Importancia y evolución de los elementos de unión

1.- INTRODUCCION.

En la mayoría de los casos, las máquinas, herramientas, útiles y mecanismos están

compuestos por varias piezas unidas entre sí para cumplir su función. En este trabajo se

analizarán diferentes elementos de unión.

A veces es necesario poder desmontar las piezas de un conjunto sin que éstas sufran

ningún daño, mientras que en otras ocasiones las uniones deben mantenerse

permanentemente.

Durante el desarrollo de este tema daremos un recorrido de los distintos tipos de uniones,

las fácilmente desmontables y las permanentes, diferenciando las características de cada

una de ellas y conociendo los distintos métodos de realización de las uniones y

posteriormente con mayor profundidad estudiaremos dentro del tipo de uniones fácilmente

desmontables los elementos de unión Tornillos y Espárragos.

Importancia y evolución de los elementos de unión

2.- OBJIETIVO GENERAL

Conocer los distintos tipos de uniones, las fácilmente desmontables y las permanentes,

diferenciando las características de cada una de ellas y conociendo los distintos

elementos de realización de las uniones y su evolución.

2.1.- Objetivos Específicos.

Conocer los elementos de unión: Tornillo y Espárragos y sus características.

Usos y campos de aplicación de los Tornillos; sus ventajas y desventajas.

Usos y campos de aplicación de los Espárragos; sus ventajas y desventajas.

Conocer ventajas y desventajas al utilizar tornillos y espárragos como elementos de

unión.

Importancia y evolución de los elementos de unión

3.- GENERALIDADES

ELEMENTOS DE UNION FIJOSLas uniones fijas son aquellas uniones cuyos elementos de unión son imposibles de separar

sin producir algún desperfecto o rotura en alguno de ellos por estas razones, las uniones fijas

más comunes; hoy en día son las uniones fijas soldadas, las remachadas y por roblones, por

ajuste a presión y mediante adhesivos. 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 existen adhesivos sintéticos muy y muy fuertes).

Vamos a ver ahora con un poquito de profundidad las diferentes opciones para este tipo de

uniones mecánicas.

ROBLONE O REMACHESRoblón sólido es un elemento mecánico de unión no desmontable de dos piezas planas. Está formado por un eje y una cabeza. Para fijar las dos piezas planas se debe efectuar un orificio en ambas caras. Posteriormente se hace pasar el roblón sólido a través del agujero y se deforma plásticamente el extremo del eje, de forma que ya no se puede desmontar.

Materiales

Los materiales del roblón sólido, se seleccionan dependiendo del esfuerzos que tenga que soportar. Además, se deben tener en cuenta las condiciones de presión, temperatura y comportamiento a fatiga de dicho material. Otro factor a tener en cuenta en uniones

Importancia y evolución de los elementos de unión

heterogéneas metálicas (diferente material) es la posibilidad corrosión por par galvánico los cuales son:

Aluminio y sus aleaciones

Se usan por su bajo peso en aplicaciones de la industria aeroespacial que no

requieran grandes solicitaciones. Las más comunes son las aleaciones

de Aluminio 2017, 2024, 2117, 7050, 5056, 55000 y V-65.

Hasta los años 70, la industria aeroespacial trabajó mayormente con roblones sólidos

de aleación de aluminio con un tratamiento. Esto proporcionaba a los roblones

demasiada rigidez, lo cual dificultaba su supervisión y aplicación de técnicas de

análisis no destructivos (detección de grietas en fase de crecimiento, deformaciones

plásticas lentas, etc.) A partir de entonces, se comenzó a dar tratamientos de recocido

al aluminio. El problema es que debían ser instalados en menos de 2 horas, ya que de

lo contrario se producía un endurecimiento. Una opción para evitar este

endurecimiento era almacenarlos a una temperatura de -20ºC.

Titanio y sus aleaciones

Se usan en el mismo campo que los anteriores, pero con la particularidad de poder

soportar mayores esfuerzos con el mismo tamaño de roblón y poder resistir altas

temperaturas sin mermar sus cualidades.

Acero al carbono

Son los más utilizados a lo largo de la historia y actualmente. A igualdad de tamaño

son entre 3 y 4 veces más pesados que los anteriores, lo que los desaconseja para su

uso en vehículos. Se suelen utilizar en el ámbito de la construcción, maquinaria y

decoración.

Cobre

Fáciles de montar gracias a la ductilidad del material. Soportan esfuerzos bajos.

Níquel

Las más comunes son las aleaciones de las familias Monel e Inconel.

Bronce

Fáciles de montar, gracias a la ductilidad del material. Soportan esfuerzos medios-

bajos.

Aleaciones de acero

Importancia y evolución de los elementos de unión

Dentro de este campo existen multitud de aleaciones distintas en función de la

aplicación deseada, ya sea resistencia a la corrosión, a la oxidación, a la temperatura,

etc. Dentro de este campo se pueden destacar el acero inoxidable serie 3XX, muy

utilizado en aplicaciones de la industria alimentaria (tanques y recipientes) y el acero

de alta temperatura A286, muy utilizado para aplicaciones de alta temperatura como

hornos y quemadores.

Geometria

Entre las variantes geométricas más comunes podemos encontrar:

Roblón sólido de cabeza redonda (DIN-124, DIN-660, JIS-B1213, ISO-1054)

Roblón sólido de cabeza avellanada (DIN-302, DIN-661, JIS-B1213)

Roblón sólido de cabeza avellanada redondeada (DIN 662). También conocido

como roblón de cabeza de sebo.

Roblón sólido de cabeza redonda aplanada (DIN 674)

Roblón sólido de cabeza avellanada aplanada (DIN 675)

En la siguiente figura se pueden observar las variantes geométricas

citadas:

Dos roblones.

Las referencias a normativa anteriores son para unidades métricas. Para

unidades imperiales consúltese la norma ANSI.B18.1.1 (pequeños

diámetros) y ANSI.B18.1.2 (grandes diámetros).

Aplicaciones

El campo de aplicación de los roblones sólidos es muy variado. A continuación se exponen los

ámbitos de aplicación más representativos.

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Construcción: Se han empleado roblones sólidos para la construcción de

estructuras metálicas, como pueden ser puentes, pórticos y naves.

Maquinaria: Antiguamente se utilizaban roblones sólidos en lugar

depernos o soldadura para determinadas uniones de máquinas

Industria aeroespacial: Empleado en el fuselaje y otros elementos estructurales

internos de los aviones.

Decoración: Se emplean roblones de forma decorativa cuando se pretende dar un

aire antiguo a un elemento. Su uso decorativo más frecuente es en las rejas de

forja.

Características

De un modo general, se pueden definir unas características preliminares de los roblones

sólidos, que son las siguientes:

Posibilidad de unir materiales diferentes

No es adecuado para grandes espesores

Resistencia inferior a la que se puede conseguir con un perno, debido a la

inexistencia de pretensado

Unión no desmontable. Para ser desmontada requiere ser destruida.

Unión no estanca, aunque se pueden adoptar soluciones válidas introduciendo un

casquillo polimérico para proporcionar estanqueidad.

A partir de aquí se tratan distintos aspectos importantes acerca de los

roblones sólidos.

Unión de las piezas

Se puede realizar de forma automatizada o de forma manual. A continuación se expone el

método de montaje manual de uniones de roblones sólidos.

Importancia y evolución de los elementos de unión

1. Montaje preliminar. se montan las dos piezas a unir y se hace pasar el roblón sólido

a través del hueco. Se debe tener en cuenta que el agujero debe ser ligeramente

mayor que el roblón (no debe haber ajuste).

2. Se unen las dos piezas a unir, sin utilizar el roblón.

3. Se corta el roblón a medida (eliminación del sobrante). Se deben tener en cuenta

las recomendaciones del fabricante para el montaje adecuado. En caso de no disponer

se podría realizar un cálculo teniendo en cuenta que el volumen del roblón antes y

después de la deformación es el mismo.

4. Se deforma longitudinalmente el roblón, produciendo deformación plástica y

consiguiendo que rellene todo el hueco del agujero libre.

5. Se da una preforma a la cabeza, para evitar pliegues o defectos en siguientes fases.

Importancia y evolución de los elementos de unión

6. Se deforma la cabeza del roblón mediante dos moldes.

7. Se retira el utillaje y se le da el acabado si es necesario (pulido, pintado, etc.)

En base a todo lo expuesto anteriormente, se puede ver que no es un proceso sencillo. Se

requiere de utillaje para realizar de forma correcta la unión. Se requieren fuerzas elevadas

para la deformación del roblón, lo cual dificulta todavía más el proceso, por la necesidad de

una prensa hidráulica o de un operario martilleando.

Desmontabilidad

Para desmontarlos hay que eliminar la cabeza de uno de los lados. En la mayor parte de los

casos con esto puede ser suficiente y el roblón saldrá por sí solo, con unos golpes de martillo

o con una prensa hidráulica. En caso contrario, se puede practicar un taladro longitudinal que

atraviese el roblón. Si se realiza esto último hay que tener cuidado de no taladrar nada que no

sea el roblón, ya que deberíamos sustituir el roblón por uno de mayor diámetro. Una práctica

frecuente es sustituir un roblón por un perno, ya que en la actualidad este tipo de unión es

mucho más conocida y desempeña su función de forma similar.

Nivel de seguridad

El nivel de seguridad actual de los roblones sólidos es muy alto. Se están utilizando roblones

sólidos para realizar uniones de responsabilidad de diferentes componentes. La principal baza

de este tipo de uniones es la posibilidad de ser inspeccionados mediante técnicas de ensayos

no destructivos. Se tienden a fabricar de materiales que tienen un límite de rotura y una

elongación de rotura altos, de forma que la fractura no es frágil, sino dúctil. Esto es muy

importante desde el punto de vista de la seguridad ya que la unión muestra síntomas de

daños antes de la rotura final. Este comportamiento es muy importante de cara a soportar

esfuerzos continuados a fatiga.

Además, las uniones por roblones, al contrario de las uniones roscadas, no se pueden aflojar

por vibraciones, es por ello que los roblones desempeñan tareas de unión en entornos con

presencia de vibraciones.

Otro aspecto a favor de los roblones sólidos con respecto a las uniones roscadas es la no

existencia de cambios de sección. Cada surco de la rosca constituye un concentrador de

tensión y, por tanto, un punto candidato a convertirse en una grieta.

Esfuerzos a soportar

Los roblones o remaches están pensados para trabajar resistiendo el esfuerzo cortante.

También puede trabajar a tracción.

Importancia y evolución de los elementos de unión

Fallo por cortadura del roblón sólido.- consiste en el corte transversal del roblón sólido.

Fallo por aplastamiento del roblón sólido.- Consiste en el aplastamiento de las caras laterales

del remache debido a la compresión realizada por las chapas. La tensión de aplastamiento

más desfavorable estará en la chapa más delgada.

Ambiente de trabajo

Los roblones sólidos están adaptados a una multitud de condiciones de trabajo. Condiciones

muy adversas.

Temperatura: la temperatura de trabajo de un roblón sólido está directamente relacionada con

el material del roblón y de la matriz. Se debe prestar especial atención a no sobrepasar la

temperatura de fluencia del roblón, para evitar fallos prematuros. Para el caso de materiales

que trabajen mal a bajas temperaturas, se deben tener en cuenta cuales son las condiciones

de transición de estructura a bajas temperaturas (como sucede en el acero, en polímeros,

etc.)

Presión: los roblones sólidos trabajan bien a presión. No obstante, cuando lo que se quiere

lograr es estanqueidad de recipientes a alta presión no son la mejor solución, ya que los

roblones sólidos en general no son estancos. En estos casos, se debería optar por otros tipos

de uniones estancas, como soldadura.

Corrosión: se debe prestar especial atención a la corrosión por par galvánico cuando se tiene

una unión roblón-matriz heterogénea, es decir, de diferentes materiales. Se deberá intentar

que las uniones sean homogéneas y, en caso de no ser posible, realizar uniones entre

materiales compatibles o incluir separadores. Otro factor a tener en cuenta es la posibilidad de

penetración de humedad en pequeños huecos internos que queden al conformar la unión, que

pueden corroer internamente la unión.

Uniones fijas por soldadura

EL PRIMER SOLSDADORMuchos asignan el crédito de ser los precursores de la soldadura a Sir Humphrey Davy quien

descubrió el arco eléctrico en 1801 y a Auguste De Meritens con su primera soldadora por arco eléctrico en 1880. Sin embargo Mucho antes de que estos dos distinguidos señores aparecieran en

escena, el profesor G. Ch. Lichtenberg (Goettingen 1742-1799) suelda una bobina de reloj y una hoja de cortaplumas mediante arco eléctrico. El suceso es descrito por el profesor Lichtenberg en

una carta escrita a su amigo J. A. H. Reinmarius en 1782, en ella describe un proceso de unión mediante electricidad similar al realizado por el arco eléctrico.

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Desarrollo Histórico

La historia de la soldadura no estaría completa sin mencionar las contribuciones realizadas por los antiguos metalúrgicos. Existen manuscritos que detallan el hermoso trabajo en metales realizado en tiempos de los Farahones de Egipto, en el Antiguo Testamento el trabajo en metal se menciona frecuentemente. En el tiempo del Imperio Romano ya se habían desarrollado algunos procesos, los principales eran soldering brazing y la forja. La forja fue muy importante en la civilización romana es así como a Volcano, dios del fuego, se le atribuía gran habilidad en este proceso y otras artes realizados con metales.

Primeros Avances Cronológicamente el desarrollo de la Soldadura fue: ·

Soldadura por Forja - La soldadura por forja, actualmente una arte olvidado, es considerada el primer proceso original para la unión de metales. Consistía en calentar las piezas, y golpearlas hasta que se fusionaban. En el año 1350 a.C. ya existía la soldadura por forja, esto debido a una miniatura de hierro utilizada como apoyo la cual se encontró en el ataúd de faraón Tutankhamon

Usos y Últimos Avances

Los Usos más comunes de la soldadura por forja fueron: · Soldadura por Martillo: (llamada generalmente soldadura “smith”) · Soldadura por Dados · Soldadura por Rodillo La principal diferencia entre estos procesos fue la manera en que la presión era aplicada.

Forja en la antigüedad Forja en la modernidad

Soldadura por Gas

Soldadura por Llama Oxiacetilénica (evolución)

En 1895 el mundo fue informado por un químico francés, Henry Louis Le Chatelier que ; la combustión de volúmenes iguales de oxígeno y acetileno producía una llama con la temperatura más alta que cualquier otra llama producida por gas. En un paper presentado a la Academe des Sciences, Le Chatelier describió las propiedades de la llama llamó la atención frente a su carácter no oxidante. En Mayo de ése mismo año el Dr. Carl von Linde facilita la producción de aire del agua en Alemania. Este fue el precursor de los procesos actuales de producción de oxígeno. La

Importancia y evolución de los elementos de unión

unión de ambas investigaciones generó un proceso para unir metales con relativa facilidad. Las investigaciones de Le Chatelier atrajeron la atención de otros investigadores y muchos experimentos se destinaron a encontrar una manera de controlar la llama oxiacetilénica para soldadura. Finalmente en 1903 el proceso de Soldadura por Llama Oxiacetilénica ya era utilizado industrialmente en Europa, tal como lo fue luego en EEUU.

Importancia

Este tipo de soldadura es tiene una serie de importancia tanto en las industrias o empresa; yaqué es de fácil transporte, permite unir piezas y cortar piezas dependiendo el tipo de boquilla que se adapta .Se pueden soldar distintos materiales: acero, cobre, latón, aluminio, magnesio, fundiciones y sus respectivas aleaciones. Tanto el oxígeno como el acetileno se suministran en botellas de acero estirado, a una presión de 15 kpa/cm² para el acetileno y de 200 kpa/cm² para el oxígeno. Para soldar planchas delgadas de acero. Tuberías complicadas. Algunos otros metales como acero inoxidable. Otro de sus usos es cuando no hay energía eléctrica disponible.

Accesorios de soldadura antigua Accesorios de soladura modernidad

Soldadura al Arco Eléctrico ·

En los años 1880 y 1890 se desarrollaron muchas investigaciones sobre el arco eléctrico como fuente de calor para soldadura. Una de las primeras en tener éxito fue la de N. V. Benardos quien patentó la primera soldadora al arco en 1885 (Fig. 1). Esta poseía un mango aislado para poder moverla mientras se llevaba a cabo la soldadura. Benardos mejoró luego su aparato el cual podía soldar dos placas con la ayuda de un molde para soportar el metal liquido. El arco se creaba entre las placas y el electrodo de carbón, luego una barra de hierro insertada en el arco se fundía y llenaba el espacio entre las placas. El proceso de Benardos se hizo muy popular en Europa, la Fig. 2

Importancia y evolución de los elementos de unión

ilustra lo que probablemente fue la primera multiestación de soldadura. Benardos construyo este aparto para una empresa francesa. Ella consistía en un dínamo y una gran batería acumulador que producía la corriente para las tres estaciones al mismo tiempo. La máquina conectada en paralelo con la batería, generaba mas de 900 amperes. Muchos de los dispositivos creados en esas dos décadas nacieron de los antiguos procesos de soldadura, forja y gas. La figura 3 muestra una forma de transición. La pieza de trabajo se monta en dos tableros, con los extremos a unir juntos bajo un arco eléctrico procedente de un electrodo de carbón vertical. Cuando los extremos alcanzan la temperatura precisa, ambas piezas son empujadas y mantenidas en esta posición mediante un mecanismo que mueve ambos cabezales.

Importancia

Este tipo de soldadura es importante porque es compatible prácticamente con todos los metales todos los metales con la excepción del aluminio, El proceso no está limitado a talleres; también su presencia es notoria en los exteriores, en sitios de construcción y aun bajo el agua. Como contrapeso a su relativamente baja velocidad de soldadura y ausencia de mecanización del proceso, están el bajo costo del equipo, facilidad de manejo y bajo ruido durante la soldadura con corriente continua. Al terminar de soldar, puede haber una capa de escoria a remover, pero esto provee una protección óptima a la unión.

Para la soldadura sin problemas de varios materiales, la última generación de fuentes de corriente dispone de numerosas funciones adicionales. El principio básico de estas funciones adicionales se explica a continuación. El proceso de encendido de por sí debe ser silencioso, preciso y libre de salpicaduras. Este requerimiento se obtiene con la función SoftStart, logrando que el trabajar con electrodos básicos sea significativamente más fácil. SoftStart se acciona al poner la punta del electrodo desnudo en la pieza a trabajar. Inmediatamente después de elevar el electrodo se enciende el arco eléctrico con aprox. 30 A. Al separar el electrodo aun más, la corriente de soldar se incrementa continuamente hasta alcanzar el valor preestablecido. El feliz resultado es una suave y precisa ignición, libre de salpicadura.

Durante la soldadura con electrodos de gota grande, existe el riesgo de pegarse. Antes de que se llegue a esa etapa, la corriente de soldar se incrementa en una fracción de segundo y libera al electrodo. Este comportamiento lo llamamos dinámico (Arc-Force Control). Si el electrodo llegara aun así a quedarse pegado, la función Anti Stick (anti-pegado) se activa, deteniendo la corriente de soldadura inmediatamente. De esta manera, el electrodo permanece sin daño.

Accesorios de soladura antigua por arco eléctrico

Accesorios de soladura moderna por arco eléctrico

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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.

: Soldadura Tecnología industrial I.E.S. “Cristóbal de Monroy”. Dpto. de Tecnología página 3 de 11 «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.

Procesos de soldadura blanda

Se destacan los siguientes procesos por su importancia:

Soldadura blanda con soplete

Soldadura blanda en horno

Soldadura blanda por inducción

Soldadura blanda por resistencia

Soldadura blanda por inmersión

Soldadura blanda por infrarrojos

Soldadura blanda con soldador de cobre

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Soldadura blanda por ultrasonido

Soldadura blanda con pasta

Soldadura blanda con olas

Importancia

La soldadura blanda en importante porque se aplicable a la fabricación de

juguetes hasta de motores de aviones y vehículos espaciales. En general se utiliza para la unión de piezas de pequeño tamaño, piezas de diferentes materiales, donde sería muy difícil utilizar un proceso de soldadura por fusión. La soldadura blanda se suele utilizar en componentes electrónicos, como circuitos impresos o transistores, piezas ornamentales y piezas de intercambiadores de calor.

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. Soldadura fuerte También se llama dura o amarilla. Es similar a la blanda, pero se alcanzan temperaturas de hasta 800 o C. 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. 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 Procedimientos de unión: Soldadura Tecnología industrial I.E.S. “Cristóbal de Monroy”.

. 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

Soldadura por Resistencia

Con el desarrollo y distribución de la electricidad por las compañías de energía, entre los años 1880 y 1890, el trabajo de Joule en el calentamiento de resistencias eléctricas fue retomado por algunos investigadores. Uno de los que tomó la delantera fue el profesor Elihu Thompson quien es considerado como el padre de la soldadura por resistencia eléctrica. En uno de sus experimentos Thompson utilizaba una bobina simple y una batería para producir una descarga de alta tensión

Importancia y evolución de los elementos de unión

cuyo propósito era la carga de condensadores. Su interés se centro en descubrir que ocurría en el proceso inverso, es decir la descarga fuera desde el condensador hacia la bobina. En este arreglo el devanado secundario estaba hecho de finos alambres, mientras que el primario estaba hecho d gruesos alambres y unidos por delgados contactos. ¿El resultado? La descarga de corriente a través de los finos alambres del secundario con seguridad fundiría los terminales del circuito primario.

Durante esos años, Thompson estaba se vio involucrado en una exhaustiva serie de experimentos en aparatos para generar corriente para la lámpara de arco. Este trabajo le quito mucho tiempo y sus experimentos sobre resistencia eléctrica fueron dejados de lado por algunos años. En 1881 algunos cambios en la empresa en donde trabajaba le dieron más tiempo para desarrollar sus ideas sobre soldadura, y entre 1883 y 1885 comenzó a fabricar su aparato soldador acorde con sus primeras ideas. Con un dínamo de C. A. de 3 bobinas que había construido en 1879 y un transformador provisto de abrazaderas para sujetar la pieza a soldar llevo a cabo su experimento original (1885). A comienzos de 1886 perfeccionó el proceso patentó su invención. El proceso original era utilizado para realizar sólo soldaduras de tope, y para unir piezas de metal de igual área.

Importancia

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, heladeras), 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

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Soldadura fuerte

También se llama dura o amarilla. Es similar a la blanda, pero se alcanzan temperaturas de hasta 800 °C. 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.

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

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. de

Soldadura por arco en atmósfera inerte

Este procedimiento se basa en aislar el arco y el me tal fundido de la atmósfera, mediante un gas inerte (helio, argón, hidrógeno, anhídrido carbónico, etc.). Existen varios procedimientos: - 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. - Con electrodo consumible (método MIG y MAG). Aquí se sustituye el electrodo refractario de

Importancia y evolución de los elementos de unión

wolframio por un hilo de alambre continuo y sin revestimiento que se hace llegar a la pistola junto con el gas.

Según sea el gas así recibe el nombre, (MIG = Metal Inerte Gas) o MAG si utiliza anhídrido carbónico que es más barato. La soldadura por arco eléctrico puede realizarse empleando +. 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 Procedimientos de unión: Soldadura Tecnología industrial I.E.S. “Cristóbal de Monroy”. Dpto. de Tecnología página 9 de 11 70 voltios).

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.

La soldadura por arco plasma

es conocida técnicamente como PAW (Plasma Arc Welding), y utiliza los mismos principios que la soldadura TIG, por lo que puede considerarse como un desarrollo de este último proceso. Sin embargo, tanto la densidad energética como las temperaturas son en este proceso mucho más elevadas ya que el estado plasmático se alcanza cuando un gas es calentado a una temperatura suficiente para conseguir su ionización, separando así el elemento en iones y electrones.

La soldadura por plasma (PAW) se presenta en tres modalidades:

1. Soldadura microplasma, con corrientes de soldadura desde 0.1 Amp. hasta 20 Amp.

2. Soldadura por fusion metal to metal, con corrientes de soldadura desde 20 Amp. hasta 100 Amp.

3. Soldadura Keyhole, por encima de los 100 Amp. en el cual el arco plasma penetra todo el espesor del material a soldar.

Importancia

Importancia y evolución de los elementos de unión

Es importante; porque, tiene mayor ventaja del proceso PAW es que su zona de impacto es dos o tres veces inferior en comparación a la soldadura TIG, por lo que se convierte en una técnica óptima para soldar metal de espesores pequeños.

Principalmente, se utiliza en uniones de alta calidad tales como en construcción aeroespacial, plantas de procesos químicos e industrias petroleras.

Uniones Adhesivas.

Los adhesivos son usados desde la antigüedad, se tiene registros en esculturas y grabados de 3300 años de antigüedad donde ya se usaba pegamento y brocha para pegar chapas a planchas de madera. El pegado fue probablemente el primero de los métodos de unión permanente.Los adhesivos ofrecen muchas posibilidades de unión al integrar diferentes materiales de diferente naturaleza.La unión adhesiva es un proceso de unión en el cual se usa un material de rellenador para mantener juntas 2 o más partes muy cercanas mediante la fijación de la superficie.

Curvado o Galvanizado.

Proceso mediante el cual se modifican las propiedades físicas del adhesivo de liquido a solido para obtener la sujeción de las superficies de las partes.

El vulcanizado se provoca frecuentemente mediante calor o un catalizador y en ocasión se aplica presión entre las dos partes para activar el proceso de unión. Si se requiere calor, las temperaturas son muy bajas por lo que no se afectan los materiales que se unen, lo cual es una ventaja del pegado. Además el vulcanizado requiere de un tiempo determinado llamada tiempo de vulcanizado o tiempo de estabilizado, a veces este tiempo es importante y es una desventaja en la manufactura.

La resistencia de la unión en la sujeción adhesiva está determinada por la fortaleza del adhesivo mismo. La resistencia de la adhesión proviene de varios mecanismos y todos ellos dependen del adhesivo y las partes adheridas particulares:

1) Unión química, el adhesivo se une a las partes y forma una unión química primaria tras el endurecimiento.2) Interacciones físicas, se producen fuerzas de unión secundarias entre los átomos de las superficies opuestas.3) Entrelazado mecánico, la dureza de las superficies provoca que el adhesivo endurecido se enrede o atrape en sus asperezas de superficie microscópica.

Para que estos mecanismos de adhesión operen con mejores resultados deben predominar las

Importancia y evolución de los elementos de unión

siguientes condiciones:

1) Las superficies adheridas deben estar limpias y libres de partículas de suciedad.2) El adhesivo en su forma líquida inicial debe conseguir una humidificación completa de la superficie de la parte adherida.3) Es útil que las superficies no estén perfectamente lisas.

Diseño de uniones.

Las uniones con adhesivos no son tan fuertes como las hechas con soldadura, por lo que debe considerarse el diseño de las uniones adhesivas, aplicando ciertos principios:

1) Maximizar el área de contacto de la unión.2) Los pegados son más fuertes en cizalla y tensión y deben diseñarse para aplicar tensión de estos tipos.3) Los pegados son débiles en hendiduras o desprendimientos y deben diseñarse para evitar este tipo de tensiones.

Además de la configuración mecánica de la unión, la aplicación debe seleccionarse para que las propiedades físicas y químicas del adhesivo y las partes adheridas sean compatibles bajo las condiciones de servicio a las que está sujeto el ensamble.

Tipos de adhesivos.

Se clasifican en 3 categorías:

1) Naturales.2) Inorgánicos.3) Sintéticos

Adhesivos naturales.

Son materiales derivados de fuentes naturales. Esta categoría por lo general se limita a aplicaciones de baja tensión, o donde están implícitas áreas de superficies grandes.

Adhesivos inorgánicos.

Se basan principalmente en el silicato de sodio y el oxicloruro de magnesio. Tienen un costo bajo, así como baja resistencia, lo cual es una seria limitación. Adhesivos sintéticos.

Importancia y evolución de los elementos de unión

Es la categoría más importante en la manufactura. Se vulcanizan mediante diversos mecanismos, entre los que se encuentran:

1) Mezcla de un catalizador o un ingrediente reactivo con el polímero inmediatamente antes de aplicarlo.2) Calentamiento para iniciar una reacción química.3) Vulcanización con radiación o luz ultravioleta.4) Vulcanización mediante evaporación.

Aplicaciones.

Preparación de la superficie.La resistencia de la unión depende del grado de adhesión entre el adhesivo y las partes adheridas, y en consecuencia también de la limpieza de la superficie.

Para partes metálicas.Se usa el desengrasado con vapor o la limpieza con solventes y el desgaste de la superficie mediante el pulido y otros procesos, esto mejora la adherencia.

Para partes no metálicas.Se usa algún limpiador solvente y en ocasiones las superficies se desgastan en forma mecánica o se atacan químicamente para aumentar la aspereza.

Es deseable realizar el proceso de pegado lo más pronto posible después de realizar estos tratamientos, ya que mientras transcurre el tiempo aumentan la oxidación de las superficies y la acumulación de impurezas.

Métodos de aplicación.

El adhesivo se puede aplicar en una o ambas superficies de diversas formas.

Aplicación con brocha: se ejecuta de forma manual usando una brocha de cerdas duras. Los recubrimientos resultantes con frecuencia no son uniformes.

Rodillos manuales: son similares a los rodillos de pintura, se aplica el adhesivo desde un contenedor plano.

Serigrafía: el adhesivo solo cubre áreas seleccionadas de la superficie de la parte a través de áreas abiertas en la pantalla.

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Por flujo: se utilizan manualmente pistolas de flujo alimentadas a presión para tener un mejor control que con la brocha.

Por aspersión o atomización: se usa una pistola de aspersión impulsada por aire para una aplicación rápida sobre áreas grandes o difíciles de alcanzar.

Con aplicadores automáticos: se hace con despachadores y boquillas automáticas, se usan en producción a velocidad media y alta.

Recubrimiento mediante rodillo: es una forma mecanizada del rodillo, pero en ves aplicar adhesivo para unir se usa para recubrir la superficie.

Ventajas de las uniones adhesivas.

1) Es un proceso aplicable a una amplia gama de materiales.2) Se pueden unir partes de tamaños diferentes y secciones diferentes.3) La adhesión ocurre sobre al área completa de la unión y no en puntos separados.4) Algunos adhesivos son flexibles después de la unión por lo que tolera cargas y expansión térmica de las partes.5) El vulcanizado a baja temperatura evita daños a las partes que se unen.6) Es posible obtener un sellado al mismo tiempo que la adhesión.7) Se simplifica el diseño de las uniones.

Limitaciones de las uniones adhesivas.

1) Las uniones no son tan fuertes como en otros métodos.2) El adhesivo debe ser compatible con los materiales que se van a unir.3) Su temperatura de servicio es limitada.4) La limpieza y preparación de las superficies antes de la aplicación del adhesivo es muy importante.5) Los tiempos de vulcanización pueden imponer un límite sobre las velocidades de producción.6) La inspección de la unión adherida es difícil de realizar.

Blog dedicado a los materiales plásticos, características, usos, fabricación, procesos de transformación y reciclado

Adhesivos

Introducción

El adhesivo es una sustancia en estado líquido o semilíquido con capacidad de mantener dos materiales juntos mediante la adhesión de superficies.

Importancia y evolución de los elementos de unión

Adhesivos plásticos

Historia

En la antigüedad, y desde tiempos inmemoriales, se han usados ceras, resinas naturales, gomas y breas asfálticas como adhesivos calientes (fundidos) para unir una variedad de materiales, y muchos de estos aún son usados hoy en día con éxito. Se sabe que adhesivos resinosos eran usados por los egipcios hace 6000 años atrás para unir vasijas de cerámica. Otros adhesivos, tales como la caseína de la leche, almidón, azúcar, y cola de animales y pescado.

El más antiguo adhesivo conocido, que data de alrededor de 200.000 años antes de Cristo, es a partir de corteza de abedul-alquitrán para unir una punta de lanza de piedra pegado a la madera, encontrada en el centro de Italia. El uso de colas compuestas en mangos de lanzas de piedra y madera se remonta a alrededor de 70.000 años antes de Cristo. La evidencia de esto se ha encontrado en Sudáfrica y las colas compuestas utilizadas fueron hechas de goma vegetal y rojo ocre

En el presente siglo se han descubierto resinas, elastómeros, derivados de la celulosa y otros productos que han traído un mayor número de aplicaciones de los adhesivos en la industria. Por ejemplo: Empaquetamiento, se han logrado grandes procesos con los adhesivos termooclusivos que se aplican en capas delgadas de papel, celofán, etc. Algunos adhesivos que experimentan reacciones químicas y que son los más recientes, prometen reemplazar a las soldaduras, los remaches, etc. Los adhesivos que operan por presión, como los que usan en cintas facilitan muchas operaciones industriales.

Factores que modifican la adherencia

Afinidad del adhesivo por el material de los objetos que se van a unir. En algunos adhesivos que contienen ingredientes con grupos reactivos, puede ser importante la afinidad del adhesivo con la superficie, y en algunos casos se producen reacciones químicas.

Tendencia del adhesivo a mojar la superficie del material facilitando el contacto entre éste y la superficie. Consistencia y continuidad de la materia adhesiva. Tendencia del adhesivo a penetrar la superficie del material. Espesor y flexibilidad de la capa adhesiva.

Fuerzas de adherencia

La adherencia se basa en 2 tipos de fuerzas intermoleculares: enlaces van der Waals y uniones químicas.

Importancia y evolución de los elementos de unión

Las fuerzas de van der Waals son la base de la adherencia. Estas fuerzas de atracción actúan entre el adhesivo y el sustrato.

Los enlaces químicos producen el tipo de adherencia más resistente. Estas fuerzas se desarrollan cuando el sustrato tiene grupos químicos que reaccionan con el adhesivo.

El trabado mecánico tiene un papel en la adherencia; sin embargo, no suele ser el mecanismo primario.

Algunos grupos químicos destacan por su capacidad para formar enlaces de van der Waals. Estos grupos pueden mejorar la adherencia cuando están presentes en el adhesivo o en el sustrato.

En la tabla se incluyen estos grupos en orden descendente aproximado de propiedades de adherencia.

Grupo Atracción de van der Waals

Acido orgánico Alta

Nitrilo Alta

Amida Alta

Oxhidrilo Intermedia

Ester Intermedia

Acetato Intermedia

Cloruro Intermedia

Éter Baja

Etileno Baja

Los polímeros que tienen propiedades bajas de adherencia pueden mejorarse con la adición de un pequeño porcentaje de un ácido orgánico o de acrilonitrilo. Los recubrimientos y películas de tipo Sarán son excelentes ejemplos de este procedimiento.

Las resinas de recubrimiento de cloruro de polivinilideno exhiben una notable mejora de adherencia al copolimerizarse con 1-2% de un ácido orgánico. Los adhesivos de tipo epoxi tienen adhesiones altas sin necesidad de aditivos. Las resinas epoxi tienen grupos oxidrilo o amina en el polímero curado.

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Para lograr la adherencia es necesario que los materiales queden en contacto íntimo. Este principio se basa en el fenómeno de la tensión superficial.

Tensión superficial

Todos los materiales, ya sean líquidos o sólidos, tienen fuerzas superficiales. A estas fuerzas se les llama tensión superficial en los líquidos y energía superficial en los sólidos. Imagínese una gota de un líquido sobre una superficie plana. La tensión del líquido tiende a darle forma de montículo. El sólido en cambio, trata de extenderla hacia una forma plana.

Si la energía superficial del sólido es mayor que la del líquido, la gota se extenderá.

Preparación de las superficies

La limpieza de una superficie aumenta la tensión superficial y, por consiguiente, la adherencia.

Existen diversas técnicas para preparar las superficies metálicas que se desean pegar. Primero es necesario eliminar la grasa y el aceite (generalmente por medio de disolventes). la limpieza con disolventes no suele ser suficiente para obtener una superficie adecuada para la adherencia. Puede ser necesario tratar las superficies por medio de métodos químicos o mecánicos, para eliminar los óxidos, etc. El método más adecuado es el ataque químico con mezcla crómica, que produce mejores resultados con el tiempo que la abrasión metálica. Los cromatos reaccionan con la superficie, proporcionando una protección contra la oxidación.

Es importante que las superficies se peguen inmediatamente después de la limpieza. Los contaminantes suspendidos en el aire pueden reducir la adherencia a la mitad en menos de una hora.

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Tratamientos de superficies

El polietileno, el polipropileno, el teflón y los acetales requieren preparaciones especiales de sus superficies para funcionar con adhesivos normales. Un ataque apropiado es adecuado para todos estos materiales. El polietileno, el polipropileno y los acetales pueden tratarse con diversos procesos para aumentar la tensión superficial por encima de la del adhesivo. El teflón, resina muy estable puede adherirse después de un ataque con sodio. Esto elimina flúor de la superficie, dejando una capa carbonosa café.

A continuación se escriben algunos tratamientos de superficies.

Plásticos Tratamiento

Polietileno y polipropileno Ataque con mezcla crómica Tratamiento a la flamaTratamiento con gas ionizado para películas

Acetales Ataque para acetales de DupontTratamiento con gas activado (plasma de helio u oxígeno)

Fluorocarbono TFE (Teflón) Ataque Sódico

La rugosidad superficial influye enormemente en la resistencia de la adhesión. La relación exacta entre resistencia, durabilidad y rugosidad superficial es difícil de prever y puede variar entre adhesivos. Superficies rugosas proporcionan un anclaje mecánico para el adhesivo, pero pueden quedar atrapados pequeños volúmenes de aire, causando un mojado incompleto. Es posible que los adhesivos rígidos sean más compatibles con superficies suaves que los adhesivos flexibles a causa de la ausencia de puntos de rugosidad que eviten la aparición de puntas de tensión que a su vez podrían actuar como iniciadores de la fractura. Los adhesivos flexibles pueden deformarse bajo tensiones y resistir la rotura o el desgarro, de modo que la rugosidad no es un factor crítico para su uso.

Desde el punto de vista de la adhesión son preferibles acabados groseros a acabados finos que disminuyen la superficie real del material, haciendo más difícil el anclaje mecánico y disminuyendo la extensión de la interfase adhesivo-sustrato.

La viscosidad del adhesivo debe ser adecuada a la estructura geométrica fina y al estado energético de la superficie. Esto significa que las desigualdades de la superficie deben ser

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rellenadas y que las capas de adhesivo deben tener un espesor capaz de recubrir las holguras entre los sustratos. De ser así, la totalidad de la superficie podrá participar en la adherencia.

CLASIFICASION DE LOS ADHESIVOS

A.- Clasificación en función de sus componentes

Adhesivos sintéticos: a base de polímeros derivados del petróleo (colas de polivinil acetato, colas etilénicas, colas de poliuretano, colas de caucho sintético, adhesivos anaeróbicos o de cianoacrilato)

Adhesivos de origen vegetal: a base de derivados de la fécula de patata, el maíz (colas de almidón, dextrinas, cauchos naturales)

Adhesivos de origen animal: a base de pieles de animales (colas de gelatina) o de derivados lácteos (colas de caseína).

B.- Clasificación en función de su presentación

Adhesivos sólidos. Destacan los adhesivos termofusibles que se utilizan en procesos industriales que los calientan para fundirlos, aprovechando su propiedad de enfriarse rápidamente para acelerar los procesos productivos. También son adhesivos sólidos las barras de pegamento para papel o los adhesivos en polvo (a base de acetato o formaldehído entre otros).

Adhesivos líquidos. Comúnmente conocidos como colas blancas (en su mayoría tienen un color blanco o crema), utilizan en su composición un vehículo líquido (normalmente agua o disolvente) que una vez utilizado tiende a perder, hasta obtener un secado que hace que la unión sea resistente. Son usados en la construcción (adhesivos para pavimentos y revestimientos como moquetas, PVC, linoleum, etc.).

Adhesivos de tipo acrílico

Adhesivos de cianoacrilatos

Adhesivos epóxicos y uretanos

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Adhesivos anaeróbicos

Adhesivos de silicona

Adhesivos curados por luz ultravioleta

Adhesivos de caucho natural

Adhesivos de caucho sintético o caucho clorado

C.- Clasificación en función de su uso

Adhesivos industriales: aquellos que se utilizan en multitud de procesos de fabricación para realizar uniones. Las colas y adhesivos se utilizan ampliamente en los siguientes sectores:

1. Artes gráficas (encuadernación de libros)

2. Transformación del papel y cartón (papel higiénico, fabricación de cartón ondulado, encolado de estuches de cartón, fabricación de compresas y pañales, autoadhesivado de papel)

3. Envase y embalaje (cerrado de cajas, sobres y bolsas, etiquetado de envases, botellas y latas)

4. Mueble y madera (fabricación de muebles, ensamblaje de madera, fabricación de puertas, tapicería de sillas y sillones)

5. Industria auxiliar del automóvil (montaje de paneles de puertas, techos de vehículos, tapicería de asientos)

Adhesivos profesionales: utilizados para la instalación o unión de materiales, sobre todo en la construcción (adhesivos para pavimentos y revestimientos como moquetas, PVC)

Adhesivos para uso doméstico o infantil: colas para uso doméstico y de papelería.

Adhesivos de uso hogareño

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D.- Clasificación en función de su curado

Adhesivos químicamente reactivos: Se encuentran incluidos los poliuretanos, epoxis, fenólicos, poliimidas y anaeróbicos. Hay de uno y de dos componentes; los primeros se curan por reaccionar químicamente a la temperatura, a la humedad o al calor, mientras que los de dos componentes al entrar en contacto las dos resinas. Existen tres tipos de reacciones:

1.- Cambios por enlaces transversales: Una cantidad muy pequeña del reactivo que se añade produce modificaciones en la solubilidad y punto de reblandecimiento del adhesivo, como ocurre en la vulcanización del caucho

2.- Condensación: Hay un aumento del tamaño molecular y se forma un nuevo producto como ocurre en el curado del fenol- formaldehído.

3.- Polimerización: Crecimiento molecular por una combinación de unidades estructurales. Ejemplos: Esteres de alilo, ésteres acrílicos, y ésteres metilacrílicos

Adhesivo reactivo de un componente

Los adhesivos de un componente se endurecen por medio de una reacción química con una fuente de energía externa, como la radiación, el calor y la humedad.

Los adhesivos de curado por radiación de luz ultravioleta (UV), se han hecho populares en el sector manufacturero debido a su tiempo de curado rápido y una fuerza de unión fuerte. Luz adhesivos de curado puede curar en tan sólo un segundo y existen muchas formulaciones que pueden unir sustratos diferentes (materiales) y soportar temperaturas extremas. Estas cualidades hacen de los adhesivos de curado UV esencial para la fabricación de productos en muchos mercados industriales como la electrónica, telecomunicaciones, médico, aeroespacial, de vidrio y óptica. A diferencia de los adhesivos tradicionales, los adhesivos de curado de luz UV no sólo unen los materiales, sino también puede ser usado para sellar. Por lo general son de base acrílica.

Adhesivos de calor curado consiste en una mezcla pre-hecha de dos o más componentes. Cuando se aplica calor los componentes reaccionan y reticulan. Este tipo de adhesivo incluye epóxicos, uretanos y poliamidas.

Adhesivos de curado por humedad cura cuando reaccionan con la humedad presente en la superficie del sustrato o en el aire. Este tipo de adhesivo incluye cianoacrilatos y uretanos.

Adhesivo reactivo de varios componentes

Los adhesivos múltiples componentes se endurecen mediante la mezcla de dos o más componentes que reaccionan químicamente. Esta reacción produce polímeros reticulados como acrílicos, poliuretanos y resinas epóxicas

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Adhesivo por evaporación o difusión: Estos se preparan como solución al disolverse en solventes orgánicos o en agua y se aplican sobre el lugar que se quiere mantener pegado. Hay una preferencia notable hacia los adhesivos de base agua por el hecho de que de la seguridad ambiental que representa su consumo. Vinilos y acrílicos son ejemplos.

Ejemplos

Nitrocelulosa

Colas proteicas y gomas almidones

Caucho natural (disuelto en solventes orgánicos)

Hidrocarburos alifáticos (disolvente polar que disminuye la viscosidad)

Caucho clorado, polímeros cloropreno (neopreno)

Copolímeros de butadieno y acrilonitrilo. Disuelto en hidrocarburos aromáticos (neoprén).

Resinas vinílicas. Acetato polivinílico, acetales polivinílicos solubles en alcoholes alifáticos inferiores, cetonas, esteres y hidrocarburos aromáticos.

Polímeros de esteres acrílicos y metilacrílicos, disueltos en hidrocarburos aromáticos, esteres alifáticos, hidrocarburos clorados.

Adhesivo de nitrocelulosa

Adhesivos de fusión por calor: Conformados por termoplásticos y elastómeros que se funden sobre la superficie a pegar si son calentados. El grupo de alto rendimiento está formado por las poliamidas y los poliésteres.

Los adhesivos de fusión también pueden obtenerse como película. En esta forma, la junta se cierra presionando la película. Al calentar la película se funde y fluye. Algunos artículos de vestir se pegan hoy en día de esta manera en lugar de cocerlas, al igual que las antiguas calcomanías que se pegaban con plancha.

Importancia y evolución de los elementos de unión

Pistola para aplicación de adhesivo de fusión por calor

Adhesivos sensibles a la presión: Son principalmente elastómeros fabricados en forma de recubrimiento. Se les aplica presión para provocar la adherencia. La principal materia prima para los adhesivos sensibles a la presión son polímeros a base acrilato.

Este tipo de adhesivos pueden ser permanentes o temporarios

Ejemplos de aplicaciones permanentes incluyen las etiquetas de seguridad para equipos eléctricos, cinta de aluminio para trabajos de electricidad, montaje acabado en interiores de autos, y las películas de amortiguación de sonido y vibración

Adhesivos removibles están diseñados para formar una unión temporal, y lo ideal puede ser retirado después de meses o años sin dejar residuos en la adherencia.

Los adhesivos removibles se utilizan en aplicaciones tales como las películas de protección de superficies, cintas adhesivas, papeles y marcadores, las etiquetas de marcado de precios, materiales gráficos de promoción y de contacto con la piel (apósitos para heridas, cinta atlética, parches transdérmicos y analgésico). Algunos adhesivos removibles están diseñados para pegarse y despegarse en repetidas ocasiones. Tienen baja adherencia y por lo general no pueden soportar mucho peso.

Notas con adhesivo de poca adhesión (Post-it)

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AGENTES DE ACOPLAMIENTO

Silanos

Existe una serie de materiales químicos duales que pueden ayudar a la adherencia. Estos compuestos tienen dos extremos funcionales diferentes. Los más comunes de estos compuestos son los silanos. Estos materiales tienen un extremo que produce buena adherencia al vidrio o a otros materiales inorgánicos. El otro extremo es químicamente reactivo.

Durante su uso, el extremo de silano se hidroliza para formar un enlace. Esto se logra mezclando el agente de acoplamiento con agua, o por medio de absorción de humedad del aire después de la aplicación.

El hidroxisilano puede formar enlaces químicos fuertes con el vidrio y otros materiales inorgánicos. (Ver materiales compuestos)

Los adhesivos de polímeros orgánicos pueden copolimerizarse con el extremo orgánico del silano.

Con frecuencia, los agentes de acoplamiento pueden mezclarse con las resinas para que no haya necesidad de aplicarlos como capa base. Por lo general, los silanos se añaden en un 0.5-2% de la resina. Este método de acoplamiento es muy útil cuando se usa cargas en polvo con las resinas.

Titanatos

Recientemente se han desarrollado titanatos de química dual. Estos compuestos funcionan de manera similar a los silicones y, con frecuencia, con ventajas sobre éstos.

Tabla resumen de adhesivos

Tipo de adhesivoLimite detemperatura (ºC)

Temperatura de curado (ºC)

Usos típicos

Epoxi poliamidaEpoxi aminasEpoxi fenólicos

9393-204260-315

93149163

General, semiflexibleGeneral, materiales no similaresMetales y plásticos para altas temperaturas

PoliésterSilicones

93-149204-315

General, bajo costoAlta temperatura, flexible

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PoliimidasAcetato de polivinilo

315-482Aprox. 93

177 Alta temperatura Madera, etc.

Acrílico con disolventesAcrílico de curado

Aprox. 149Aprox. 149

Estireno, ABS, AcrílicosPoliéster, ABS, Madera, Metales, etc.,

NitrocelulosaCauchoPoliuretano

Aprox. 9366-20482-121

General, Madera, PapelCemento de contactoNylon, Dacrón, Poliuretanos, Vinilo, Aplicaciones criogénicas, etc.

Uniones desmontables

Las uniones desmontables se utilizan en caso que se pretenda separar los elementos

“conectados” de forma manual o con cierta facilidad una vez montada la estructura. Las

uniones desmontables más típicas en el mecanizado de sistemas electrónicos son las uniones

mediante elementos roscados, el uso de pasadores y las guías. Como no pretendo olvidar a

nadie comentar que también forman parte de este grupo los ejes estriados, los botones, los

corchetes, los muelles y el velcro.

1. HISTORIA DE LAS ROSCAS y los tornillos

Los primeros antecedentes de la utilización de roscas se remontan al tornillo de Arquímedes,

desarrollado por el sabio griego alrededor del 300 a. C., empleándose ya en aquella época

profusamente en el valle del Nilo para la elevación de aguaDurante el Renacimiento las roscas

comienzan a emplearse como elementos de fijación en relojes, máquinas de guerra y en otras

construcciones mecánicas. Leonardo da Vinci desarrolló por entonces métodos para el tallado

de roscas; sin embargo, estas seguirán fabricándose a mano y sin ninguna clase de

normalización hasta bien entrada la Revolución industria.

En 1841, el ingeniero británico Joseph Whitworth definió la rosca que lleva su nombre. En

1864, William Sellers hizo lo mismo en Estados Unidos. Esta situación se prolongó hasta

1946, cuando la Organización Internacional de Normalización (ISO) definió el sistema de

rosca métrica, adoptado actualmente en prácticamente todos los países. En los Estados

Unidos, en cambio, se sigue empleando la norma SAE (Society of Automotive Engineers:

Sociedad de Ingenieros de Automoción).La rosca métrica tiene una sección triangular que

forma un ángulo de 60° y la cabeza un poco truncada para facilitar el engrase.

Importancia y evolución de los elementos de unión

Las roscas y los tornillos se han venido usando durante siglos como medios de unión o de

fijación de las piezas metálicas conjuntamente. Así, la idea de constituir una forma similar al

roscado parece remontar bastante lejos en la historia, puesto que Arquímedes fue el primero

que tuvo la idea de de enrollar un tubo según una hélice geométrica, sobre la periferia de un

cilindro, con el objeto de constituir un dispositivo elevador de agua.Ya en aquella época la idea

del roscado pudo ser dada por la observación de cómo penetra en la madera una tijereta.

Pero, de todas formas, los primeros tornillos necesariamente tuvieron que ser a mano.En

cuanto a las primeras tuercas, fueron ejecutadas mediante un diente metálico incrustado en el

primer filete de un tornillo de madera.En la edad media, las tuercas y los tornillos ya se

empleaban para la sujeción de armaduras y de las corazas. La ventaja principal del uso de las

roscas es que las piezas pueden montarse y desmontarse sin deteriorarse.

Se utilizaban igualmente los tornillos de madera después de la aparición de la imprenta,

puesto que todas las prensas de imprimir los llevaban. Desde esa época la forma de los

tornillos y de las tuercas fue haciéndose mas precisa a medida que su reproducción se

multiplicaba.

Roscas

 roscado o rosca es una superficie cuyo eje está contenido en el plano y en torno a él describe

una trayectoria helicoidal cilíndrica.1

El roscado puede ser realizado con herramientas manuales o máquinas

herramientas como taladradora, fresadoras ytornos. Para el roscado manual se utilizan

machos y terrajas, que son herramientas de corte usadas para crear las roscas

de tornillosy tuercas en metales, madera y plástico. El macho se utiliza para roscar la parte

hembra mientras que la terraja se utiliza para roscar la porción macho del par de

acoplamiento. El macho también puede utilizarse para roscado a máquina.

2. CLASIFICACIÓN DE LAS ROSCAS

Las roscas pueden clasificarse de variadas maneras.

Importancia y evolución de los elementos de unión

Según el número de filetes:

Roscas de una sola entrada, que tienen un filete.

Roscas de varias entradas, con varios filetes.

Según la forma del filete pueden ser:

Roscas triangulares, cuando la sección del filete tiene la forma aproximada de un triangulo.

Son las más usadas.

Roscas trapeciales, cuando la sección del filete tiene forma de trapecio isósceles.

Roscas cuadradas.

Roscas redondas.

Roscas de diente de sierra, cuya sección tiene la forma de un trapecio rectángulo

Según su posición las roscas se clasifican en:

Roscas exteriores si pertenecen al tornillo.

roscas interiores si pertenecen a la tuerca.

Según su sentido se dividen en:

Rosca a derecha cuando avanza o gira en sentido de las manecillas del reloj.

rosca a izquierda cuando avanza o gira en sentido contrario a las manecillas del reloj.

Tornillos

Importancia y evolución de los elementos de unión

Se denomina tornillo a un elemento u operadormecánico 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 unallave adecuada o con

un destornillador, se puede introducir en un agujero roscado a su medida o atravesar las

piezas y acoplarse a una tuerca.

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:3

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

Tornillos de rosca cilíndrica para uniones metálicas

3 Dibujo de roscas y tornillos

4 Cabezas

4.1 Tornillos comerciales de cabeza hexagonal

4.2 Tornillos comerciales con cabeza Allen

4.3 Tornillos para apriete con destornillador

5 Fabricación de tornillos

5.1 Tornillería para usos generales

5.2 Tornillos de miniatura

5.3 Tornillos de alta resistencia

5.4 Tornillos de precisión

5.5 Tornillos inviolables

5.6 Tornillos grandes o especiales

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5.7 Tornillos de titanio

Importancia

Los tornillos y las roscas tienen innumerables aplicaciones: sujetar unas piezas a otras, como los tornillos que unen el motor del automóvil al bastidor, transmitir y transformar fuerzas, como el husillo de una prensa, guiar un movimiento etc.

Los tornillos se utilizan para unir entre si diversas partes de una maquina. Así, el mecánico debe conocer perfectamente los diferentes tipos de rosca comercial así como el método e especificar las tolerancias deseadas para el montaje entre tornillo y tuerca.

La industria moderna ha desarrollado un sistema de roscas intercambiables normalizadas, el cual hace posible la producción en masa de elementos de fijación roscados y tornillos para la transmisión del movimiento en toda clase de maquinas de precisión. Las roscas se utilizan también como un medio de para las mediciones de precisión; el micrómetro, por ejemplo, depende del principio de la rosca para obtener mediciones dentro de diezmilésimas de pulgada, o de medias centésimas de milímetro., etc

Pasadores Mecánicos

 pasador  mecánico.- es un elemento 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. 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,

La clasificación general de pasadores es:

Pasadores de máquina:

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.

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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.

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

Importancia y evolución de los elementos de unión

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

       PASADOR AJUSTADO CON CABEZA

Importancia y evolución de los elementos de unión

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 

PASADORES ESTRIADOS

Estos tienen 3 entalladuras longitudinales, las cuales se desplazan 120° al rededor 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.

Importancia y evolución de los elementos de unión

Pasadores estriados:

1- pasador estriado cilíndrico2- pasador estriado cónico3 -pasador estriado elástico4 -pasador cilíndrico estriado central5 -pasador estriado con espiga cilíndrica

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.

Pasadores de alambre

Pasadores de Fijación radial:

Pasador estriado

Pasador moleteado

Pasador elástico

Pasadores de liberación rápida:

Pasadores push-pull

Pasadores de cierre positivo

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cuñas mecánicas

Son piezas de acero que reposan parcialmente sobre una encajadura del eje llamada caja de cuña, y que penetran el

resto de su longitud dentro de un alojamiento del cubo llamada cuñera. Ejemplos muy claros de cuña son: hachas, cinceles y clavos aunque, en general, cualquier herramienta afilada, como el cuchillo o el filo de las tijeras, puede actuar

como una cuña.

. Tipos de cuñas

Las cuñas se fabrican de acero fundido con una resistencia a la tracción de unos 700 MPa. Estas deben tener una

resistencia y tenacidad mayores a las de las piezas de maquinas que van a unir, de tal forma que no se deformen

en el encunado.

Cuñas encastradas

Son cuerpos estirados longitudinalmente, seccionalmente de ángulos rectos con una superficie posterior inclinada y

una superficie frontal recta o redondeada.

La inclinación tiene la relación 1: 100, esto significa:

Sobre una longitud de 100 mm varia la altura de la cuña 1 mm.

Importancia y evolución de los elementos de unión

- Las cuñas encastradas de frente circular se denominan como cuñas embutidas - éstas se encajan en una ranura de eje de ajuste exacto, sobre la cual se deslizará luego el buje.

Su aplicación se lleva a cabo cuando no se tiene espacio a disposición para el acunado y expulsión de la cuña.

- Las cuñas encastradas de frente recto se denominan como cuñas cónicas - éstas se sientan en una ranura de un eje

sobresaliente y luego se encunan en las piezas montadas de la máquina. Su aplicación se lleva a cabo cuando no existe

espacio a los dos lados para el acunado y la expulsión.

- Las cuñas cónicas, cuyo lado mas grueso se aumentó através de una saliente, se denominan como cuñas de nariz. Se emplean cuando el acunado y la expulsión solamente es

posible por un lado.

- Las chavetas de disco también pueden cumplir la función de una cuña encastrada, ya que através de su soporte

giratorio en la ranura del eje se pueden ajustar ellas mismas al apriete de una ranura de buje inclinada. Las chavetas de disco empleadas como cuña se denominan también como

cuñas de disco.

Importancia y evolución de los elementos de unión

Figura 2 - Cunas encastradas

1 cuña embutida, 2 cuña cónica. 3 cuña de nariz, 4 chaveta de disco

Cuñas cóncavas y cuñas planas

Son cuerpos extendidos longitudinalmente, de sección rectangular con una superficie posterior inclinada para alturas reducidas de la chaveta, las cuales se emplean solamente para la transmisión de fuerzas de rotación

pequeñas.

Para estas cuñas no es necesario elaborar una ranura de eje:

Importancia y evolución de los elementos de unión

- En la cuña cóncava la superficie vientre está elaborada de acuerdo a la curvatura del área superficial de envoltura del

eje de tal forma que se ajuste al eje.

- Un buen asentamiento de la cuña plana sobre el eje es posible solamente cuando se ha aplanado el eje en la

superficie de asentamiento al ancho de la cuña.

Figura 3 - Cuña cóncava y cuña plana

Cuñas tangenciales:

Son dos cuerpos correspondientes de sección rectangular, con una de sus superficies inclinada, la relación de

inclinación es de 1: 60 hasta 1: 100.

Las cuñas tangenciales se emplean cuando se deben transmitir fuerzas de rotación muy grandes en los dos

sentidos. Estas se encunan unas a otras con las superficies inclinadas en las ranuras de ejes y de bujes elaboradas con

inclinación, para ello se instalan siempre dos pares de cuñas con un ángulo de 120º a la periferia del eje, para obtener

una unión exacta.

Importancia y evolución de los elementos de unión

Figura 4 - Cunas tangenciales

Casquillos cónicos

Estos son cuerpos troncocónicos con conos interiores y exteriores que se emplean para unir piezas de maquinas

directamente. Se emplean principalmente en los husillos de máquinas donde se colocan herramientas con vástago

cónico. Para soltar la unión se encunan chavetas transversales en agujeros largos laterales en el casquillo

cónico.

Un tipo especial de casquillo cónico es el casquillo que se emplea como elemento intermedio en uniones de piezas de

máquinas. Los casquillos de tensor sujeción se instalan sobre ejes, donde se van a montar rodamientos, ruedas

dentadas o elementos constructivos semejantes.

Su tensión anular uniforme, originada através de una relación de inclinación de 1: 10 hasta 1: 20, consigue una

marcha circular exacta. Se fijan con tuercas.

Importancia y evolución de los elementos de unión

Figura 5 - Casquillos cónicos y casquillos tensores

Pasadores cónicos

Son cuerpos troncocónicos con una relación cónica de 1:50. En las uniones con chavetas longitudinales se denominan

también como “cuñas redondas”.

Estas se emplean en uniones que se elaboran muy simplemente, que se sueltan raro vez y solamente deben transmitir fuerzas de rotación pequeñas, por ej: palancas

sobre ejes.

Las perforaciones se escarian como en las uniones de pasadores cónicos con escariadores cónicos.

Para soltar la unión se debe mandrilar el pasador cónico.

Figura 6 - Pasador cónico

Cuñas transversales

Importancia y evolución de los elementos de unión

Son cuerpos rectangulares con una o dos superficies inclinadas, cuyos bordes están redondeados.

Estas se emplean para asegurar espigas y bielas, con el fin de transmitir movimientos longitudinales (hacia allá y hacia

acá). Las cuñas transversales tienen una relación de inclinación de 1:10 hasta 1:40 y se aseguran frecuentemente contra un autosoltamiento.

Debido a que la elaboración de las ranuras exige un gasto elevado, se emplean solamente cuando se deben transmitir

fuerzas axiales grandes.

Para la transmisión de fuerzas pequeñas, los pasadores cónicos pueden tomar esta función, ya que esta unión es

mas fácil de realizar.

Figura 7 - Cuña transversal

1 con una superficie inclinada2 con dos superficies inclinadas

Importancia y evolución de los elementos de unión

Cuñas de ajuste

Son cuerpos rectangulares con una o dos superficies inclinadas y una perforación roscada pasante en sentido

longitudinal.

Las cuñas de ajuste no transmiten ninguna fuerza de rotación sino que se emplean solamente para ajustar el

juego en soportes divididos y guías.

Su sentido de montaje es transversal al eje de la barra. Con el fin de alcanzar un gran efecto de ajuste con un recorrido

de ajuste pequeño en sentido longitudinal, se elabora la inclinación de las superficies posteriores con la relación 1:5

hasta 1:10.

importancia

Se utilizan para fijar al eje partes de maquinas, maquinas, tales como engranes, poleas, manubrios o brazos de

cigüeñal etc. De tal forma que el movimiento de la pieza se transmita al eje o viceversa. Otro de sus usos es el de

seguridad, debido a que su tamaño se calcula de tal manera

Importancia y evolución de los elementos de unión

que si se presenta una sobre carga, la cuña se deformará o romperá, de tal manera que esto no le suceda al eje.

Chavetas

Se denomina chaveta a una pieza de sección rectangular o cuadrada que se inserta entre dos elementos que deben ser solidarios entre sí para evitar que se produzcan deslizamientos de una pieza sobre la otra. El hueco que se mecaniza en las piezas acopladas para insertar las chavetas se llama canal chavetero. La chaveta tiene que estar muy bien ajustada y carecer de juego que pudiese desgastarla o romperla por cizallamiento.

Las chavetas pueden ser de 2 tipos

Según que trabajen por rozamiento o cortadura.

Chaveta por rozamiento

La cara superior de las mismas posee una ligera inclinación (1:100) para que puedan acuñarse entre el eje y el cubo. En las caras superior, en contacto con el cubo, e inferior, en contacto con el eje, se crean, por efecto de la tensión inicial a que se somete la unión, unas fuerzas de rozamiento capaces de evitar rotaciones relativas entre ambos elementos.

Chaveta por cortadura

las chavetas transmiten el momento de torsión al entrar en contacto sus flancos con las caras laterales de las respectivas cavidades del eje y del cubo, mientras que, en las caras superior e inferior de aquéllas, existe cierto juego. En este caso, no existe tensión inicial en la unión.

Importancia y evolución de los elementos de unión

Importancia

Elemento mecánico, normalmente de acero, que, introducido en una cavidad practicada parte en un eje y parte en un cubo, permite la transmisión de un momento de torsión

entre ambos, obteniendo al mismo tiempo, una unión desmontable. Las chavetas suelen emplearse para la unión de ruedas dentadas, poleas y volantes con sus respectivos ejes.