Unidad II MaquinadoProcesos Básicos V

UNIONES

Tema 17 Uniones IntroducciónTema 18 Uniones mecánicasTema 19 Ensambles Tema 20 QuímicasTema 21 Soldaduras

Procesos de unión

IntroducciónEn la industria, la mayor parte de los productos parten de componentes manufacturados y posteriormente ensamblados o unidos.

Unión es un termino que incluye todo; cubre procesos como soldadura, soldadura fuerte, soldadura blanda, unión con adhesivos y sujeción mecánica. Estos procesos son fundamentales debido a:

• Es casi imposible manufacturar productos que tengan una sola pieza. • Es más económico manufacturar un producto como componentes

individuales que se ensamblan.• En aparatos eléctricos y automotrices es necesario diseñarlos para que

se puedan desarmar o abrir.• Para propósitos funcionales de producto que tengan distintas funciones.• Transportación del producto.

Procesos de unión y equipos

Soldadura

Fusión

Química

Oxígeno y combustible

gaseoso

Termitas

Eléctrica

Por arco

Por resistencia

Por haz de electrones

Por rayo láser

Soldadura fuerte y blanda De estado sólido

Eléctrica

Por difusión

Por explosión

Química Mecánica

En frío

Por fricción

Ultrasonido

Unión por adhesivos

Sujeción mecánica

Sujeción

Costura

Engargolado

Engrapado

Unión soldada, calidad y prueba

Consideraciones ambientales y de

seguridad

Uniones mecánicas

Las uniones mecánicas se recomiendan cuando en algún momento de la vida del producto es necesario separarlo en algún componente. También se puede recomendar para los siguientes criterios:

• Facilidad de manufactura• Facilidad de ensamble y transporte• Facilidad de desensamble, mantenimiento y reemplazo• Facilidad para crear diseños que requieran partes móviles• Costo general inferior por manufactura de producto

Los métodos mas comunes de sujeción es el uso de tornillos, tuercas, pernos, pasadores, entre otros.

Preparación de los orificios

Es un aspecto importante. Se puede producir mediante varios métodos como troquelado, taladrado, laser, plasma. Todo depende del material, sus propiedades y espesor. También puede llevar un acabado como el rasurado o escariado entre otros. Los métodos mas comunes de sujeción es el uso de tornillos, tuercas, pernos, pasadores, entre otros.

Sujetadores roscados

• Pernos• Tornillos• Tuercas

Pernos Grado 2-5-8 Pernos Estructurales A-490 y A- 325

Pernos Acero Inoxidable 304 - 31

Pernos Metricos Pernos Parker Pernos Anclajes

PERNO Pieza metálica, cilíndrica, asegurada por el extremo opuesto a la cabeza con una chaveta, tuerca o remache, que une dos piezas y puede servir de eje del movimiento entre ellas.

USOS COMUNESComo eje de bisagra en puertas y tapas.1 -puertas de casa2 -puertas del automóvil3 -puerta del garage4 -tapa de la impresora5-tapa del inodoro6-tapa de alcantarilla

Como tope para limitar el deslizamiento.7 - en la palanca de los cambios del automóvil8 - en la guillotina para cortar papel9 - en los mecanismos de las unidades de CD10 - en los cajones de algunos muebles

Como punto de apoyo para piezas deslizables11 -la regla de ajuste para algunas máquinas cortadoras12-el botón de ajuste de interruptores eléctricos

Como pasador13-en maquinaria agrícola14 -en maquinaria para construcción15 -en poleas16 -en ganchos para grúas17-en palas mecánicasOtros18-en los rodamientos de las sillas de ruedas19-en la manivela del extinguidor20-en el gatillo de una pistola

TORNILLOS

Pieza cilíndrica dotada de cabeza, generalmente metálica, aunque pueden ser de madera o plástico, utilizada en la fijación 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 o con un destornillador. Se puede introducir en un agujero roscado a su medida o atravesar las piezas y acoplarse a una tuerca.

Los diferentes tipos de cabeza de tornillos que pueden tener:Cabeza fresada (ranura recta): tienen las ranuras rectas tradicionales.Cabeza Phillips: tienen ranuras en forma de cruz para minimizar la posibilidad que el destornillador se deslice.Cabeza tipo Allen: con un hueco hexagonal, para encajar una llave Allen.Cabeza Torx: con un hueco en la cabeza en forma de estrella de diseño exclusivo Torx.

Hexagonal (a), redonda o alomada (b), cilíndrica (d, g), avellanada (c, e, f); combinadas con distintos sistemas de apriete: hexagonal (a) o cuadrada para llave inglesa, ranura o entalla (b, c, d) y Phillips (f) para destornillador, agujero hexagonal (e) para llave Allen, moleteado (g) para apriete manual

Allen

Parker o aterrajadores

Sistema InternacionalLa rosca métrica está basada en el Sistema Internacional SI y es una de las roscas más utilizadas en el ensamblaje de piezas mecánicas. Los datos constructivos de esta rosca son los siguientes:• La sección del filete es un triángulo equilátero cuyo ángulo vale

60º.• El fondo de la rosca es redondeado y la cresta de la rosca

levemente truncada• El lado del triángulo es igual al paso.• El ángulo que forma el filete es de 60º.• Paso es la distancia entre dos puntos homólogos. Ejemplo:

entre las crestas contiguas.• Su diámetro exterior y el avance se miden en milímetros,

siendo el avance la longitud que avanza en dirección axial el tornillo en una vuelta completa.

• Se expresa de la siguiente forma: M24 x 2 x 60. La M significa rosca métrica, 24 significa el valor del diámetro exterior en mm, 2 significa el paso en mm y 60 significa la longitud de la rosca en mm.

Características de la rosca estándar estadounidense SAE UNF

Los Estados Unidos tienen su propio sistema de roscas, generalmente llamado el estándar unificado del hilo de rosca UNF, utilizado en Canadá y en la mayoría de los otros países alrededor del mundo.

SAE, fue utilizada en la industria de automóvil norteamericana. Es asociado a las dimensiones en pulgadas, aun cuando la industria automotriz de los EE. UU. y otras Industrias Pesadas han convertido gradualmente a los tornillos métricos ISO, a partir de los años 70, porque la producción de piezas y la comercialización de producto globales favorecen la estandarización internacional.

Los tornillos de máquina se describen como 0-80, 2-56, 3-48, 4-40, 5-40, 6-32, 8-32, 10-32, 10-24, etc. hasta el tamaño 16.

El primer número se puede traducir a un diámetro, el segundo es el número de hilos de rosca por pulgada. Hay un hilo de rosca grueso y un hilo de rosca fino para cada tamaño, el hilo de rosca fino que es preferido en materiales finos o cuando se desea su fuerza levemente mayor.

Los tamaños 1/4" diámetro y más grande se señalan como 1/4"-20, 1/4"-28, etc., el primer número que da el diámetro en pulgadas y el segundo número que indica la cantidad de hilos de rosca por pulgada. La mayoría de los tamaños del hilo de rosca son disponibles en UNC o UC (hilo de rosca grueso unificado, ejemplo 1/4"-20) o UNF (ejemplo 1/4"-28 UNF o UNEF).

Diferencia entre tornillo y perno

MecánicaTornilloAl roscar el tornillo con la rosca en una de las partes o con la turca del tornillo sujeta a las dos partes con presión.

PernoEl perno puede hacer también de bisagra y dejar que una de las partes gire o salga y entre de nuevo sin perder alineación.

EstructuralTornilloSon fabricados en aceros desde baja dureza hasta dureza media.

PernoFabricados en aceros de alta dureza. o con tratamiento termico superficial de mayor dureza.

Remaches

El método más común de uniones mecánicas permanentes o semipermanentes es por remachado. Los remaches pueden ser sólidos o tubulares.

La instalación de un remache sólido implica dos pasos: • Colocación del remache• Deformación del extremo de su vástago por recalcado (Cabeceado)

La instalación de un remache hueco se instala abocardando su extremo más pequeño. Se puede hacer a temperatura ambiente o elevada, pudiendo hacerse por medios manuales o mecanizados.

Pespunteo y engrapado de metales

Este proceso es muy similar al engrapado del papel. Es una operación rápida y apropiada para unir metales delgados metálicos y no metálicos. El sujetador debe ser suficientemente delgado y dúctil para soportar la gran deformación de su doblado.

Engargolado

Se basa en el principio de doblar dos piezas delgadas del material. Como ejemplo común tenemos las latas de refresco u alimentos. En los ductos de calefacción y aire acondicionado. Se puede mejorar el desempeño de la costura si se agrega algún adhesivo o sello polimérico o soldadura blanda.

Plegado

Es un método de unión sin usar sujetadores. Se puede realizar con resaltes o depresiones. Que es posible hacer mediante estampado. Se puede realizar en partes tubulares o planas . Ejemplo. Las corcholatas y otras tapas.

Sujetadores de agarre o ajustadores instantáneos.

Son utilizados ampliamente en carrocerías automotrices y aparatos eléctricos caseros. Son económicos y permiten el ensamble fácil y rápido de los componentes.

Criterios de diseño.

Se debe considerar siempre las fuerzas o cargas que son ejercidas en el objeto, el tamaño y espaciado de los orificios. Es importante la compatibilidad del material del sujetador con el componente a unir.

Otros lineamientos• Es menos costoso utilizar menos sujetadores (grandes) que utilizar

muchos pequeños.• El ensamble de partes debe realizarse con un mínimo de sujetadores.• El ajuste entre las partes debe ser tan suelto como sea posible para

reducir costos y facilitar el proceso de ensamblado.• Procurar el uso de sujetadores estándar.• Los orificios no deben estar demasiado cerca de los bordes o esquinas

para evitar el desgarramiento del material.

Bibliografía

Sharer, Shubeli Ulrich Ingeniería de los materiales México 1991 Editorial Continetal

Neely, John E. Materiales y procesos de manufactura México, Edit. Limusa 1992ISBN 968-18-4381

Kalpakjian, Serope Manufactura, ingeniería y tecnología. 5ª edición México 2008. Edit. PearsonISBN 970-26-1026-5