Ensambles Temporales 662o3e

Quizá tengan que unirse o sujetarse dos o más componentes de modo que se puedan separar en algunas ocasiones durante la vida útil o ciclo de vida del producto. Diversos productos (incluyendo los lápices mecánicos, relojes de pulsera, computadoras, aparatos eléctricos, motores y bicicletas) tienen componentes que se sujetan mecánicamente. Tal vez se prefiera la sujeción mecánica sobre otros métodos por las siguientes razones: • Facilidad de manufactura. • Facilidad de ensamble y transporte. • Facilidad de desensamble, mantenimiento, reemplazo de partes o reparación. • Facilidad para crear diseños que requieren uniones móviles, como bisagras, mecanismos de deslizamiento y componentes, y rios ajustables. • Costo general inferior por manufactura del producto. El método más común de sujeción mecánica es el uso de tornillos, tuercas, pernos, pasadores y otras variedades de sujetadores; estas operaciones también se conocen como ensamble mecánico. Por lo general, la sujeción mecánica requiere que los componentes tengan orificios a través de los cuales se inserten los sujetadores. Estas uniones se pueden someter a esfuerzos cortantes y de tensión, y deben diseñarse para resistir estas fuerzas. Los métodos de sujeción mecánica se dividen en dos clases principales: 1. Permiten Desensamble. Sujetadores roscados (Pernos, Tornillos y Tuercas). 2. Unión Permanente o semipermanente (Remaches).

Sujetadores Roscados. Los pernos, tornillos y tuercas se encuentran entre los sujetadores roscados de uso más común. Los pernos y tornillos se pueden asegurar con tuercas, o pueden ser de autorroscado, en el que el tornillo corta o forma la rosca en la parte a sujetar. El método de autorroscado es muy efectivo y económico en productos de plástico en los que la sujeción no exige un orificio machueleado o una tuerca. Si la unión se va a someter a vibración (como en una aeronave, motores y maquinaria), existen diversas tuercas y contratuercas especialmente diseñadas. Aumentan la resistencia a la fricción en la dirección de torsión inhibiendo así cualquier aflojamiento de los sujetadores debido a la vibración. Por lo general, este tipo de sujetadores se niquelan o recubren para aumentar su resistencia a la corrosión. Los tipos de recubrimientos más utilizados son los de Níquel, Cromo, Zinc, y Óxido Negro. Aunque es posible utilizar otros materiales como Aceros Inoxidables, Aleaciones de Aluminio-Níquel y Plásticos (Estos últimos, solo para aplicaciones de baja tensión).

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Tornillos. Sujetadores con roscas externas. Por lo general se ensambla en un orificio roscado ciego. Pernos. Sujetador con rosca externa que se inserta a través de orificios en las partes y se asegura con una tuerca en el lado opuesto. Tuercas. Sujetador con rosca interna que coincide con la de perno del mismo diámetro, paso y forma de rosca.

Tiene varias funciones. 1. Distribuir las tensiones que se concentrarían en la cabeza del perno o tornillo/tuerca. 2. Proporciona apoyo para orificios de separación grandes en partes ensambladas 3. Aumenta la presión. 4. Protege las superficies de las partes. 5. Sella la unión. 6. Resiste el aflojamiento inadvertido.

Remaches

Es una punta con cabeza sin rosca que se usa para unir dos o más partes.

El método más común de uniones mecánicas permanentes o semipermanentes es por remachado (fig. 32.14). Se pueden utilizar cientos de miles de remaches en la construcción y el ensamble de un avión comercial grande. Pueden ser sólidos o tubulares. Una vez colocado, no puede removerse, a menos que una de las cabezas se rompa (Permanente - Semipermanente).

La instalación de un remache sólido implica dos pasos: la colocación del remache en el orificio (por lo general, troquelado o taladrado) y la deformación del extremo de su vástago por recalcado (cabeceado). Los remaches huecos se instalan abocardando su extremo más pequeño. Se pueden colocar explosivos en el interior de la cavidad del remache y detonarlos para expandir el extremo de éste. El remachado se puede realizar a temperatura ambiente o elevada. También es posible efectuar esta operación por medios manuales o mecanizados, incluyendo el uso de robots programables. En la figura 32.15 se ilustran algunos lineamientos de diseño para el remachado.

Ofrece altas velocidades de producción, simplicidad, confiabilidad y bajo costo. A pesar de estas aparentes ventajas, su aplicación ha declinado en tiempos recientes, cediendo terreno a los sujetadores roscados, la soldadura y el pegado. La aplicación principal de los remaches es en la industria aeronáutica y aeroespacial para unir el fuselaje y partes estructurales. Tenemos 5 tipos de remaches básicos: Solido, Tubular, Semitubular, Bifurcado y de Compresión. Son usados para uniones sobrepuestas, aunque si el orificio es demasiado pequeño, será difícil introducir el remache. Si el orificio es muy grande, el remache no abarcara el volumen y podría doblarse durante el proceso.

Otros métodos de sujeción En las aplicaciones de unión y ensamble se utilizan diversos tipos de sujetadores. A continuación se describen los tipos más comunes.

Pespunteo y engrapado de metales. El proceso de pespunteo y engrapado de metales (fig. 32.16) es muy similar al engrapado ordinario de papeles. Esta operación es rápida y particularmente apropiada para unir materiales delgados metálicos y no metálicos, incluyendo madera. Un ejemplo común es el engrapado de cajas de cartón. En el cierre, el material del sujetador debe ser suficientemente delgado y dúctil para soportar la gran deformación localizada durante el agudo doblado.

Engargolado. El engargolado se basa en el principio simple de doblar juntas dos piezas delgadas de material. Es un proceso muy similar a la unión de dos hojas de papel (cuando no se tiene disponible un clip) doblándolas en la esquina (fig. 32.17). Ejemplos comunes de engargolado se ven en la parte superior de las latas para bebidas (ver última ilustración en la fig. 16.31), en contenedores para productos alimenticios y domésticos, y en los ductos de calefacción y aire acondicionado. En el engargolado, los materiales deben tener la capacidad de someterse a doblado y plegado a radios muy pequeños; de otra manera se agrietarían. El desempeño y la confiabilidad de las costuras pueden mejorarse (así como hacerlas impermeables) con la adición de adhesivos, recubrimientos y sellos poliméricos, o por soldadura blanda.

Plegado. El proceso de plegado es un método de unión sin usar sujetadores. Puede realizarse con resaltes o depresiones (fig. 32.18), que es posible producir mediante emboquillado o estampado. El plegado se puede realizar en partes tubulares o planas, siempre que los materiales sean lo suficientemente delgados y dúctiles para soportar las grandes deformaciones localizadas. Las corcholatas y otras tapas se sujetan a las botellas mediante plegado, al igual que algunos conectores al cableado eléctrico.

Sujetadores de agarre o ajuste instantáneo. En la figura 32.19 se muestran diversos tipos de sujetadores de resorte o ajuste instantáneo, los cuales se utilizan ampliamente en carrocerías automotrices y aparatos eléctricos domésticos. Son económicos y permiten el ensamble fácil y rápido de los componentes.

Ajustes por contracción y por prensado. Los componentes también se pueden ensamblar mediante ajustes por contracción y por prensado. Los ajustes por contracción se basan en la contracción térmica de dos componentes. Las aplicaciones comunes son el ensamble de componentes para matrices y el montaje de engranes y levas en las flechas. En los ajustes por prensado, se fuerza un componente sobre otro; este proceso produce una unión de alta resistencia. Aleaciones con memoria de forma. En la sección 6.13 se describen las características de estos materiales, en los que se hizo notar su uso como sujetadores, debido a su capacidad para recuperar su forma con el calentamiento. Diversas aplicaciones avanzadas incluyen su uso como acoplamiento en el ensamble de tubos de aleación de titanio para aeronaves.