Uniones desarmables

Uniones desarmables

Indice 2. Roscas-Hélice 3. Tornillo y tuerca 4. Uniones 5. Tipos corrientes de reblones 6. Soldaduras 7. Bibliografía

1. 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.

2. Roscas-Hélice

Los tornillos y tuercas, de los cuales se tratará más adelante, provienen y están provistos de rosca. En mecánica se llama rosca a la hélice construida sobre un cilindro con un perfil determinado y de una manera continua y uniforme. La hélice es una curva de longitud indefinida que gira alrededor del eje de un cilindro y que contemporáneamente se separa de éste en cantidades iguales correspondientes a ángulos iguales llamados pasos. Si la hélice es exterior, resulta un tornillo; si es interior, una tuerca. La generación de una rosca se le puede considerar como si un prisma se enrollase alrededor de un cilindro que hace las veces de núcleo.

En la práctica, lo que se hace es un canal que da lugar a la rosca. Estos prismas o perfiles, en forma de hélice, reciben el nombre de filetes de rosca. Los canales que quedan entre los filetes, se llaman entradas. Clasificación de las roscas Las roscas se pueden clasificar:

• Según el número de filetes.
• Según su posición.
• Según el sentido de la hélice.
• Por la forma del filete.

Según el número de filetes:

• De entrada, si tiene un solo filete.
• De varias entradas, si tiene dos o más filetes.

Según su posición:

• Exteriores: si están hechas en un cilindro exterior; dan lugar a un tornillo.
• Interiores: si están hechas en un cilindro interior: dan lugar a tuercas.

Según el sentido de la hélice

• Rosca a derecha: Cuando la tuerca avanza en sentido de las agujas del reloj: izquierda a derecha.
• Rosca a izquierda: Cuando la tuerca avanza al girarla en sentido contrario a las agujas del reloj: de derecha a izquierda. (Se pueden llamar también simplemente rosca derecha y rosca izquierda).

Por la forma del filete

• Triangulares: Cuando los filetes son triángulos. Son las usadas para la fijación. De esta clase son las de los tornillos y tuercas.
• Planas o cuadradas: Cuando la sección del filete es un cuadrado. Se usan para maniobras, aunque prácticamente han sido sustituidas por las roscas de perfil trapecial.
• Trapeciales: Los filetes son trapecios. Se usan para la transmisión de movimiento.
• En dientes de sierra: Se usan en casos de fuerte empuje en sentido unilateral.
• Redondas: De filete semicircular: se emplean para roscas que tengan mucho desgaste y en piezas que deben estar en contacto con materias fangosas o arenosas.

Elementos de las roscas, perfil Atendiendo al filete se emplea esta terminología:

• Al ángulo que forman los filetes se le llama ángulo de los flancos.
• A las caras laterales, flancos.
• A la unión de los flancos por la parte interior, fondos.
• A la unión de los flancos por la parte exterior, cresta o vértice.
• Al espacio vacío entre dos filetes, vano.
• A la distancia entre filetes consecutivos.
• La distancia que recorre en sentido del eje un filete al dar una vuelta entera (por ejemplo, un tornillo en la tuerca al dar una vuelta completa) recibe el nombre de avance.

Dimensiones fundamentales de una rosca En una rosca exterior:

• Diámetro mayor es el que va de cresta a cresta. Este diámetro sirve para identificar la rosca y se denomina diámetro nominal (d).
• Diámetro medio: Hay un punto donde el filete y el vano tienen el mismo ancho, al cual se le llama punto medio del flanco. Al diámetro correspondiente se le llama diámetro medio. (d2).
• Diámetro menor es el diámetro interior de la rosca que va de fondo a fondo (di).

En una rosca interior:

• Diámetro mayor es el que va de fondo a fondo (D).
• Diámetro medio es igual para ambas roscas (D2).
• Diámetro menor, el que va de cresta a cresta (Di).

Representación de roscas La representación de una rosca, tal y como es en realidad, sería una ejecución laboriosa, delicada, y resultaría un trabajo inútil para el dibujante técnico. Por ello, a través del tiempo, la representación de las roscas ha sufrido necesariamente algunas esquematizaciones progresivas hasta llegar a una representación simple y unificada. La evolución gradual en el dibujo de la rosca se ve claramente en las figuras de la ilustración de esta página. De una representación natural real se pasó a representaciones esquemáticas hasta llegar a la actual, simbólica y convencional. Esta representación, la última, como se puede observar, ha suprimido por completo la ejecución de los filetes. Se puede, pues, aplicar indistintamente a un perfil cualquiera (triangular, trapecial, cuadrado o redondo). Es la representación normalizada. Los datos importantes están dados por las líneas y la diferencia de las mismas, del modo siguiente: las líneas gruesas externas indican el diámetro del fileteado externo o rosca, mientras que las distancias entre las líneas internas, finas, indican el diámetro del núcleo o vástago. La longitud de la parte fileteada está limitada e indicada por la línea continua gruesa perpendicular al eje. Obsérvense estos detalles en la figura última.

3. Tornillo y tuerca

En las uniones desarmables o desmontables los elementos más empleados son los que poseen roscas como los tornillos y tuercas.

Tornillo En la acepción más amplia, el tornillo es un cilindro parcial o totalmente roscado frecuentemente provisto de cabeza. La parte cilíndrica se llama vástago o caña y mediante la rosco se une a la tuerca.

Tipos de tornillo Los tornillos tienen forma muy variada con el fin de satisfacer múltiples necesidades. Atendiendo a la forma de la cabeza los más comunes son de:

• cabeza hexagonal;
• Cabeza cuadrada;
• Cabeza cilíndrica con ranura recta o ranuras cruzadas para destornillador;
• Cabeza avellanada (forma de cono truncado plano);
• Cabeza redonda con ranura;
• Cabeza cilíndrica con hexágono interior.

Normalización De acuerdo a la forma de la cabeza se han normalizado los siguientes tornillos: 1. Tornillo avellanado; 2. Cilíndrico; 3. Alomado; 4. Gota de sebo. Los extremos de tornillo presentan diferentes formas. Habitualmente suele dárseles formas de chaflán (a); extremo abombado (b); o dejarlos sin remate ninguno especial. Estos extremos de tornillo están normalizados. Otros tronillos de sujeción tienen punta cónica para colocar piezas de máquina en un eje provisto de una ranura para alojarlos.

Tornillos tirafondos Los tornillos empleados para uniones desmontables en madera se llaman tirafondos. De estos tornillos hay infinidad de tamaños y variedades. Mediante un taladro y un destornillador se pueden unir piezas de madera firmemente y con la ventaja de que se pueden desensamblar si es necesario. En la ilustración se incluyen: a: la representación real; b: la representación simplificada; c: la representación simbólica, y d: la representación de un tornillo tirafondo.

Uniones mediante los tornillos Se emplean en especial cuatro: mediante tornillos de unión, espárragos, tornillos pasantes y tornillos prisioneros.

Tornillos de unión Están formados por una sola pieza que comprende: el vástago roscado con filetes en la parte inferior, y la cabeza que puede tener forma cónica plana, abombada, redonda o cilíndrica.Ç La unión de dos piezas se hace a través de una de ellas por un agujero pasante sin rosca y se enrosca en otra como una tuerca.

Espárrago Es una varilla roscada en los dos extremos sin variación de diámetro. Un extremo va roscado en la pieza mientras que el otro tiene rosca exterior (en lugar de cabeza). La sujeción se logra por medio de una tuerca. Los espárragos se colocan apretados a la pieza roscada mediante una herramienta especial, y cuando hay que aflojar o apretar, se hace con la tuerca.

Tornillo pasante Es un tornillo que atraviesa las piezas a unir sin roscar en ninguna de ellas. La sujeción se efectúa mediante una tuerca y una arandela.

Tornillo prisionero El tornillo prisionero es una varilla roscada por un extremo. No tiene cabeza sino una ranura. Su colocación se realiza entre la tuerca y el tornillo, taladrando previamente y luego, roscando.

Tuerca La tuerca es el elemento que, junto con el tornillo, sirve para sujetar piezas. Su forma 1 exterior es diversa y la parte central lleva un agujero roscado dentro del cual se introduce el tornillo con igual tipo y paso de la rosca.

Entre las tuercas, las más empleadas son las hexagonales. Hay tuercas especiales para uniones desmontables frecuentes y que no conviene usar herramientas para el desmontaje. Son las llamadas tuercas mariposa.

En los tornillos sólo se acota el diámetro exterior del mismo guardando relación las demás medidas con dicho diámetro.

• El diámetro de la cabeza del tornillo y el de la tuerca es el doble del diámetro del vástago y de los lados del hexágono de la tuerca.
• La altura de la cabeza y tuerca es igual a 7/10 del diámetro del vástago.
• Para ejecutar la presente lámina se tomará la dimensión del diámetro y, con las fórmulas dadas, se trazarán las demás dimensiones.
• Los radios indican los centros para representar los arcos correspondientes.

4. Uniones

Uniones Fijas Ya conocemos cómo se efectúa la sujeción de piezas por uniones desmontables. En el presente objetivo, como lo anunciamos, vas a estudiar lo referente a uniones permanentes y fijas de piezas metálicas. Recuerda que en mecánica las piezas pueden unirse por uniones desmontables, las cuales se pueden armar y desarmar sin que se modifique el tipo de unión; o también mediante uniones fijas, las cuales es imposible desmontar sin destruir algunos de los elementos de unión. Los medios de unión fija, fundamentalmente usados hoy día, son: las uniones por roblones o remaches, y la soldadura. Verás en qué consisten ambos sistemas y cómo es su representación gráfica. Los explicamos en el mismo orden.

Uniones con roblón Roblón El roblón o remache es un elemento destinado a unir de una manera fija, dos o más piezas. Está formado por una cabeza y vástago. Esto es si se considera el roblón aislado, el roblón en bruto, porque durante la operación del remachado se forma también en el extremo opuesto del vástago otra cabeza, la de cierre. El tamaño del roblón debe adaptarse a las piezas a unir cuyo espesor total constituye el espesor de cosido.

Uniones roblonadas Si bien el roblonado ha sido desplazado en la mayoría de los trabajos mecánicos por la soldadura, todavía se emplea, debido a su bajo costo y confiabilidad. Son muchos los productos y estructuras de pequeño y gran tamaño que utiliza ese tipo de elemento de unión. Podemos citar: las tijeras de mano, los compases, navajas y otros utensilios que se unen entre sí por medio de roblones para que puedan girar. También se roblonan firmemente las planchas, chapas, los perfiles formando las uniones llamadas nudos en cerrajería, construcciones metálicas, estructuras, puentes, grúas y calderas de vapor.

Ejecución del roblonado El proceso de trabajo durante el roblonado es laborioso y difícil. Las fases de la ejecución son varias: trazado y taladro de los agujeros que han de ser de diámetro algo mayores que los del vástago del roblón; ajuste de las piezas entre sí; escariado de los agujeros que no coinciden; formación de la cabeza de cierre…Esta última fase requiere pericia. Se ajusta el roblón al agujero y después, por medio de diversos martillazos aplicados perpendicularmente al comienzo y luego oblicuamente, se da una primera forma a la cabeza de cierre. La forma definitiva, por lo general redonda, se imprime con un instrumento llamado buterola.

Se puede roblonar en frío o en caliente; pero ambos sistemas son igualmente trabajosos. En parte, se facilita la operación empleando martillos neumáticos (accionados por medio de aire comprimido) para formar las cabezas de cierre. A nivel de industrias mayores se recurre a máquinas especiales de remachar con dispositivos automáticos.

5. Tipos corrientes de reblones

Atendiendo a la forma de la cabeza:

• Roblón de cabeza redonda,
• Roblón de cabeza avellanada,
• Roblón de cabeza de sebo,
• Roblón de cabeza aplastada

Clases Según el diámetro del vástago y según su empleo:

1. Roblones de diámetro inferior a 10 mm. Se usan para unir chapas. Se remachan en frío, y estas uniones sólo pueden soportar débiles esfuerzos.
2. Roblones de diámetro superior a 10 mm, Se remachan en caliente y se utilizan:

• En construcción de calderas. En éstas las juntas tienen que ser no sólo resistentes sino herméticas para evitar las fugas del fluido a presión en ellas contenido.
• En estructuras metálicas. Estos tipos de roblones remachados deben soportar esfuerzos importantes en columnas, puentes, grúas, cubiertas eje edificios, etc.

Roblonaduras Las uniones remachadas, recubriendo una chapa sobre otra, reciben el nombre de roblonaduras por solapa. Según la disposición de los roblones pueden ser de remachado sencillo, dispuestos en una fila "1" o dobles, sea en forma paralela como en zigzag dispuestos en dos filas, "2" o también en varias filas dispuestos en cadena "3". En las roblonaduras dobles se disponen las chapas de unión por varias caras.

Representación gráfica de los roblones Los roblones no se dibujan en sección longitudinal sino como lo indica la figura. En la vista lateral, que sigue la dirección de los ejes, se representan como si a los roblones se le hubiera arrancado la cabeza, es decir, mediante un círculo rayado. En los dibujos a escala pequeña, se prescinde del rayado.

Símbolos para roblones en construcciones metálicas La tabla de símbolos que se presenta a continuación ha sido normalizada internacionalmente y es suficientemente explícita. Sólo aclaramos que, cuando indica los símbolos para cabezas embutidas, se refiere a cabezas de la parte superior o inferior cuya correspondencia es siempre una cabeza distinta, inferior o superior respectivamente.

Soldadura La soldadura es otro sistema de unir piezas de manera fija e íntima, de tal modo que no se pueden desarmar o desmontar sus elementos constitutivos. Soldar es unir piezas metálicas de la misma o semejante composición hasta formar una sola pieza. La soldadura se puede realizar con aportación o adición de un material que suele ser de la misma naturaleza que las piezas a soldar o también sin aportación de material. La resistencia y cohesión que asegura la soldadura es igual o superior a la del metal de base. Cuando el metal de aportación es distinto del metal de base se le llama soldadura heterogénea, y cuando es igual o muy similar, soldadura homogénea.

Procedimientos de soldadura Las variedades más importantes para soldar son:

• Soldadura blanda y fuerte.
• Soldadura autógena.
• Soldadura eléctrica.

6. Soldaduras

Blanda y soldadura fuerte Consisten en la aportación de un metal o aleación fundidos que se deposita entre las superficies. Si el metal o aleación aportada funde a temperatura inferior a 450 0 se llama soldadura blanda. Cuando la temperatura para calentar el material de aportación supera los 4500, se llama soldadura fuerte. Las aleaciones más usadas para soldadura blanda son las de estaño y plomo. Este tipo de soldadura se emplea en latonería; en uniones de escasa resistencia, y es también la soldadura clásica de las conexiones eléctricas. Los materiales de aportación para la soldadura blanda se suministran en forma de barras o alambre de tubo, pero a veces también en forma de granos. Al realizar soldaduras blandas se emplea generalmente un soldador y lámpara de soldar para calentar la parte que se suelda y para fundir el material de soldadura.

La soldadura fuerte emplea cobre y aleaciones de cinc o plata. Es más resistente y menos sensible a la temperatura que la soldadura blanda.

Para calentar el sitio a soldar se utilizaba antes la lámpara de soldar de gasolina. Hoy día está generalizado el empleo de la alta temperatura del dardo de soplete de soldar.

Soldadura autógena o por fusión mediante gas Con este procedimiento para soldar se unen piezas llevando para ello el material en la zona que se suelda al estado de fusión y añadiendo un material de aportación (alambre o varillas de soldar) también fundido y del mismo tipo que las piezas a unir. Para calentar el material se utiliza un mechero o soplete de soldar. El gas combustible, que es por lo general el acetileno, se produce en gasógenos especiales. Para el proceso de combustión es necesario también el oxígeno que se suministra en botellas de gas a presión. Las llamas de acetileno y oxígeno pueden llegar a una temperatura de 3.200°C. Por el empleo de estos gases se le ha dado al soplete el nombre de soplete oxiacetilénico. El mismo dosifica y mezcla los dos gases que producen, al salir por el orificio de la punta, la llama de altísima temperatura.

Soldadura eléctrica por arco En este procedimiento de soldadura se emplea el calor de un arco eléctrico para la fusión del material en el sitio que se quiere soldar. El arco se produce o salta entre dos conductores algo separados de polaridad distinta. Una de los polos está constituida por las mismas piezas a soldar conectadas en circuitos eléctricos y el otro polo, por el metal de aportación. Ambos están conectados a una fuente de energía eléctrica o generador. Cuando se establece el arco eléctrico la temperatura se eleva en la zona por encima de 3.000° C. El calor provoca la fusión de las partes de la junta a soldar y la unión se consigue mediante el goteo del material de la varilla de aportación en forma de líquido en la rendija de la junta. El depósito de metal, que durante la operación de soldadura deja la varilla sobre la superficie de la pieza, se denomina cordón. Éste es el proceso de soldadura más comúnmente usado y se emplea principalmente, para unir entre sí piezas de acero.

Soldadura eléctrica por resistencia En la soldadura por resistencia se hace pasar una corriente eléctrica de alta intensidad a través de los metales y en el punto de la soldadura. La resistencia de los metales a la corriente es suficiente para fundir el metal en el punto de unión, produciéndose, así, la soldadura de las piezas.

Soldadura eléctrica por puntos Para este procedimiento se emplea una máquina adecuada. El metal se coloca entre los electrodos de la máquina y, presionando una palanca o pedal, la corriente pasa a través del punto de metal colocado entre éstos. La soldadura por puntos ha adquirido una gran importancia industrial en todas las aplicaciones de chapa fina como en la industria automotriz, electrodomésticos, juguetería, etc.

Junta soldada Se entiende por junta soldada la zona en la que las piezas se unen por soldadura. La finalidad de la soldadura puede ser:

• Aumentar la longitud de las piezas, como en la junta a tope.
• Aumentar el espesor, como en las juntas paralelas.
• Obtener derivaciones, refuerzos, formas complejas, como en las juntas en cruz, oblicuas, angulares y múltiples.

Estos tipos de juntas y otros más se pueden observar en la siguiente tabla donde se aprecian: el nombre de la junta, el símbolo y la colocación de las piezas a unir.

Cordón de soldadura Llamase cordón de soldadura al elemento que une las piezas en la junta de soldadura. Está formado por el material fundido de las piezas más el material de aportación, cuando lo hay. Al cordón de soldadura también se le llama costura.

Clases de cordones Las clases de cordón se determinan por la posición y por la forma de preparación de las piezas que es necesario hacer antes de realizar la junta soldada.

Algunos de los cordones más comunes son: El cordón a tope. Éstos son los que se emplean en las juntas a tope.

Pueden ser:

• En forma de I (Fig.1)
• En forma de Y (2)
• En forma de X (3)
• En forma de U (4)
• Y otros más.

El cordón angular, que se emplea en las juntas en T y en las juntas angulares, puede ser:

• Angular sencillo (5)
• Angular doble (6)
• De canto o exterior (7), según estén en un solo ángulo, en ambos o en los extremos

Sección de un cordón Hay que distinguir tres tipos de cordones según su sección recta: Cordón reforzado, Cordón plano, Cordón aligerado. Representación de la soldadura en los dibujos La soldadura puede representarse en forma gráfica, en forma simbólica e, incluso, en representación mixta que es una mezcla de ambas.

Representación gráfica Se llama así a la representación en la cual la junta soldada, vista en sección aparece, con el cordón o costura en su verdadera forma: en la vista longitudinal la junta se representa por una línea continua ancha, y encima el signo de cordón y otros datos adicionales o cifras.

Representación simbólica Tanto en la sección como en la vista se representa la junta con una línea ancha. El símbolo de la soldadura se coloca en una línea de referencia que puede terminar en una flecha tocando a la junta, o no. Para indicar la continuidad de los cordones se añade a la línea representativa de junta en la vista longitudinal, unos pequeños arcos. Cuando en los cordones angulares se quiere indicar que la sección del cordón es liso, reforzado o aligerado, se coloca al lado del triángulo una línea que representa la forma del cordón o bien en la verdadera forma deseada.

7. Bibliografía

HERNÁNDEZ, Rafael. Dibujo Técnico 9. Editorial Salesiana, S.A.

Autor:

TSU. Nerza Carolina Lobo Vivas