Procediments de fabricació/Unió

Unió de Peces

del llibre Procediments_de_fabricació

Unions desmuntables

Les unions desmuntables, són un mètode d' unió entre diversos elements, de forma temporal, a diferència de la soldadura, qué uneix permanentment. Aquestes unions entre elements, es duen a terme amb tres elements claus com el caragol, la femella i la volandera,entre altres.

Cargol

El cargol prové de la màquina simple i es més conegut com pla inclinat, però té més aplicacions a part d'aquesta, com és la unió de diversos elements.

Un cargol té nombroses característiques i parts ben diferenciades:

Diàmetre exterior del cap : Expressat en mm i s' utilitza per diferenciar el cargol (pel seu calibre).
Rosca: la rosca és externa (com mostra la imatge), aquesta quan s' introdueix a l' altra part s' enganxa i permet la subjecció gràcies a la rosca interna.
Pas de la rosca (externa): és la distància que hi ha entre dues crestes successives, s' expressa en mm.
Sentit de la rosca: determina si la rosca és a dretes o és a esquerres.
Longitud de la tija: és la part llisa què tenen alguns caragols entre el cap o cabota i la rosca
Cap o cabota: És la part més superior del caragol. És una de les tres formes de classificació dels caragols ( segons el cap, segons el mètric del cargol i segons la llargada).

Els caragols, com ja he esmentat abans, es poden classificar segons tres criteris, segons la seva llargada, segons el mètric dels caragol i segons la forma de la cabota o cap.

La classificació segons la seva llargada és important a l' hora de ficar el caragol a una superfície prima, on hem de saber la llargada per tal de que el caragol no traspassi la superfície. Encara que, els caragols tenen mesures normalitzades que varien de 5 en 5mm segons el seu diàmetre. Si aquestes mesures fossen petites o grans, es realitzen a mesura.

La classificació segons el seu mètric del cargol, fa referència al diàmetre, aquest està normalitzat i va des de M3 fins a M30. Aquestes normalitzacions com les de la llargada estan recollides per normes DIN.

La classificació respecte al seu cap o cabota, respon a dos necessitats, la primera, adequar el cap a la ferramenta que es vol emprar per a la unió caragolada, evitant així, una deformació o trencament en la seva unió. La segona necessitat, és de seguretat, així s' assegura la unió i es dificulta la manipulació de personal no acreditat. Com que n' hi ha caps que no es poden obrir amb un tornavís convencional.

La classificació de caragols segons el seu cap o cabota (Fig. 1.02) permet distingir els caps en cinc tipus: cap hexagonal (a), cap rodó (b), cap cilíndric (d,g), cap avellanat (c, f), cap Allèn (e). Aquests caps són manipulats per diferents ferramentes o distints accionaments: el primer cap s'ajusta amb l' ajuda d'una clau anglesa o clau hexagonal, mentre que els caps (b, c i d), la seva manipulació es mitjançant un tornavís pla o també anomenat Parker (pel seu descobridor). El cap (e), es manipula amb una clau Allèn, el cap (f), es manipula amb un tornavís d' estel o també anomenat Phillips. I per últim, el cap (g), té un accionament manual, no fa falta cap tipus de ferramenta. Sol ser utilitzat en zones restringides i per donar rapidesa.

Existeixen diversos aparells, normalment electrònics què s' encarreguen de caragolar els caragols, entre aquests destaquen el tornavís elèctric i nombrosos aparells derivats d'aquest, però existeix un aparell manual recomanat, la clau dinamomètrica, aquest aparell aconsegueix l'estrenyiment ideal o també anomenat par d' estrenyiment. Els parells d'estrenyiment es calculen al 85% del límit elàstic del cargol en funció de les dimensions i qualitats que tingui.

Cargol passant

Caragol passant amb femella, el caragol passant travessa les peces i la femella s'enrosca en la part del caragol que sobreïx.Caragol d'unió, s'enrosca en una de les peces que cal unir.Enroscant, les dues peces roscades que s'uneixen entre si.

Cargols d'unió

Femella

La femella o també anomenades rosca, és la part que junt amb el cargol formen la unió caragolada Per tant, les característiques d'aquestes dues parts han de ser iguals, per poder assegurar la unió caragolada.

La femella té característiques visibles què les defineixen, entre aquestes destaquen, el pas de rosca, el diàmetre nominal, la inclinació de la rosca o la geometria que té el filet:

El pas de rosca: és la distància que existeix entre dos filets, quan s' efectua un gir de 360°, el caragol s' endinsa tota la distància que té el pas.
El diàmetre nominal: és el diàmetre major (des d'un fons a un altre oposat) de la femella.
La inclinació de la rosca: l' enrotllament del filet del caragol, determina el sentit i per tant la inclinació, si aquest comença d' esquerra a dreta, la rosca serà dreta (és la més comú), mentre que si comença de dreta a esquerra, la rosca serà d' esquerres.

La geometria del filet: aquesta geometria diferència les rosques per la disposició dels filets existeixen molts tipus, entre aquests destaquen: rosca quadrada, de dent de serra, trapezial, triangular, rodona, ACME mètrica , entre altres.

Rosca ISO mètrica

La rosca ISO mètrica és una de les més importants, aquesta igual que els caragols està normalitzada per facilitar el seu ús. La norma ISO 261. La rosca ISO mètrica està basada en el Sistema Internacional (SI) i les seves característiques són:

La secció del filet (caragol) forma un angle de 60º.

El fons de la rosca està arrodonit. Mentre que, les crestes estan truncades.

El costat del triangle és igual al pas, per tant, es forma un triangle equilàter.

El filet forma un angle de 60º.

La nomenclatura d'aquesta rosca , és la següent: M14 x 3 (per exemple), on M significa mètrica, 14 és el diàmetre nominal en mm; 3 és el pas nominal, en mm.

A més de la rosca ISO mètrica, la rosca Whitworth és molt reconeguda internacionalment, la va inventar l' enginyer Joseph Whitworth, actualment s' ha deixat de produir però es fabrica per al manteniment de maquinària vella. Aquesta rosca té els filets més gruixuts, i formen un angle de 55º, a diferència de la rosca mètrica, que formava un angle de 60º.

Les femelles igual què els caragols, estaven fets per diferents materials, segons la seva aplicació. Per exemple, no s' utilitzarà el mateix material per a un caragol d'una pròtesi (titani quirúrgic), que per un caragol d'un armari de fusta.

Espàrrecs

Presoners

Volanderes

La volandera és una peça generalment amb forma anular1, feta d'acer dolç, les seves dimensions han de ser majors que el cargol i la femella. Així la volandera aïlla les parts, evitant :

El aixafament de les peces, quan les peces que es volen unir mitjançant una unió caragolada són molt tous. L' ajustament incorrecte de la unió caragolada en una superfície irregular. El ratllament de la superfície per part d'un dels elements de la unió caragolada. El trencament de la cabota del caragol, quan es vol augmentar la superfície de subjecció. I el més important, evita el contacte directe entre dos elements, evitant així una possible corrosió. La volandera també realitza una funció clau en les unions, ja que evita pèrdues, és a dir, impermeabilitza.

Les volanderes són de diversos materials, les més utilitzades són d' acer dolç, com mostra la, però també es fabriquen de plàstic o d' altres materials, sempre adequant-se a l' aplicació que va destinada. Per altra banda, la forma també es variable, les més usuals són planes, però també n' hi han volanderes cilíndriques, dentades o de pressió. Totes aquestes estan regulades per normatives vigents, aquestes són les característiques d' algunes:

Volanderes planes: són molt comunes. Dins d'aquest grup, es diferencien les planes normals, planes amples o planes gruixudes; la diferencia entre aquestes tres és el gruix que tenen i l'amplada. Totes tres, són planes. Aquestes volanderes estan normativitzades per la norma DIN 125; DIN 9021 ; DIN 433 respectivament.

Volanderes de pressió: aquest tipus s' encarrega de fer pressió i ajustar els dos elements per assegurar així la perfecta unió sense pèrdues. La volandera Grover és la principal volandera de pressió, l' elasticitat és la seva principal característica. Aquesta està regulada amb la norma DIN 127.

Volanderes dentades: com el seu propi nom indica estan dotades de dents. Poden tenir el dentat extern, o intern, anomenades amb forma d' “A “i de “J” respectivament. Normativitzades per la norma DIN 6798A i DIN 6798J, respectivament.

Volanderes de Belleville, la funció que tenen aquestes volanderes és donar pressió permanent a la unió entre un caragol i una femella amb l'objectiu de perdre pre-càrrega, així les parts queden fixes apesar de vibracions o efectes com la corrosió.

Perns

Es denomina pern a una peça metàl·lica, normalment d'acer o ferro, llarga, cilíndrica, semblant a un cargol però de més grans dimensions, amb un extrem de cap rodona i un altre extrem que acostuma a ser roscat. En aquest extrem es cargola una xaveta, femella, o rebló, i permet de subjectar una o més peces a una estructura, per regla general de gran volum.

Amb la popularització de la venda de mobles desmuntats per al seu acoblament per l'usuari, s'han investigat nous mecanismes que faciliten el muntatge. El pern amb capsa excèntrica és un mecanisme que permet una forta subjecció als mobles d'aglomerat de fusta sense necessitat d'eines especialitzades, només requerint un tornavís o clau Allen. Per al seu muntatge, el pern s'introdueix manualment en la peça amb la rosca. La capsa excèntrica s'encaixa en un orifici de l'altra peça. En superposar ambdues peces i cargolar l'excèntrica, les peces queden fortament subjectades.

Passadors

Quan els esforços són petits , es poden substituir aquestes falques per passadors o clavilles, una de les formes més senzilles i antigues que es coneixen. Els passadors són elements de fusta o metall de secció cilíndrica o cònica que s'introdueixen en un forat que travessa les peces que es volen unir

Clavetes

Són petits elements , de forma prismàtica i cilíndriques , generalment d'acer emprades principalment per a efectuar unions fixes , però fàcilment desmuntables, d'elements sobre els eixos o també anomenats arbres. Van ubicades dins uns rebaixos o entalles d'una geometria determinada fets a l'eix i al forat. La unió es fa mitjançant la pressió usant el efecte cua o degut a una determinada forma que bloqueja l'element.

Clavetes transversals:

S'utilitza per a transmetre petites potències i poden transmetre a més del moment de torsió entre el elements que uneixen,traccions o compressions axials.El seu ús es redueix a volants accionats manualment i màquines de petita potència.La seva forma geomètrica s'assembla a la d'una falca, té un costat recte i per l'altre una inclinació de l' l al 5 %.Aquesta geometria evita la debilitació de la peça . Ara bé quan els esforços són petits , es poden substituir aquestes falques per passadors o clavilles, una de les formes més senzilles i antigues que es coneixen. Els passadors són elements de fusta o metall de secció cilíndrica o cònica que s'introdueixen en un forat que travessa les peces que es volen unir.

Clavetes longitudinals:

És un prisma d'acer en forma de cunya de secció rectangular amb una inclinació de 1:100 en la cara superior. Pot tenir els extrems arrodonits (forma A) o rectes (forma B). Lóbjectiu d'aquesta claveta és la de transmetre un parell de gir i al mateix temps assegurar la immobilitat axial de les peces que uneixen.La forma permet ser colpejada amb un martell La pressió es elevada (1200 kp/cm2) el que fa que no llisquen les peces. Si per alguna raó la claveta no por portar inclinació , un cop ajustada i per evitar el desplaçament axial , aquesta es fixa amb caragols.

També podem trobar diferents tipus de clavetes longitudinals com:

La claveta longitudinal amb cap : és un prisma d'acer en forma de cunya també de secció rectangular, però aquesta es diferència por que té un cap en un dels seus extrems per a facilitar el seu muntatge i la seva extracció.

La claveta longitudinal plana : es també un prisma d'acer en forma de cunya amb la mateixa inclinació.. però aquesta es diferència en que per el muntatge d'aquesta no es practica un claveter en l'arbre, mecanitzant en el seu lloc un rebaix per a aconseguir un seient pla sobre el qual es troba la claveta.

I per últim trobam la claveta longitudinal de “mitjacanya” : amb les mateixes especificacions que les altres clavetes però la superfície inferior de la claveta es cilíndrica, fent assentar la mateixa directament sobre la superfície cilíndrica de l'arbre motriu, d'aquesta forma no serà necessari mecanitzar un claveter en el arbre per posar la claveta.

Llengüetes

Altre tipus de claveta que permet el desplaçament axial de les peces acoblades sense deixar de transmetre el parell de gir. La cara superior de la claveta no pot tocar l'entalla del cub Una altra varietat de clavetes són les llengüetes rodones o woodruff: Una llengüeta Woodruff es un segment de disc pla amb un fons que pot ser pla o rodó. Se li especifica sempre mitjançant un nombre, el dos últims nombres indiquen el diàmetre nominal en octaves de polsades, mentre que els nombres que precedeixen als últims donen l'amplada nominal en trenta-dosens de polsada. Evidentment , l'entalla ha de tenir la mateixa forma, aquesta mena de clavetes s'utilitzen per a suportar esforços petits

Guies

Eixos estriats

Es denominen eixos estriats als eixos als quals se'ls mecanitza unes ranures en la zona que te per a acoblar-se amb un engranatge o altres components per a donar major rigidesa al acoblament que la que produeix una simple claveta. Aquestos eixos estriats no són en si un engranatge però la forma de mecanitzar-los és similar a la que s'utilitza per a mecanitzar engranatges i per això es formen part d'aquest apartat.Els eixos estriats s'acoblen als forats d'engranatges o altres components que siguin mecanitzats perquè el seu acoblament sigui adequat. Aquest sistema de fixació és molt robust. S' utilitza en engranatges de caixes de velocitats i en paliers de transmissió.La norma que regula les dimensions i format dels eixos estriats és la DIN-5643.

Altres elements

Unions elàstiques

Les molles i les unions elàstiques es fan servir per absorbir energia o com a càrregues de xoc, com a element motor o font d'energia i per produir una força o pressió.Una molla és un operador elàstic capaç de mantenir energia i desprendre's d'aquesta sense sofrir deformacions permanents quan acaben les forces o la tensió sotmeses. Segons la seva forma geomètrica fan una funció diferent:de tracció,compressió,torsió,d'espiral , els de ballesta i els de goma sintètica. La seva denominació UNE és de F-1430a l' F-1460.Els materials emprats en la fabricació de molles és molta variada i no ha de ser precisament de caràcter metàl.lic, pot ser de goma …

Molles de tensió o tracció

Suporten exclusivament forces de tracció i es caracteritzen per tindre un ganxo en cada un dels seus extrems, de diferents estils: anglès, alemany, català, giratori, obert, tancat... Aquestos permeten muntar els ressorts de tracció en totes les posicions imaginables. Està enrotllat helicoïdalment.El fabricant d'aquest tipus de molles dona una determinada tensió de compressió inicial a la molla.

Molles de compressió

Molla de compressió

Aquest tipus de molls tenen la mateixa geometria que els altres, però estan fets pera suportar esforços de compressió,per a suportar millor la càrrega solen tenir els extrems plans.

Molles de torsió

Molles sotmeses a esforços de torsió.Els seus extrems són diferents per a facilitar aquesta torsió

Molles de ballesta

Tipus de molla compost per una sèrie de làmines d'acer, superposades, de longitud decreixent. Actualment, s'usa en camions i altres vehicles pesats . La fulla més llarga s'anomena mestra i entre les fulles es troba una fulla de zinc per a millorar la seva flexibilitat.

Molles d'espiral

La finalitat d'aquestes molles és acumular o esmorteir un moment de gir d'un eix que està unit per l'extrem interior de la molla , mentre que l'altre extrem es troba unit a una bancada o suport.S'apliquen en els recollidors de les cintes o per acumular energia en els mecanismes amb corda com són els rellotges o les joguines de corda.

Molles de goma

Aquest tipus de molles tenen la mateixa estructura que els altres , però té la peculiaritat del seu material, al estar fet de goma sintètica evita les vibracions ,esmorteix els xocs i la característica més important és que redueix considerablement el pes del mecanisme on s'empri, ja que la goma pesa molt menys que qualsevol altre de tipus metàl.lic.

Unions Fixes

Les unions fixes són aquelles unions d'elements o peces les quals no es poden separar sense que es deteriorin o es produeixi la ruptura de l'element d'unió.

Normalment, s'utilitzen quan la unió ha d'aguantar esforços mecànics importants, com en l'estructura d'una grua o el xassís d'un cotxe.

Les més importants són les soldades i les reblades, però també n'hi ha d'altres, com ara els adhesius.

Rebladures i reblons

La reblada és un tipus d'unió fixa que s'utilitza quan s'han d'unir peces planes de poc gruix que no admeten la soldadura o peces en les quals les soldadures podrien provocar tensions internes en el material i deformar-lo.

Per això es fa servir el rebló, un element d'unió mecànica permanent el qual consisteix en una tija cilíndrica llisa amb un cap en forma de casquet esfèric a un extrem. Aquest, s'introdueix en uns forats fets prèviament en les peces a unir.

El procediment de reblar es pot fer automàticament, utilitzant un rebló especial que porta un eix en el seu interior amb l'extrem embotit i que és estirat endarrere.

Per altra banda, els caps dels reblons tenen diferentes formes. El seu material depèn de la força que hagi de fer la unió i pot ser molt divers, com ara d'acer suau, de coure i d'alumini.

Acostumen a ser d’acer suau al C, donat que és un material forjable, te bastant resistència i un gran allargament de trencament.

Les dimensions principals dels reblons son el diàmetre d i la longitud l. El diàmetre d es fixa per càlcul amb les formules que s’indiquen més endavant, però cal tenir en compte que el diàmetre resultant de les formules és en realitat el del rebló ja rematxat, que omple completametn el forat, per tant el rebló abans de ser col·locat ha de tenir un diàmetre d 1 mm inferior al de càlcul.

La longitud l depèn del gruix (Σe) de les peces a unir, i es triarà de forma que al ser col·locat s’ompli completament el forat i es pugui formar el cap de tancament.

Unió per ajustament a pressió

Adhesiu

L'adhesiu és una substància que pot mantenir units a dos o més cossos per contacte superficial. És sinònim de cola. La seva importància en la indústria moderna és considerable.

Encara que l'adherència pot obeir a diversos mecanismes de naturalesa física i química, com ho són el magnetisme o les forces electrostàtiques, des del punt de vista tecnològic els adhesius són els integrants del grup de productes, naturals o sintètics, que permeten obtenir una fixació de caràcter mecànic.

Soldadura

La soldadura és un procés de fabricació on es realitza la unió de dos materials, (generalment metalls o termoplàstics), usualment assolit a través de la coalescència (fusió), en la qual les peces són soldades fonent ambdues i agregant un material de farciment fos (metall o plàstic), el qual té un punt de fusió menor al de la peça a soldar, per a aconseguir un bany de material fos (el bany de soldadura) que, al refredar-se, es converteix en una unió fixa.

De vegades la pressió és usada conjuntament amb la calor, o per si mateixa, per a produir la soldadura. Això està en contrast amb la soldadura tova (en anglès soldering) i la soldadura forta (en anglès brazing), que impliquen el fosament d'un material de baix punt de fusió entre peces de treball per a formar un enllaç entre ells, sense fondre les peces de treball.

Soldadura tova

La soldadura tova consisteix a unir dos fragments de metall, sovint coure, ferro o llautó, per mitjà d'un metall d'aportació de baix punt de fusió (per sota dels 450 ° C) i per sota del punt de fusió dels metalls a soldar, normalment es fa servir un aliatge eutèctic composta en la seva majoria d'estany i plom.

Soldadura forta

La soldadura forta també coneguda en la terminologia anglesa com brazing, és un procés d'unió tèrmica en el qual el metall d'aporti, s'escalfa fins a la seva fusió fluint per capil·laritat entre la folgança que existeix entre els materials a soldar i unint les seves superfícies per atracció atòmica i mitjançant difusió.

Soldadura oxiacetilènica o autògena

La soldadura oxiacetilénica és la forma més difosa de soldadura autógena. En aquest tipus de soldadures no és necessari l'aport de material. Aquest tipus de soldadura pot realitzar-se amb material d'aportació de la mateixa naturalesa que la del material base (soldadura homogènia) o de diferent material (heterogènia) i també sense aporti de material (soldadura autógena). Si es van a unir dues xapes metàl·liques, es col·loquen una al costat de l'altra. Es procedeix a escalfar ràpidament fins al punt de fusió solament la unió i per fusió d'ambdós materials es produïx una costura.

Soldadura elèctrica

Soldadura per arc voltaic

Per a realitzar aquest tipus de soldadura es porta a terme el procediment següent s'induïx una diferència de potencial entre l'elèctrode i la peça a soldar, amb la qual cosa ionitza l'aire entre ells i passa a ser conductor, de manera que es tanca el circuit i es crea l'arc elèctric. La calor de l'arc fon parcialment el material de base i fon el material d'aporti, el qual es diposita i crea el cordó de soldadura.

Dins d'aquest tipus de soldadura, hi ha diversos subtipus:

Soldadura per arc manual amb elèctrodes revestits

Soldadura per elèctrode no consumible protegit

Soldadura per elèctrode consumible protegit

Soldadura per arc sumergit.

Soldadura per resistència

La soldadura per resistència implica la generació de calor passant corrent a través de la resistència causada pel contacte entre dos o més superfícies de metall. Es formen petits bassals de metall fos en l'àrea de soldadura a mesura que l'elevada corrent (1-1000 A) passa a través del metall. En general, els mètodes de la soldadura per resistència són eficients i causen poca contaminació, però les seves aplicacions són una mica limitades i el cost de l'equip pot ser alt.

Referències

Universitat del País Basc (castellà)

Tecnologia Industrial (castellà)

Universitat del País Basc (castellà)

Institut de Tecnologies Educatives (castellà)

Rebló

Soldadura (1)

Soldadura (2) (castellà)

Soldadura forta (castellà)

Soldadura oxiacetilènica (castellà)