiento

Usualmente No hidrosolubles

Cargadas electrónicamente◦ Fuerzas de Van der Waals: fuerzas de adhesión y cohesión◦ Disminuye por rugosidad superficial

Ensambles QuímicosMoléculas Adhesivas

Resistencia a la fuerza adhesiva◦ Grado de mojado◦ Limpieza de las superficies◦ Capacidad adhesiva de la superficie

Mojabilidad◦ Fluir dentro de un valle (buen mojado)◦ Hace puente sobre el valle (mal mojado o altas fuerzas atractivas internas)

◦ Menor área de contacto entre adhesivo y sustrato=Menos resistencia al pegado

Ensayo de rotura de gotas de agua◦ Prueba de limpieza/mojado

Ensambles QuímicosAdhesivos, Clasificación

Requerimientos de uso◦ Estructurales: Soportan carga mayor que el peso del adherente: Alas de aviones y partes de carrocerías

de automóviles◦ De sostén: Soportan el peso de los adherentes: Azulejos◦ Selladores: Previenen el pasaje de fluidos por una junta: juntas de carrocerías y parabrisas.

Estabilidad al calor◦ Termoplásticos: Se ablandan y fluyen al ser calentados, solidifican al enfriarse◦ Termoendurecibles: no se ablandan o fluyen al calentarse, pueden carbonizarse.

Ensambles QuímicosAdhesivos, Clasificación

Composición Química◦ Fuentes animales: Incluyen colas (de cueros y huesos) para el encolado de objetos de madera y colas de

caseína (proteínas de leche) insolubles en agua para paquetes de cigarros, cintas de papel, industria de madera y embalaje.

◦ Fuentes vegetales: Basados en almidones o dextrina. El maíz es la mayor fuente usado para cartones corrugados y otros productos de papel, con poca cohesividad y poca resistencia al agua

◦ Sintéticos: Materiales desarrollados por la industria química

Método de curado◦ Solidificación◦ Evaporación del solvente o agua◦ Reacción química


Mejoramiento de adhesión◦ Limpieza química

◦ Eliminación de grasas, aceites, polvo y otras suciedades con solventes que se evaporan sin dejar residuos.◦ Previo cepillado o limpiado con trapo para tener mejores resultados

◦ Limpieza mecánica◦ Limpieza de óxidos que no se pueden eliminar con desengrasado◦ Granallado: ◦ Lijado◦ Cepillado◦ Abrasivos como hierro colado o el óxido de aluminio (plásticos)


Ventajas◦ Distribución uniforme de la tensión (eliminación de puntos de tensión en agüeros taladrados)◦ Resistencia de las uniones a tensiones de flexión y fatiga por vibración (flexibilidad y absorción de

energía vibratoria)◦ No distorsión del sustrato◦ Combinación de materiales distintos◦ Actúan también como selladores y aislantes◦ Evita la corrosión y erosión por fricción◦ Ahorro de peso◦ Une superficies irregulares más fácilmente◦ Reducción de número de componentes◦ Mejor aspecto del producto


Desventajas◦ Tiempo de alcance de fuerza de unión◦ Preparación de superficie: Eleva el costo y puede causar problemas de control de calidad◦ Después de desensamblar se requiere nuevamente de una preparación◦ Las uniones no son igualmente fuertes en todas direcciones:

◦ Más fuertes en compresión, tracción y esfuerzos cortantes◦ Más débiles a fuerzas de clivaje (despegue) y pelado (desprendimiento)

◦ Límites de temperatura◦ Mayor resistencia a la temperatura = precios más altos y control más cuidadoso

Ensambles TérmicosSoldadura

Sólo en materiales homogéneos

Desmontaje muy difícil◦ Puede provocar fallo o afectar la resistencia a la fatiga

Ensambles TérmicosSoldadura blanda

Uso de un tercer metal llamado de aporte aplicado en su estado líquido

Temperatura de fusión superior a 430°C

Produce una aleación entre los metales

Aleaciones de estaño y plomo (Punto de Fusión 180-370°C)

Piezas no sometidas a grandes cargas o fuerzas

Unión de elementos en circuitos eléctricos o de plomería

Fundición por cautín y fluidez por capilaridad

Ensambles térmicosSoldadura Autógena

Combinación de acetileno y oxígeno en soplete.

Acetileno: Dejar caer terrones de carburo de cilicio en agua = precipitado cal apagada y gases de acetileno

Autonomía para ser trabajada en diferentes medios por combinación de combustible y comburente

Flama de soplete◦ Reductora◦ Neutral

◦ De mayor aplicación◦ Cantidad de acetileno y oxígeno balanceada.◦ Temperatura en cono luminoso (3500°C), cono envolvente (2100°C) y punta extrema (1275°C)

◦ Oxidante

Ensambles térmicosSoldadura por Arco Eléctrico

Polarización negativa del metal base y positiva del electrodo

Temperaturas de 3000-6000°C

Retiro de cáscara con golpes de un cincel y cepillado para aplicar el siguiente cordón

Soldadura de paso simple (materiales livianos) y de paso mútiple (remoción de escorias)

Soldadura de tejido: aumentar la anchura y volumen, diferentes patrones

Recubrimientos de electrodos:◦ Para formar escoria: SiO2, MnO2

◦ Para mejorar el arco: Na2O, CaO◦ Desoxidantes: grafito y aluminio◦ Para mejorar el enlace: silicato de sodio y de potasio

Ensambles térmicosSoldadura MIG y MAG

Arco y soldadura protegidos de oxidación por◦ MIG: gas inerte, argón◦ MAG: gas activo CO2.

Más productiva que la de arco manual.

50-600 A y 15-32 V

Rollos de Microalambre (.7mm diámetro)

Mejor acabado

Más continua

Ensambles térmicosSoldadura de Arco Sumergido

Material y punta de electrodo cubiertos por un fundente granulado (genera gases).

El Arco es escondido en una capa densa de fundente, que se funde para proteger el cordón y sus remanentes pueden ser reutilizados.

Soldaduras rectas de gran longitud

Se pueden implementar varios electrodos o mutialambre.

Ensambles térmicosSoldadura TIG

Para Al y aleaciones de Ti

Puntas de tungsteno (W)

Mayor punto de fusión (3400°C)

Ensambles térmicosSoldadura de Resistencia por puntos

Simple y efectivo.

Muy resistente, rápida y fáciles de ejecutar.

Los electrodos de cobre pasan corriente eléctrica a través de la pieza de trabajo para generar calor.

Forma lentejas/lentillas

Enfriamiento de electrodos con agua.

Automotriz

Línea blanca

Ensambles térmicosSoldadura por Fricción

Calor generado al girar una pieza en contra de otra, una vez que se alcanza cierta temperatura se ejerce presión entre las piezas y quedan unidas.

Diferentes materiales

Posterior rectificado

ensambles y métodos de unión

Engineering