Elementos de Fijación en Ingeniería Mecánica: Uniones, Soldadura y Roscas de Potencia

Uniones Fijas y Desmontables en Ingeniería Mecánica

Uniones Fijas

Son aquellas uniones cuyos elementos de unión son imposibles de separar sin producir algún desperfecto o rotura en alguno de ellos (ejemplos: remaches, soldaduras). Se utilizan cuando la unión entre los elementos debe aguantar esfuerzos mecánicos importantes.

Remaches

Es un elemento de fijación que consiste en un tubo cilíndrico (vástago) con una cabeza en un extremo. Al deformar el extremo opuesto mediante presión o golpe, se obtiene otra cabeza que ejerce presión sobre la cara opuesta de la fijación.

Recomendaciones para obtener una estructura fija:

• Usar perfiles cerrados.
• Evitar perfiles abiertos hechos con materiales delgados.
• Usar amarras diagonales colocadas a 45° con respecto a los lados del bastidor.
• Usar conexiones rígidas.

Soldaduras

Es un sistema de unión fija de tal modo que no se puede desarmar o desmontar sin causar daño a las piezas. Es un proceso de unión entre metales por acción del calor. Existen dos tipos: heterogéneas y homogéneas.

Consideraciones en el diseño de uniones soldadas:

• La forma de aplicar la carga sobre la junta.
• Los materiales en la soldadura y en los elementos que se unen.
• La geometría de la unión de la junta misma.

Las soldaduras de chaflán con carga de cortante tienden a fallar a lo largo de la dimensión menor del cordón, que es la línea que va de la raíz del cordón hasta la cara teórica del mismo, en dirección perpendicular a esa cara.

Los objetivos del diseño de una unión con chaflán son especificar la longitud de los lados del chaflán, la distribución y la longitud de la soldadura.

Formas de aplicar la carga:

• Tensión o compresión directa.
• Corte vertical directo.
• Flexión.
• Torsión.

Tornillos de Potencia

Los tornillos de potencia y de bolas se diseñan para convertir movimiento rotatorio en movimiento lineal y para ejercer una fuerza necesaria para mover un elemento de máquina a lo largo de una trayectoria deseada. Los tornillos de potencia trabajan con el principio clásico del tornillo con rosca y su tuerca correspondiente.

Roscas comunes para tornillos de potencia:

• Cuadrada.
• Acme.
• Trapezoidal.

Eficiencia

La eficiencia de la transmisión de una fuerza por un tornillo de potencia se puede expresar como la relación del par torsional necesario para mover la carga sin fricción entre el par torsional correspondiente con fricción.

Uniones Desmontables

Se utilizan en caso de que se pretenda separar los elementos conectados de forma manual o con cierta facilidad una vez montada la estructura. Son las uniones realizadas mediante elementos de roscado.

Características de la Rosca

La rosca se caracteriza por el canal o filete que describe una trayectoria helicoidal cilíndrica alrededor del eje del elemento. La rosca se caracteriza también por varios aspectos:

• El paso, que se define como la distancia entre dos filetes consecutivos.
• La distancia recorrida lineal equivalente para dar una vuelta entera a la rosca por el filete.
• La inclinación de la rosca con el sentido de giro.
• La geometría del propio filete, que puede ser cuadrada, trapezoidal, diente de sierra, triangular o redonda.