REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN SUPERIOR

ALDEA UNIVERSITARIA “FRANCISCO SALIAS”PUERTO LA CRUZ – EDO. ANZOÁTEGUI

ASIGNATURA: DISEÑO MECÁNICO

PUERTO LA CRUZ, MARTES 29 DE MARZO DEL 2016

BACHILLER:

MARTIN GARCIAC.I: 22.844.102

INTRODUCCIÓN

Las uniones desarmables son aquellas que reúnen varias piezas de manera solidaria y forman con ellas una misma pieza; pero que permiten, en todo momento, la separación de las piezas unidas, mediante una maniobra fácil que no deteriora los elementos.

Este sistema es el más frecuentemente empleado, y uno de los medios de unión desarmable más utilizada es el empleo de tornillos y tuercas.

En una bicicleta, por ejemplo, se unen con tornillos las piezas del mecanismo de rueda libre, eles y horquilla, manivelas y pedales y llantas. En el montaje de una motocicleta o automóvil intervienen, ordinariamente, cientos de tornillos, tuercas y arandelas, pernos roscados, etc. Todas estas piezas, cuando ello es necesario, (en las reparaciones) se pueden desmontar y volverlas a montar.

CALCULO DE UNIONES DE SOLDADURA A TOPE, SOLAPE Y OCTOGONAL

Soldadura A Tope

Para el caso de las soldaduras a tope, el nuevo Código Técnico de la Edificación (en adelante CTE) o la anterior NBE EA-95, especifica que estas soldaduras, si son realizadas correctamente, esto es, ejecutadas continuas en toda su longitud y a penetración total, entonces no requieren cálculo alguno. En este caso la resistencia de cálculo, es decir, lo que aguante ante cualquier solicitación, va a estar condicionada con la resistencia que tenga la pieza más débil de entre las unidas mediante la soldadura.

Una soldadura a tope se considera que tiene una penetración total si la fusión entre el material base y el de aportación se produce en todo el espesor de la unión. Se adjunta figuras representativas del caso,

Por otro lado, se definirán aquellas soldaduras como de penetración parcial cuando la penetración sea inferior a dicho espesor. En las ilustraciones siguientes se representan a modo de ejemplo este tipo de uniones soldadas,

Como se aprecia, en ambos casos el tipo de unión podrá ser a tope o a tope en T.

Soldadura a tope

Solape

Realizando el cordón a lo largo de dos juntas solapadas. Se le llama también soldadura con recubrimiento.

El material de aportación debe tener una temperatura de fusión inferior a la de las piezas a soldar e incluso en algunas ocasiones hay que aportar una presión junto con el calor para que se realice la soldadura.

Habitualmente se emplea también un producto llamado borax con el que se impregnan las superficies a soldar. Éste cumple la doble función de actuar como desoxidante de las zonas donde se aplica y como fundente, es decir, reduciendo la temperatura de fusión.

La tensión que soportan los cordones de soldadura se calculan con las ecuaciones:

Soldadura a solape

Donde:

F es la fuerza de tracción ejercida

L es la anchura del cordón de soldadura

e es el espesor de las chapas

σmax la tensión máxima admisible del material

DISEÑO DE REMACHE

Se llama remache a una pieza de sección transversal circular de acero dúctil forjado en el sitio para unir entre sí varias piezas de acero. El remache se fabrica con una cabeza especial, que se denomina cabeza manufacturada, instalada mediante una pistola remachadora la cual forma otra cabeza, durante la instalación. El proceso completo se llama remachado.

El remachado es esencialmente un proceso de forja, que se ha desarrollado partiendo de un proceso de martillado a mano hasta llegar al método actual de colocación a máquina.

El proceso de remachado pude ser realizado en caliente, normalmente para obras pequeñas realizadas en taller, o para remaches grandes (más de 1”), o puede realizarse en frio, para remachados en campo (remaches de ½” a 7/8”). Inicialmente la cabeza de los remaches se conseguía a golpe de martillo, actualmente todo esta simplificado por el uso de maquinaria especial.

Para realizar el remachado primero se perfora la chapa a unir, se coloca el remache (frio o caliente) en la perforación y se conforma la otra cabeza, tal como se muestra en la figura de abajo.

La utilización de radica los remaches esta difundida en la construcción de calderas, edificios, puentes, barcos y otros. Su conveniencia de utilización en la seguridad de la unión, y la adhesión o rozamiento generado en la conformación de los remaches.

TIPOS DE REMACHES

Se puede clasificar los remaches por dos categorías:

a. Por el tipo de carga que resisten.b. Por la forma del remache.

Por el tipo de carga se tienen remaches a carga axial, a carga cortante, y remaches a carga excéntrica; siendo que por la forma se encuentra remaches de cabeza semiesférica, cabeza avellanada, remaches huecos y remaches de cabeza de hongo.

Siendo que en el diseño mecánico se encuentran más los de cabeza semiesférica se prestara especial atención en ellos.

Los remaches de cabeza de hongo se utilizan para unir chapas muy delgadas, mientras que los remaches huecos además de unir chapas delgadas pueden ser utilizados para cuero, cartón u otros. En las figuras siguientes se muestran las formas típicas de los remaches.

NORMAS PARA EL DISEÑO DE UNIONES CON REMACHES

Las normas para el diseño de remaches están desarrolladas tanto por la AISC, la ASME, la ASTM, dentro las normas americanas, debiendo revisar la norma para realizar un diseño que amerite bastantes detalle. De acuerdo a esta, se recomienda los siguientes materiales para los remaches:

ACERO ESTRUCTURAL ASTM A141ACERO DE ALTA RESISTENCIA ASTM A195 o A502

En la norma DIN, se puede revisar los códigos DIN 660, DIN 124 y DIN 123.

TIPOS DE FALLAS QUE SE PUEDEN PRESENTAR EN EL REMACHE

En la grafica siguiente se muestra de forma general los tipos de fallos de las uniones remachas, reconociendo:

En el remache, fallo por cortadura (simple, doble, triple). En la placa, fallo por aplastamiento, fallo por ruptura a tensión y fallo por corte en los

bordes.

Diseño de uniones roscadas

La unión roscada es un sistema de unión desmontable basado en la combinación de dos piezas, en una de las cuales (habitualmente llamada tornillo, perno o espárrago) se ha labrado una rosca helicoidal por el exterior y en la otra (habitualmente llamada tuerca) una rosca helicoidal complementaria por el interior. Para realizar la unión hay que girar el tornillo respecto a la tuerca alrededor del eje de la hélice. Habitualmente el sistema incluye una o más piezas entre el tornillo y la tuerca que quedan comprimidas y unidas entre sí al apretar el tornillo sobre la tuerca.

Las uniones roscadas tienen como principales ventajas:

Son uniones desmontables sin necesidad de destruir la unión El sistema es estándar e intercambiable Facilidad de montaje y desmontaje Permite la unión de piezas de diferentes materiales Si están bien diseñadas resisten bien las cargas de tracción, cortante, flexión, y torsión.

PERNOS DE POTENCIA

Los tornillos o pernos de potencia son aquellos destinados a la transmisión de potencia y movimiento, y que generalmente se utilizan para convertir un movimiento angular o de giro, en un movimiento de traslación o lineal, acompañado además de una transmisión de esfuerzo.

Los tornillos de potencia se usan en muchas aplicaciones, como tornillos de avance en máquinas herramientas, mordazas, gatos mecánicos para elevación de vehículos, prensas y otros dispositivos de elevación de cargas, máquinas universales de tracción y compresión, etc.

En este sentido, es muy usual el empleo de mecanismos constituidos por tornillos de potencia para la elevación o traslado de cargas, debido a que permiten desarrollar grandes fuerzas a lo largo de su eje.

Principio de funcionamiento:

El principio de funcionamiento que rige el mecanismo de los tornillos de potencia es muy sencillo:

Un tornillo puede ser considerado, de manera simple, que está formado por un cuerpo cilíndrico (que sería el vástago o la caña del tornillo), sobre el que se enrolla un plano inclinado formando los filetes de la rosca del tornillo.

Ahora bien, si se dispone de una tuerca enroscada en el tornillo, al hacer girar el tornillo 360º, la tuerca recorre sobre el plano inclinado una longitud de circunferencia igual a π·dm siendo dm el diámetro medio de la rosca, y se traslada una distancia p según la dirección axial o longitudinal del tornillo. La distancia longitudinal p recorrida por la tuerca en una sola revolución se llama paso o avance del tornillo, siendo el ángulo de paso (α) el dado por la expresión: α=tan-1(p/π·dm).

Generalmente, los tornillos de potencia trabajan sometidos a un rozamiento elevado por la fricción continuada entre las superficies de las roscas de tornillo y tuerca.

Por ello, factores como el desgaste o el calentamiento excesivo de las superficies van a ser importantes en su diseño, además de las consideraciones de resistencia puramente mecánica de la estructura del tornillo.

Así, aparte de las cualidades que han hecho muy popular el uso de tornillos de potencia, como son la sencillez de su diseño, bajo costo de fabricación y la posibilidad de su fabricación con gran exactitud, es el elevado rozamiento y por tanto la baja eficiencia en la transmisión, lo que constituye una desventaja en su uso.

No obstante, este inconveniente puede ser solventado en parte con el uso de rodamientos de bolas o collarines, que permiten disminuir el coeficiente de rozamiento e incrementar la eficiencia del mecanismo.

PRETENSADO DE TORNILLOS O PERNOS

Cuando se desea una conexión que pueda desmontarse y que sea lo bastante sólida como para resistir cargas exteriores de tracción, de cizallamiento o de una combinación de ambas, resulta que las uniones con simples pernos, son una buena solución. En la figura 5.6, en la que el perno se ha estirado o tensado para producir una carga previa inicial de tracción Fi, después de lo cual se aplican las cargas exteriores de tracción Fi y de cizallamiento Fs.

Para determinar la parte de la carga externa que corresponde soportar a las piezas conectadas y la parte que corresponde soportar al perno, es necesario definir la expresión constante de rigidez.

CONCLUSIÓN

Los elementos mecánicos son parte de sistemas mayores que deben operar integrada y confiable- mente, por un tiempo predeterminado por el diseñador siguiendo normas y buenas prácticas. Como vimos, los dispositivos asociados a estos sistemas se integran de varios modos. La mejor forma será una fundición y mecanizado configurando una pieza única (caro). Los más simples se unen provisoriamente, mediante pernos, re- maches y chavetas, hasta otros más permanentes mediante interferencia y soldadura.