Procesos de unión

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El uso de adhesivos data de épocas antiguas, y el pegado fue probablemente el primero de los métodos de unión permanente utilizado. Los adhesivos tienen un alto rango de aplicaciones de unión y sellado, para integrar materiales similares y diferentes, como metales, plásticos, cerámica, madera, papel y cartón entre otros.

Se define unión pegada la que se consigue mediante la acción de un líquido, pegamento, que después de solidificar entre las partes a unir es capaz de transmitir cierto nivel de tensiones entre ambas.

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La unión con adhesivos es un proceso en el cual se usa un material ajeno a los materiales que se desea unir para la fijación de ambas superficies.

Generalmente, las uniones con adhesivos no son tan fuertes como las que se hacen con soldadura, y para eso se toman en cuenta algunos principios:

1. Se debe maximizar el área de contacto de la unión2. Los pegados son más fuertes en cizalla y en tensión, y las uniones debe

diseñarse para que se apliquen tensiones de esos tipos. a) Unión empalmada – en esta unión, las partes se encuentran en el

mismo plano y unen sus bordes.

b) Unión de esquina – Las partes en una unión de esquina forman un ángulo recto y se unen en la esquina del ángulo.

3. Los pegados son más débiles en hendiduras o desprendimientos, y deben diseñarse para evitar este tipo de tensiones.

c) Unión superpuesta – Esta unión consiste de dos partes que se sobrepone

d) Unión T – Una parte es perpendicular a la otra cuando se unen

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Existe una gran cantidad de adhesivos comerciales, pero todos estos pueden clasificarse dentro de 3 categorías: naturales, inorgánicos y sintéticos.

1) Los adhesivos naturales son materiales derivados de fuentes como plantas y animales, e incluyen las gomas, el almidón, la dextrina, el flúor de soya y el colágeno. Este tipo de adhesivos se limita aplicaciones bajo tensión.

2) Lo adhesivos inorgánicos se basan principalmente en el silicio de sodio y el oxicloruro de magnesio, aunque el costo de estos es relativamente bajo, su resistencia es similar a los naturales.

3) Los adhesivos sintéticos constituyen la categoría más importante en la manufactura; incluyen diversos polímeros termoplásticos y duroplásticos

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Aplicación con brocha

Rodillos manuales

Serigrafía

Por flujo

Por aspersión o atomización

Con aplicadores automáticos

Recubrimiento mediante rodillo

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El proceso de atornillado es método más usado en el mundo, por que permite el desensamble y re-ensamble de los materiales sin dañar las partes, en consecuencia es el más económico.

Hoy en día, hay miles de millones de tornillos roscados utilizados en muy diversas aplicaciones a lo largo y ancho del mundo, por ejemplo: Para ensamblar un automóvil se usan de 2,500 a 3,500 tornillos.

Al proceso de atornillado muchas veces se le sub-estima y se ve como solo “dar vueltas a un tornillo, hasta que la pieza quede firme” o “darle solo el torque especificado” incluso los diseñadores de “juntas” muchas veces no consideran factores importantes al determinar lasespecificaciones para este tipo de ensambles.

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Algunas de las primeras “Maquinas” en usar tornillos roscados fueron el “apretador de cabezas” y “el sujetador de brazos”, ambos implementos de tortura. Durante los siglos XII y XIII, Francia, Alemania e Inglaterra desarrollaron estas maquinas que usaban la espiral de plano inclinado. Al final del siglo XIII los primeros tornillos aparecieron en relojes y maquinaria de relojes.

Conforme los tornillos roscados ganaban popularidad en su uso, se hizo necesario fabricarlos consistentemente. Henry Maudslay, David Wilkerson y Eli Whitneydesarrollaron maquinaria para roscar con capacidad de repetir el mismo diseño y con partes intercambiables. Estos señores son reconocidos como los padres de los tornillos roscados y la industria moderna de las herramientas.

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

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El tornillo roscado actúa como un perno o como un dispositivo de clampeo, por lo tanto es un miembro activo de la “junta”.

Cuando actúa como perno solamente está evitando que los miembros de la “junta” se muevan transversalmente.

Cuando actúa como un dispositivo de clampeo el tornillo roscado mantiene a los miembros de la “junta” unidos y previene la separación.

La cabeza del tornillo actúa como un ancla de un lado de la “junta” y la rosca o tuerca ancla del otro lado de la “junta”. Conforme se le aplica torque o torsión al tornillo a través de la cabeza o tuerca, la tuerca normalmente gira en las cuerdas que se han maquinado al perno o varilla. Esta rotación estira el tornillo causando tensión y el correspondiente estrés que ejerce una fuerza de compresión (fuerza de clampeo) entre los materiales a unir en la “junta”.

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Los tornillos roscados son mecanismos simples, pero entender, predecir y/o controlar la fuerza de carga con tornillos no es sencillo.

Para entender de una forma sencilla el proceso de atornillado; iniciaré por definir las tres variables más usadas y conocidas en el proceso de atornillado:

a) Torque: también conocido como momentum o momento de fuerza o par de apriete o brazo de palanca es “Un Momento de Torsión”, es el producto de la Fuerza multiplicado por la distancia.

b) Angulo de apriete: es el desplazamiento angular que sufre el tornillo o tuerca después de aplicarle un torque o giro a partir del asentamiento o “snug”.

c) Tiempo: Es el tiempo total que dura el proceso de atornillado.

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*Según NBE Clase T: Tornillos ordinarios según NBE-EA-95 (2.5.3)

Estos tornillos se emplean con productos de acero de tipos A37 y A42.Los aceros de los tornillos ordinarios son los llamados A4t, con una

resistencia a la tracción comprendida entre 34 y 55 kg/mm2. Clase TC: Tornillos calibrados según NBE-EA-95 (2.5.4)Estos tornillos se emplean con aceros de tipos A37, A42 y A52.Los aceros de los tornillos calibrados son los llamados A4t y A5t. El acero A5t

tiene una resistencia a la tracción comprendida entre 50 y 70 kg/mm2

Clase TR: Tornillos de alta resistencia NBE-EA-95 (2.5.7)Estos tornillos se emplean con aceros de cualquier tipo.Los aceros de los tornillos de alta resistencia son los llamados A6t, con una

resistencia a la tracción comprendida entre 60 y y 80 kg/mm2; A8t, con resistencia a la tracción entre 80 y 100 kg/mm2 y A10t, con resistencia a la tracción entre 100 y 120 kg/mm2.

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*Según su forma:

Tornillo Hexagonal: este tornillo es el más utilizado. Se caracteriza por tener una cabeza en forma de hexágono y generalmente se los utiliza para unir piezas metálicas. Según la forma que posea el extremo de la espiga se pueden utilizar para fijación, montaje o presión.

Tornillo Allen: estos tornillos se utilizan cuando se precisan superficies lisas. Sus fuerzas de apriete son bajas y tienen una cabeza cónica o cilíndrica, son tornillos avellanados y para colocarlos se recurre a una llave Allen. Esta se encaja en el orificio de forma hexagonal que contiene la cabeza.

Tornillo de cabeza ranurada: estos presentan en la superficie de su cabeza una ranura recta que permite el uso de destornilladores de cabeza plana para su manipulación.

Tornillo para perno: estos tornillos se utilizan siempre junto con una tuerca. Estos no pueden girar ya que la forma de su cabeza o del principio de su perno es tal que quedan totalmente encajados en el orificio del montaje.

Varillas roscadas: estos, también conocidos como prisioneros, se enroscan por uno o ambos extremos en el orificio, quedando ocultos y siempre van acompañados por rosca.

Tornillo de mariposa: la cabeza de estos es similar a las alas de una mariposa, que permite apretar al tornillo de forma manual, sin recurrir a destornilladores.

Tornillos con ojal: la cabeza de este tornillo tiene forma circular y en su centro un orificio, de allí su nombre. Estos permiten la construcción de articulaciones entre los materiales unidos.

Cáncamos: por medio de estos se logran sujetar argollas en carcasas para luego poder ser desplazadas con puentes grúas o aparatos de elevación.

Tornillos de bloqueo: estos actúan como elementos de presión y se caracterizan por tener forma de T. A estos se les coloca un patín en su extremo que es deslizable.