CLASIFICACIÓN DE LAS UNIONES

Unir es uno de los problemas básicos en ingeniería, las piezas básicas siempre se integran formando piezas más complejas. Podemos decir que las piezas se pueden unir o vincular entre si, de una manera que de acuerdo a una clasificación simple, que denominaremos: uniones condicionales o uniones sólidas. Pero a través de un análisis más profundo se determina que las uniones pueden ser: Desmontables y no desmontables.

UNIONES DESMONTABLES son aquellas cuyos vínculoes entre piezas son tal que para el desmontaje de éstas, basta contar con herramientas simples del taller, como lo son: llaves fijas de boca o regulables, pinzas, destornilladores, martillos, etc. Pueden tener un mov relativo entre las piezas; o ser del tipo fija desmontable. Es decir utilizan elementos roscados, chavetas, lenguetas, pasadores y seguros elásticos.

UNIONES NO DESMONTABLES con vínculos sólidos; las piezas involucradas no pueden ser desmontadas sin producir la rotura del vínculo, los casos típicos son las uniones remachadas y por soldaduras. Es decir utilizan soldaduras, remaches y ajustes muy forzados. Estas uniones, si se separan, implican daños en la zona de unión.

Las uniones remachadas, ya casi no son empleadas, se utilizan en casos muy puntuales en la actualidad, con materiales disímiles solamente y donde no es posible otro método de unión. Por ser el remachado un proceso de unión poco conveniente, por su costo de proceso, su construcción resulta poco económica, pesadas y de lenta ejecución.

UNIONES ATORNILLADAS

De acuerdo con las múltiples aplicaciones podemos agrupar a los tornillos en 2 grandes grupos:

A: Tornillos de fijación             B: Tornillos transmisores de movimiento

Lógicamente cada tipo debe reunir ciertas características en su rosca para cumplir su cometido, para poder analizar estas características debemos definir:

ROSCA: Es un prisma de sección uniforme (cuadrada, triangular, trapezoidal, etc.) enrollado en forma de hélice sobre la superficie cilíndrica. La hélice puede ser derecha o sea que avanzando sobre ella se gira en sentido horario o izquierda o sea que avanzando sobre ella se gira en sentido antihorario

PASO: Se denomina paso de la hélice la distancia recorrida paralelamente al eje del tornillo en una vuelta y lo designaremos con la letra «p».

Si tomamos un tornillo cilíndrico de diámetro «d» lo desplegamos según una generatriz tendremos un triángulo de altura «p» y de base igual π.d la diagonal forma con la base un angulo alfa llamado ángulo de la hélice.

La rosca puede ser de un filete o de mas de un filete o hélice; en el primer caso distinguimos un solo paso, en el segundo caso debemos distinguir el paso de la hélice entre 2 filetes consectutivos (paso aparente) que es el que debe estar indicando en el plano; y el paso real o avance que posee el tornillo o tuerca en una revolución

DIÁMETRO MAYOR: Es el diámetro máximo de una rosca; reemplaza al término «diámetro exterior» aplicado a la rosca de un tornillo y al término «diámetro de fondo» aplicado a la rosca de la tuerca.

DIÁMETRO MENOR: Es el diámetro mínimo de una rosca; reemplaza a los términos «diámetro del núcleo» o de fondo aplicado a la rosca del tornillo y al término «diámetro interior» aplicado a la rosca de la tuerca

DIÁMETRO DE FLANCO: Es el correspondiente a la altura media del filete. Cuando en un tornillo hablamos de ángulo de la hélice nos referimos al correspondiente al diámetro medio

SISTEMAS DE ROSCAS DE FIJACIÓN

SISTEMA WHITWORTH: Se lo llama tmb sistema inglés. La relación entre paso y diámetro nominal es lineal y se expresa por:

p=0,08 d+1mm

La rosca está engendrada por un triángulo isósceles cuyos lados iguales forma un ángulo de 55 grados.

El ángulo α de la hélice es variable con el diámetro según se deduce de: tg α= p/ π.d

La principal desventaja lo constituye el hecho de que a medida que crece el diámetro, el paso crece en forma desproporcionada lo que trae como consecuencia un debilitamiento del núcleo del tornillo en proporción al diámetro exterior.

El sistema whitworth descrito es para uniones estancas o sin juego. Cuando se busca mayor facilidad de montaje que emplean roscas con juego u holgura esto se consigue simplemente achaflanando la ariste del filete tanto en el tornillo como en la tuerca en un valor igual p/13 y manteniendo redondeado el fondo del filete.

p= 25,4/N      N: Número de filetes por pulgadas

                     P: Paso en mm

En la rosca whitworth en vez de dar el valor del paso se expresa el número de hilos o filetes de rosca que hay en una pulgada de longitud de rosca.

SISTEMA SELLERS: Fue ideado en 1864 por el americano Sellers. Toma como triánguo generador uno equilátero (ángulo en el vértice de 60grados) y en vez de redondear las aristas y el fondo, presenta filetes achaflanados tanto para el tornillo como la tuerca. La relación entre el paso y el diámetro del tornillo responde a una ley parabólica cuya expresión es:

Se corrige así el defecto que presenta la rosca Whitworth pues no existe crecimiento exagerado de «p» con respecto al diámetro.

SISTEMA INTERNACIONAL: Fue adoptado en Zurich en 1898 basado en las experiencias de Whitworth y Sellers. Tiene como la Sellers un triángulo equilátero para su generación (ángulo de 60). Presenta la arista chaflanada y el fondo redondeado tanto en el tornillo como en la tuerca. La ley que vincula al diámetro mayor (M), «D.M.» con el paso «p» es parabólica y se expresa por la relación:

OTRAS CONSIDERACIONES SOBRE UNIONES ROSCADAS

La rosca no permite el centrado exacto; cuando esto es necesario se recurre al apoyo de la parte cilíndrica lisa. (fig 12 y 13)

En la figura 14 como en otros similares habrá que evitar que la pieza que se introduce, quede impedida de avanzar por una longitud roscada insuficiente, por un saliente o una superficie mal dispuesta.

Si no se requieren centrado la pieza roscada se diseña como muestra la fig 15. Si es necesaria una cupla significativa en el armado, la pieza llevara ranueras longitudinales en la periferia, o agujeros en la cara frontal, como se indica en la fig 16 a y b, para el uso de herramientas especiales.

Si hay posibilidad de vibraciones o trepidaciones, se habrá de disponer de un elemento de seguridad. Traba o seguro, que impida el desplazamiento o aflojamiento de la pieza roscada, tal como muestra la fig 15, una pequeña chapa doblada en «L» fijada a la otra pieza con un tornillo, encaja en una ranura de la pieza roscada e impide su giro, el tornillo a su vez debe ir asegurado con un punto (fig17). La pieza que debe ser desmontada con cierta frecuencia se diseña generalmente con unión abulonada o roscada. Es una unión segura, de fácil armado y desmontado, y los bulones gastados o deteriorados son fácilmente reemplazados. Los agujeros para el pasaje tienen un diámetro mayor que el tornillo; para este caso el centrado que se acopla se efectua a través de la faja circular maquinada que encaja en la otra zona, también usinado.

La distancia «a» mínima entre eje geométrico del agujero y la cara exterior de la pieza inferior es de 0,86 M+R. Es necesario también considerar la tolerancia de fundición. Conviene a veces el empleo espárragos, como el de la fig 19, un extremo encaja en el agujero ciego roscado y el extremo libre recibe la tuerca que apretará la pieza superior.