¿Cómo puede asegurarse de que sus uniones atornilladas sean fuertes y fiables? Este artículo profundiza en técnicas prácticas para mejorar la resistencia de los pernos, abarcando áreas cruciales como la distribución de cargas, la reducción de tensiones y las mejoras de fabricación. Si conoce y aplica estos métodos, podrá aumentar significativamente la durabilidad y el rendimiento de sus ensamblajes atornillados. Siga leyendo y descubra consejos de expertos para maximizar la resistencia de sus uniones atornilladas.
Cuando se utiliza la tuerca estándar, la distribución de la carga axial no es coherente.
Como se ilustra en la figura 1(a), la carga en la primera rosca es la más alta en la superficie de apoyo de la tuerca y luego disminuye.
El análisis teórico y la experimentación han demostrado que cuantas más vueltas se dan, más pronunciada es la distribución desigual de la carga. A partir de la octava o décima vuelta, el hilo está prácticamente libre de carga.
En consecuencia, una tuerca más gruesa con más vueltas no mejora la resistencia de la conexión.
Si se utiliza la tuerca de tracción de la figura 1(b), la sección de montaje cónica de la tuerca y la varilla del perno sufren una deformación por tracción, lo que ayuda a reducir la diferencia de momento de atornillado entre la tuerca y la varilla del perno y a que la distribución de la carga sea más uniforme.
La Fig. 1 (c) muestra una tuerca anular, cuya función es similar a la de una tuerca de montaje.
Debido a un diseño, una producción o unas prácticas de instalación deficientes, los pernos pueden sufrir tensiones de flexión adicionales (como se muestra en la figura 2), lo que repercute significativamente en su resistencia. resistencia a la fatiga y deben evitarse.
Por ejemplo, cuando se instalan pernos en superficies rugosas, como piezas de fundición o forja, a menudo se emplean estructuras como resaltes o asientos avellanados para proporcionar superficies de apoyo planas después del corte (como se ilustra en la figura 3).
La raíz de la rosca y la unión entre la cabeza del tornillo y el vástago son puntos de concentración de tensiones propensos a la fractura.
La concentración de tensiones en la raíz de la rosca tiene un impacto significativo en la resistencia a la fatiga del tornillo.
La concentración de tensiones puede reducirse aumentando el radio del filete en la raíz de la rosca, añadiendo un filete en la zona de transición de la cabeza del tornillo (como se muestra en la figura 4(a)) o cortando una ranura de descarga (como se ilustra en las figuras 4(b) y 4(c)).
Cuando la tensión máxima en un tornillo permanece constante, cuanto mayor es la resistencia a la fatiga, menor es la amplitud de la tensión.
Con la misma carga de trabajo y precarga residual, reducir la rigidez del tornillo o aumentar la rigidez de las piezas conectadas puede reducir la amplitud de la tensión (como se muestra en la figura 5), pero requiere aumentar la precarga.
Entre las formas de disminuir la rigidez del perno se incluyen: ampliar adecuadamente la longitud del perno, reducir parcialmente el diámetro del perno o crear una estructura hueca, como un perno flexible.
Un componente elástico (como el representado en la figura 6) instalado debajo de la tuerca también puede servir como perno flexible.
Un perno flexible tiene una gran capacidad de deformación y de absorción de energía, y es adecuado para soportar impactos y vibraciones.
Para aumentar la rigidez del sistema conectado, no se recomienda utilizar una junta de baja rigidez. En su lugar, es preferible utilizar una junta de estanqueidad para la conexión de estanqueidad, tal como se representa en la figura 7.
El proceso de producción afecta significativamente a la resistencia a la fatiga de los tornillos, en particular para pernos de acero de alta resistencia.
Cuando se lamina la rosca, el efecto del endurecimiento por trabajo en frío da lugar a una tensión residual de compresión en la capa superficial, se optimiza la estructura metálica y la resistencia a la fatiga del tornillo es superior a la del torneado.
Métodos como la carbonitruración, la nitruración y el granallado. granallado puede mejorar la resistencia a la fatiga de los tornillos.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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