Remaches y soldaduras de elementos de máquinas, Apuntes de Mecánica

¡Descarga Remaches y soldaduras de elementos de máquinas y más Apuntes en PDF de Mecánica solo en Docsity! UNIONES FIJAS y Desarmables Mi. ¿Qué son las uniones? Las uniones son elementos que unen las piezas que forman las máquinas, y se clasifican en dos tipos como veremos a continuación. 🞂 Son un tipo de unión muy usual, que se divide a su vez en: Las roscas Roscas Tornillo Tuerca Según posición de la hélice. Según forma del filete Triangula r Trapecial Redonda Cuadrada Número entradas Dos entradas Tres entradas Sentido de giro A derecha A izquierda Uniones desmontables Terminología de las roscas. Fig. Por el tipo de rosca puedes ser de rosca gruesa o rosca fina, También están las roscas ordinarias y roscas de grado Los resortes 🞂 De flexión 🞂 De espiral 🞂 De disco o diafragma 🞂 De torsión Diámetro Alambre Diámetro del d Muelle, D Longitud del Muelle, Lo Ángulo de la espira, a 🞂 Se llama remache a una pieza de sección transversal circular de acero dúctil forjado en el sitio para unir entre sí varias piezas de acero. El remache se fabrica con una cabeza especial, que se denomina cabeza manufacturada, instalada mediante una pistola remachadora la cual forma otra cabeza, durante la instalación. El proceso completo se llama remachado. DEFINICIÓN 🞂 El proceso de remachado pude ser realizado en caliente, normalmente para obras pequeñas realizadas en taller, o para remaches grandes (más de 1”) , o puede realizarse en frio, para remachados en campo (remaches de ½” a 7/8”). Inicialmente la cabeza de los remaches se conseguía a golpe de martillo, actualmente todo esta simplificado por el uso de maquinaria especial. 🞂 Para realizar el remachado primero se perfora la chapa a unir, se coloca el remache (frio o caliente) en la perforación y se conforma la otra cabeza, tal como se muestra en la figura de abajo. 🞂El calculo de uniones remachadas o atornilladas (empernadas) para su estudio, se basa en la teoría elemental de la cortadura. Cálculo resistente de piezas simples 🞂Si se trata de materiales metálicos, los medios de unión comúnmente empleados son remaches pernos y soldadura. 🞂Las uniones con pernos tienen poca aplicación, y las uniones por medios adhesivos se encuentran aún en fase experimental. Cálculo resistente de piezas simples 🞂 Las uniones remachadas se llevan a cabo mediante piezas denominadas roblones o remaches. 🞂 Un remache es un elemento de unión que está formado por una espiga cilíndrica llamada caña, uno de cuyos extremos tiene una cabeza esférica, bombeada o plana, llamada cabeza de asiento. Cálculo resistente de piezas simples 🞂 El diámetro d1 de la caña del roblón o remache se hace ligeramente inferior al diámetro d del agujero con objeto de facilitar la introducción del remache. Cálculo resistente de piezas simples 🞂 No obstante, en el cálculo consideraremos el diámetro d del taladro, pues se supone que después del remachado y enfriamiento posterior la caña del remache llena completamente el agujero. Cálculo resistente de piezas simples 🞂 Las uniones empernadas (atornilladas) se llevan a cabo mediante piezas denominadas pernos 🞂 Un Perno es un elemento de unión formado por una espiga cilíndrica llamada caña, uno de cuyos extremos tiene una cabeza de forma determinada, estando el otro extremo roscado. 🞂 La unión se forma introduciendo el perno en un agujero efectuado en las piezas a unir y colocando en el extremo roscado una tuerca con su arandela correspondiente. Cálculo resistente de piezas simples 🞂 Los pernos se clasifican en pernos ordinarios y pernos calibrados o de grado, según sus características geométricas y de colocación. 🞂 En los pernos ordinarios se permite un huelgo de hasta 1 mm entre el diámetro de la caña y el del agujero. 🞂 En los pernos calibrados ambos diámetros deben coincidir. Cálculo resistente de piezas simples 🞂 La elección del diámetro d de los elementos de unión es función del espesor mínimo de las chapas a unir. 🞂 Como orientación se recomienda tanto para roblones como para pernos que: expresando d y e en cm. Cálculo resistente de piezas simples 🞂La suma de los espesores de las piezas unidas será menor que 4,5 d para roblones y pernos ordinarios, y menor que 6,5 d para pernos calibrados. Cálculo resistente de piezas simples Cálculo resistente de piezas simples a) Fallo por cortadura. Si la tensión de cortadura en los remaches o pernos es superior a la tensión admisible tadm ( tensión admisible) del material de los remaches, la unión se rompería por la sección del remache sometida a cortadura. Cálculo resistente de piezas simples b) Fallo por aplastamiento. La unión podría fallar si un remache aplastara el material de la placa en la zona de contacto común, o bien, si el propio remache fuera aplastado por la acción de la placa. Cálculo resistente de piezas simples c) Fallo por rotura de la placa a tracción. En una pieza sometida a tracción, de una unión mediante remaches, se puede producir el fallo por rotura de la sección debilitada por los agujeros para los remaches. 🞂 No obstante, la comprobación de una determinada unión a estos dos posibles fallos no reviste ninguna dificultad. 🞂 Se utilizará la tensión admisible a tracción en el primer caso y la tensión admisible a cortadura en el segundo, tensiones en ambos casos referentes al material de la pieza que puede presentar esos fallos. Cálculo resistente de piezas simples 🞂Nos centraremos, pues, en el cálculo de las uniones remachadas o empernadas atendiendo a su posible fallo por cortadura de los remaches o fallo por aplastamiento. Cálculo resistente de piezas simples 🞂 Supongamos que deseamos unir dos chapas de espesores e1 y e2 mediante una fila de remaches o pernos y propongámonos calcular el número de ellos necesarios para que la unión resista la fuerza P. Cálculo resistente de piezas simples   🞂Si τadm es la tensión admisible a cortadura, el número mínimo nτ de remaches o penos que se precisarían para no sobrepasarla verificaría la condición de equilibrio Cálculo resistente de piezas simples Cálculo resistente de piezas simples 🞂 De donde: siendo d el diámetro del agujero para remaches y tornillos calibrados, o diámetro de la espiga para tornillos ordinarios.   Por tanto conociendo el esfuerzo admisible unitario al corte del material del remache, o perno el esfuerzo máximo al que puede ser sometido, se puede dimensionar el remache, (perno) es decir conocer el diámetro que debe tener, para soportar la carga A la que estará expuesto. De: 🞂 De acuerdo con la norma española MV-103- 1968, suponiendo P como carga ponderada, podemos considerar como valores admisibles para cortadura y compresión los siguientes: Cálculo resistente de piezas simples 🞂 ß = Coeficiente que toma el valor 0,80 para roblones y tornillos calibrados y 0,65 para tornillos ordinarios. 🞂 σr = Resistencia de cálculo del acero del elemento de unión. Normalmente igual a 2.400 kp/cm2 para roblones, y a 2.400 ó 3.000 kp/cm2 para pernos según la clase de acero, 4D ó 5D σc,adm = α σu Cálculo resistente de piezas simples 🞂 α = Coeficiente que toma el valor 2 para uniones con pernos ordinarios y 2,5 para uniones con remaches o pernos calibrados. 🞂 σu = Resistencia de cálculo del acero de la chapa. Normalmente, 2400 kp/cm2 para aceros A-37; 2600 kp/cm2 para aceros A-42; y 3600 kp/cm2 para aceros A-52. Cálculo resistente de piezas simples 🞂 De donde: siendo: Cálculo resistente de piezas simples 🞂 Los valores de γ para los distintos elementos de unión (remaches, pernos calibrados o pernos ordinarios) y las distintas clases de acero de las chapas a unir (A-37, A-42 o A-52) pueden verse en la siguiente tabla (las tensiones están expresadas en kp/cm2. Cálculo resistente de piezas simples Elemento de unión | Acero de las chapas A Thos desd A-9 A-42 A-52 a, = 2400 1, = 2600 a, = 3600 A-37 R ARTO (1,246 0,237 0,164 (a = 2400) LqLgqgqLqgqgg ss SÓ AA AA TO. 1 0.255 0035 Nose recomienda (0 si 3 400) 5 050 pd D [ie 0,314 0.200 0,209 (0, = 2400) 🞂 La existencia de este momento tenderá a provocar una deformación de la costura del tipo indicado en las figuras (a) y (b), según se trate de unión con una o dos filas de remaches. Cálculo resistente de piezas simples 🞂 Este efecto se puede evitar colocando las placas en alguna de las posiciones indicadas a continuación: Cálculo resistente de piezas simples 🞂 En este caso los elementos de unión trabajan a doble cortadura. 🞂 Para el cálculo a cortadura del número menor nτ de pernos o remaches se tendría: Cálculo resistente de piezas simples Cálculo resistente de piezas simples » De donde: e= “adm d=2yd 2 Oc adm Mi. 🞂 Es decir, las uniones mediante pernos o remaches, cuando éstos trabajan a doble cortadura, se calcularán a cortante cuando el menor espesor de las piezas verifique e > 2γd, 🞂 Y a aplastamiento contra la espiga del elemento de unión, si e < 2γd 🞂 Los valores de γ se han dado en la tabla anterior. Cálculo resistente de piezas simples 🞂 El reparto de tensiones de cortadura en los remaches pertenecientes a distintas filas ya no es la misma, sino que los pertenecientes a las filas extremas aparecen más cargados que los centrales. 🞂 Puede ocurrir que los remaches de las filas extremas lleguen a la fluencia. Cálculo resistente de piezas simples 🞂Todo lo expuesto anteriormente se refiere al cálculo de uniones remachadas en las que la carga está centrada respecto a la posición de los remaches. Cálculo resistente de piezas simples 🞂Se presentan con frecuencia casos de uniones remachadas en los que la carga es excéntrica, como ocurre en la unión indicada en la Figura (a) siguiente, y cuyo cálculo simplificado se basa en la teoría elemental de la cortadura. Cálculo resistente de piezas simples Cálculo resistente de piezas simples UNIONES FIJAS SOLDADAS il UNIONES FIJAS SOLDADAS Las uniones tienen , dentro de los proyectos de las construcciones de acero, especial relevancia y porque no decirlo, dificultad. Toda unión es por su propia naturaleza una discontinuidad y por tanto, una zona potencialmente peligrosa: de hecho, multitud de accidentes se deben a uniones mal proyectadas o mal ejecutadas. En el proyecto de una unión entre dos o mas piezas de una estructura metálica se distinguen dos fases principales. La primera y mas importante es la concepción y diseño general de la misma, eligiendo entre uniones soldadas o atornilladas y dentro de cada tipo el modelo de unión: a tope, en Angulo, con cubrejuntas, con chapa frontal, con casquillos, etc. Determinación de las tensiones que estos esfuerzos originan en los distintos elementos de la unión (cordones de soldadura, tornillos, casquillos, cartelas, etc.) Comprobación de que estas tensiones no ocasionan el agotamiento de ninguno de dichos elementos. Para conseguir un diseño adecuado de una unión deben considerarse además una serie de factores o consideraciones de carácter económico y técnico: La soldadura constituye una unión fija entre dos o más piezas metálicas, por lo general de igual material, las cuales por medio de calor entregado a las mismas, y casi siempre a un material adicional de aporte, se funden y se combinan resultando una unión por cohesión en las denominadas soldaduras fuertes y por adhesión en las denominadas soldaduras blandas. Por lo tanto se tienen soldaduras con aporte y sin aporte de material, siendo las primeras las que se unen por simple fusión de cada uno de los materiales, o del material de aporte, y las segundas las que además de la fusión necesitan que se ejerza presión entre ellas para que se realice la unión. Esta soldadura se realiza utilizando el calor producido por la llama que se produce al entrar en combustión el acetileno (C2H2) cuando reacciona con el oxígeno que se le proporciona específicamente con esta finalidad. Para ello se utiliza un soplete soldador (Fig.3.15), al cual llegan acetileno y oxígeno por distintos conductos, existiendo válvulas en el soldador para dejar fluir ambos gases hacia una boquilla y tubo mezclador donde se combinan los mismos Soldadura oxiacetilénica Se realiza por la fusión de las piezas a soldar y el material de aporte utilizando el calor que desarrolla el arco voltaico que se produce al circular una corriente eléctrica, a través del aire, entre los electrodos positivo y negativo, constituidos por la pieza a soldar que actúa de ánodo y la pinza con la varilla del material de aporte que es el cátodo, elevándose la temperatura hasta aproximadamente 3600°C. Soldadura eléctrica por arco voltaico Para simplificar se denomina electrodo a la pinza con la varilla de aporte de material y pieza al material a soldar. Por lo general se utiliza corriente continua, con tensiones entre 50 V y 70 V para encender el arco siendo necesario para mantenerlo durante el trabajo tensiones de 20 V y 30 V, circulando corrientes entre 50 a 500 amperes. La corriente eléctrica se produce, ya sea en un transformador-rectificador conectado a la red eléctrica industrial o en un generador. Al producirse la elevación de la temperatura, el revestimiento se funde y forma una envoltura gaseosa que impide la penetración del nitrógeno y del oxígeno del aire, que causarían, el primero la fragilidad del material y, el segundo, inclusiones de óxidos, que debilitan la soldadura Los electrodos están normalizados según Normas IRAM, DIN, SAE, etc., las que dan sus dimensiones y características (Fig.3.22), como ser el diámetro de las varillas, tanto del alma como del revestimiento, su longitud total l y su longitud l’ correspondiente a la zona donde es sujetada por la pinza y la cual no tiene revestimiento para permitir el contacto directo y con ello la circulación de la corriente eléctrica. Espesores de chapas con sus correspondientes diámetros de electrodos con revestimiento y las intensidades de corrientes Soldadura por puntos : consiste en la aplicación de una tensión a las piezas a soldar mediante dos electrodos (Fig.3.26-a), que por lo general son cilíndricos y enfriados interiormente por agua, con un diámetro D en el cuerpo del electrodo y un diámetro d en la punta de contacto del electrodo con las piezas (Fig.3.26-b) bla la (a) Soldadura atope en Y Fig.3.33 za (b) Soldadura atope en Y con refuerzos  Tipo de sobdadisra Soldadura em Unión a tope Mpo de unión Linidn a tope ea T Soldadura em rana Sobcadura a top» de penatración completa(") Sencilla em Y AZ Er doble EA Sencilla n UU En doble LU Chafion sanciito as Chatlon dhosie Sencillo en J En Sdeble Soldadura a tope de penetración parcial") Sobtiadura e tapón E ll Soldadura com bordes cunas mer Fguras 8.17 y 818 (9 Les soldaduras a dope pueden 4 veces, realizarse sín: achallanado de ios bordes NN ic