Teoria de Uniones as

5/8/2018 Teoria de Uniones as - slidepdf.com

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INTRODUCCION

El presente material está previsto para la instrucción en profesiones, en dondeademás de los conocimientos en el campo del trabajo manual y mecanizado de losmetales, también es necesario el dominio de los trabajos de montaje.

El material describe los diferentes tipos de uniones que se pueden elaborar amano de tornillos y tuercas o de piezas constructivas directamente roscadas.

UNIONES ATORNILLADAS



Concepto y finalidad de las uniones atornilladas

Uniones atornilladas son uniones soltables, en las cuales se unen dos o variaspiezas sueltas a través de elementos de unión estandarizados - tornillos y tuercas- o se unen directamente.

Figura 1 - Unión atornillada

Las uniones atornilladas se elaboran con el fin de:

• Mantener en la posición deseada las piezas que se van a unir.

• Crear la fuerza necesaria para la unión y de mantener la misma por eltiempo necesario

• Transmitir movimientos y fuerzas de piezas constructivas.

Cuando existe el peligro de que la unión atornillada se suelte a través de cargasdinámicas (sacudidas, vibraciones), se asegura entonces con seguros helicoidalescontra la auto separación.

Uniones atornilladas con rosca fina y uniones atornilladas que se aprietanautomáticamente a través del sentido de giro de las piezas en caso de carga (por ej.: el portabrocas en el taladro de mano) no necesitan ningún seguro.



Tipos seleccionados de tornillos

Tornillos de acero se emplean en la construcción de máquinas, construcción deacero, construcción de barcos y de aviones a causa de su resistencia y tenacidad.

Ellos reciben de acuerdo a la necesidad recubrimientos galvánicos de cadmio,cinc, cobre o latón.

Tornillos de cobre, latón y de metal ligero se emplean en instalacioneselectrotécnicas a causa de su conductibilidad eléctrica y de su comportamientofavorable contra la corrosión.

Tornillos hexagonales

Empleo en las construcciones de acero y en la construcción de máquinas engeneral. Los tipos se diferencian entre sí através de las longitudes de roscadiferentes y tamaños en las roscas ordinarias métricas - ISO y las roscas finasmétricas - ISO.

Ejemplo:

• Tornillo hexagonal M6 x 20

Diámetro nominal de la rosca ordinaria métrica - ISO 6 mm

Longitud de roscado (sin cabeza) 20 mm

Figura 2 - Tornillos hexagonales - 1 diámetro nominal, 2 longitud de enroscamiento

Tornillos avellanados

Empleo en máquinas e instalaciones, donde por cuestiones de seguridad nopuede sobresalir ninguna cabeza de tornillo sobre la pieza constructiva. Los tiposde acabado se diferencian entre sí a través de las longitudes roscadas diferentes ytamaños en las roscas ordinarias - ISO, así como a través de las formas de laranura y de las formas del área de cubrimiento de las cabezas.



Ejemplo:

• Tornillo avellanado con ranura transversal M6 x 20

Diámetro nominal de la rosca ordinaria métrica ISO 6 mm

Longitud de enroscado (con cabeza) 20 mm

Figura 3 - Tornillos avellanados - 1 diámetro nominal, 2 longitud de enroscamiento

Tornillos cilíndricos

Empleo en la construcción ligera y en la construcción de máquinas en general.

Los tipos de acabado se diferencian entre si a través de las diferentes longitudesde la rosca y de los tamaños de las roscas ordinarias métricas ISO, así como através de la configuración de la cabeza. Tornillos cilíndricos con hexágono interior

pueden soportar grandes fuerzas de apretamiento.

Ejemplo:

• Tornillo cilíndrico con ranura transversal M6 x 20

Diámetro nominal de la rosca ordinaria métrica ISO 6 mm

Longitud de enroscado (sin cabeza) 20 mm



Figura 4 - Tornillo cilíndrico - 1 con ranura transversal, 2 con borde hexagonal interior

Otros tornillos con rosca métrica

Empleo en la construcción de máquinas en general y en máquinas con finesespeciales.

Los tipos de acabado se diferencian entre sí a través de la configuración diferentede la cabeza y del tamaño, así como a través de diferentes tipos de prisioneros. .

Figura 5 - Otros tornillos - 1 pasador roscado, 2 tornillo con pivote, 3 tornillo moleteado, 4 tornilloanular, 5 tornillo de mariposa, 6 tornillo cuadrado

Tornillos para chapa

Empleo en la construcción de carrocerías y de recipientes, así como en laconstrucción ligera. El enroscado en pasadores cilíndricos (con punta) corta elmismo la contrarrosca en chapas blandas. Los tipos de acabado se diferencian entamaño, longitud y en la forma de la cabeza. La rosca toma siempre toda lalongitud del pasador (con punta) hasta la cabeza.



Figura 6 - Tornillos para chapa, 1 tornillo redondo para chapa con ranura transversal, 2 tornilloalomado pulido para chapa con ranura en cruz, 3 tornillo avellanado con ranura transversal, 4tornillo roscador métrico.

Tornillos para madera

Empleo en las construcciones de madera.

La rosca del tornillo en la pieza cónica del perno (punta) corta ella misma lacontrarrosca en la madera. Los tipos se diferencian entre si en los tamaños,longitudes y en la forma de la cabeza.

La rosca se encuentra solamente en la parte cónica del perno, una gargantacilíndrica se le une.

Figura 7 - Tornillos para madera - 1 tornillo hexagonal para madera, 2 tornillo redondo paramadera, 3 tornillo avellanado para madera

Tipos seleccionados de tuercas

Las tuercas se fabrican del mismo material que los tornillos. De la misma formapueden recibir el mismo recubrimiento galvánico.

Los tornillos y las tuercas deben ser del mismo material y deben tener el mismorecubrimiento para una unión atornillada exacta.

Tuercas hexagonales

Empleo en las construcciones de acero y en la construcción de máquinas engeneral.

Los tipos de acabado se diferencian entre sí a través de los tamaños de las roscasordinarias métricas ISO o de las roscas finas, así como a través de laconfiguración plana o ancha.



Un tipo especial es la tuerca caperuza, la cual conforma la terminación exterior deuna unión atornillada cuando existe peligro de lesionamiento o cuando se exigepresencia decorativa.

Al mismo tiempo impide ella el ensuciamiento de la rosca.

Figura 8 - Tuercas - 1 tuercas hexagonales, 2 tuerca caperuza

Tuercas moleteadas y tuercas de mariposa

Empleo en las piezas

constructivas que son enroscadas con la mano sin otrosmedios auxiliares.



Figura 9 - Tuercas - 1 tuerca moleteada, 2 tuerca de mariposa

Tuercas de dos agujeros y tuercas ranuradas

Empleo principalmente en piezas constructivas electrotécnicas, cuando existesolamente poco espacio disponible y cuando la unión atornillada es de difícil

acceso.

Figura 10 - Tuercas, 1 tuercas ranuradas, 2 tuerca de doble hueco

Tipos seleccionados de seguros helicoidales

Los seguros helicoidales pueden ser elaborados en arrastre de fuerza, arrastre deforma o en arrastre del material.

Los seguros helicoidales, especialmente los pasadores de aletas, arandelas demuelle y las chapas de seguro dobladas se emplean solamente una vez.



Luego del desmontaje de piezas constructivas y de su montaje nuevamente, sedeben emplear elementos de seguridad nuevos, sin empleo. Elementos deseguridad que ya fueron utilizados no garantizan su función de seguridad, por razón de las deformaciones sufridas anteriormente.

Seguros helicoidales de arrastre de fuerza

Elementos de seguridad son principalmente anillos elásticos, arandelas de muelley arandelas dentadas que mantienen una tensión de muelle insignificante entre eltornillo y la pieza constructiva o entre la tuerca y la pieza constructivarespectivamente.

El tipo de bordes filosos en los anillos elásticos y en las arandelas dentadasactivan un “fresado” del elemento de unión apretado, a través de lo cual se impideque se suelte la unión por si sola.

En los pernos roscados sobresalientes se puede asegurar la unión a través de unacontratuerca enroscada sobre la tuerca. La tuerca y la contratuerca se apretan unacontra otra fijamente, de tal forma que el rozamiento en los flancos de las roscas,el cual es muy grande, impide la separación por sí sola.

Figura 11 - Seguro en arrastre de fuerza a través de: 1 anillo elástico, 2 arandela dentada, 3contratuerca, 4 arandela elástica

Seguros helicoidales de arrastre de forma

Elementos de seguridad son principalmente chapas de seguridad, arandelas deseguridad y tuercas de corona con pasadores de aletas, las cuales a causa de suforma impiden que se suelte la unión especialmente en los tornillos hexagonales.

En las chapas y arandelas de seguridad se fijan los cierres o bordesmartillándolos, por un lado al elemento constructivo, y por otro al elemento deunión. Cuando se emplean tuercas de corona se debe elaborar una perforación en



el perno roscado, luego de apretar la tuerca para la introducción de un pasador dealetas.

Figura 12 - Seguro en arrastre de forma a través de: 1 tuerca de corona con pasador de aletas, 2

chapa de seguridad con lóbulos

Seguros helicoidales de arrastre del material

Medios de seguridad son lacas o pastas, que se emplean principalmente para lasuniones en grupos constructivos electrotécnicos y en la construcción de aparatosde precisión. Para cargas reducidas es un seguro suficiente completamente, elcual sirve al mismo tiempo como precinto contra la acción de ajenos.



Figura 13 - Seguro en arrastre del material a través de laca: 1 en el cabezal deltornillo para perforación básica, 2 en la tuerca para perforación de paso

Tipos seleccionados de arandelas

Las arandelas se tienden bajo la cabeza del tornillo o bajo la tuerca, solamentecuando

• Las capas planas no fueron trabajadas limpiamente

• Se deben apretar cabezas de tornillos o tuercas sobre huecos largos

• Se deben compensar áreas de capas apropiadas.

Figura 14 - Empleo de arandelas: 1 arandela en un hueco largo, 2 arandela de cuña en superficiesinclinadas

Las arandelas se fabrican del mismo material que los tornillos y pueden ser recubiertas galvánicamente de la misma forma. Los tipos de acabado sediferencian entre sí a través del tamaño, el espesor y de las relaciones diferentesentre el diámetro de la perforación y el ancho del borde.



Figura 15 – Arandelas -1 arandelas comunes para tornillos y pasadores, 2 arandelas parasuplementos de hueco largo, 3 arandela de cuna para suplementos inclinados, 4 arandelas paraconstrucciones de acero

Tipos de las uniones atornilladas

Las uniones atornilladas se diferencian de acuerdo al tipo de elaboración de launión, así como conforme a su función.

Uniones atornilladas directamente

Las piezas que se van a unir están previstas propiamente con roscas interiores yexteriores y se enroscan entre ellas directamente (directo), sin que se necesitenelementos de unión adicionales.

Figura 16 - Unión atornillada directa

Uniones atornilladas indirectamente

Las piezas que se van a unir se atornillan a través de elementos de unión -tornillos y tuercas, adicionalmente se pueden emplear elementos de seguridad yarandelas. Cuando una pieza constructiva ya tiene un roscado interior, se puederealizar esta unión atornillada a través del tornillo, sin el empleo de una tuerca;este procedimiento se emplea especialmente en las piezas de trabajo que tienenparedes lo suficientemente fuertes.



Figura 17 - Unión atornillada indirecta

Unión atornillada de fijación

Las piezas constructivas se atornillan directa o indirectamente con la finalidad dela unión solamente. Como formas de rosca se emplean principalmente roscas depunta - roscas de punta métricas ISO o roscas Whitworth, las dos tienen una granretención automática.

Figura 18 - Unión atornillada de fijación (rosca de punta)

Unión atornillada de movimiento

Las piezas constructivas se unen entre sí directamente con la finalidad de la unióncon una transmisión de fuerza o de movimiento al mismo tiempo. Como formas de

rosca se emplean las roscas de sierra, trapecio o redondas, las cuales tienen unaretención automática reducida.



Figura 19 - Unión atornillada de movimiento, 1 rosca redonda, 2 rosca trapezoidal, 3 rosca de sierra

Esfuerzo de uniones atornilladas

Uniones atornilladas se obtienen cuando dos piezas constructivas con una roscainterior y una rosca exterior respectivamente con las dimensiones iguales se

juntan a través del giro opuesto.

Entre la rosca exterior y la rosca interior existe una unión de arrastre de forma -entre los flancos de la rosca propiamente existe un arrastre de fuerza através delrozamiento, el cual impide que se suelte la unión por sí sola con el declive

reducido de la rosca (retención automática).

• Inclinación pequeña - retención automática grande

• Inclinación grande - retención automática pequeña

En las uniones atornilladas de fijación indirectas se presionan las piezasconstructivas fijamente la una contra la otra, entre ellas se presenta una unión dearrastre de fuerza, a través del prensado superficial.

En caso de exceder la presión superficial entre las piezas constructivas unidas, através de fuerzas de funcionamiento muy grandes que actúan lateralmente, seesfuerza el perno enroscado al cortamiento, el perno enroscado se somete a una“tensión de cizallamiento”.



Figura 20 - Tensión de cizallamiento en la unión atornillada de fijación, 1 tensión de cizallamiento, 2prensado superficial a través de la tensión previa, 3 fuerzas activas laterales de servicio

Cuando se apreta la unión atornillada de fijación se tiene una dilatación del pernoenroscado, se presenta una “pretensión”. A causa de la elasticidad del pernoenroscado, el cual actúa contrariamente a la dilatación, el perno presiona laspiezas constructivas fijamente una contra otra.

Si actúan fuerzas exteriores (fuerzas de presión o de tracción) en el sentido del ejelongitudinal de la unión atornillada, se presenta la “tensión de servicio” además dela tensión previa.

Fuerzas de tracción Actúan en el sentido de la tensión previa, la tensión en elperno aumenta.

Fuerzas de presión Actúan contrariamente a la tensión previa, la tensión en elperno disminuye.

Figura 21 - Tensión de tracción en la unión atornillada de fijación: 1 tensión previa, 2 fuerzas detracción de servicio



Figura 22 - Tensión de presión en la unión atornillada de fijación: 1 tensión previa,2 fuerzas de presión de servicio

Indicaciones

• Las fuerzas de servicio conjuntamente con las fuerzas de tensión previas nopueden exceder la resistencia a la tracción máxima del perno, de locontrario se rompe el perno.

• Las fuerzas de presión de servicio no pueden levantar la tensión previa delperno helicoidal, de lo contrario se suelta la unión atornillada.

• Los apoyos inclinados de las cabezas de los tornillos originan unadeformación del perno helicoidal, la cual puede conllevar al rompimiento del

perno. Por eso deben estar los apoyos de las cabezas de los tornillossiempre llanos.

Ciclos tecnológicos para la elaboración de uniones atornilladas

Los ciclos de trabajo para la elaboración de uniones atornilladas se diferencianprincipalmente a través de las exigencias diferentes a la preparación de la uniónatornillada, en las uniones atornilladas directas o indirectas.

Uniones atornilladas directamente

Las uniones atornilladas directamente se presentan principalmente en piezas demáquinas. Generalmente ya están elaboradas las roscas de forma mecanizada,de tal forma que las piezas constructivas deben ser atornilladas solamente. Paraesto se debe tener en cuenta solamente, que el diámetro nominal de la rosca,inclinación y sentido de giro en la pieza constructiva que se va unir coincidanmutuamente.

Uniones atornilladas indirectamente

Las uniones atornilladas indirectamente representan la parte principal de lasuniones atornilladas de fijación.

Para la unión se debe prestar atención de que los tornillos y las tuercas coincidanen su diámetro nominal, en su paso y en el sentido de giro, así como en el tipo delmaterial.

La unión atornillada se puede realizar en dos tipos de acabado principalmente.

• Tornillo - piezas constructivas – tuerca



• Tornillo - piezas constructivas - pieza constructiva con rosca interior

Separación de uniones atornilladas

•

Los tornillos oxidados se deben untar con medios desoxidantes con el fin deaflojarlos.

• Si a pesar de los medios desoxidantes no se pueden soltar tornillos, sedeben sacar con broca entonces, para esto se retirar primero la cabeza deltornillo o la tuerca respectivamente con un cincel.

• Para separar piezas constructivas, se deben soltar primero das las unionesatornilladas y luego si se desenroscan completamente.

• Las piezas grandes que se van a desmontar, deben ser asegundas primero

para que no se caigan.

• En caso de reparaciones, se debe marcar la posición de las piezasdesmontadas, de tal forma que no se monten mal nuevamente.

En la separación de uniones atornilladas se deben emplear solamenteherramientas adecuadas de montaje, de tal forma no se causen danosinnecesarios a las cabezas de los tornillos y a las tuercas, o para evitar lesiones acausa de resbalamientos

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