Uniones Mecánicas y Adhesivas: Propiedades y Ensayos de Materiales
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Uniones Mecánicas y Adhesivas
Sujeción Mecánica
La sujeción mecánica implica el uso de diferentes métodos para unir piezas de forma mecánica. Estos métodos utilizan componentes separados, denominados sujetadores. Los métodos de sujeción mecánica se dividen en dos clases principales:
- Los que crean una unión permanente (ej. remaches).
- Los que permiten un desensamble (ej. sujetadores roscados como tornillos, pernos y tuercas).
Los ensambles mecánicos son preferibles sobre otros procesos de unión por una serie de razones:
- Facilidad de manufactura.
- Facilidad de ensamble y transporte.
- Facilidad de desarmado, mantenimiento y reemplazo o reparación de piezas.
- Facilidad para crear diseños que requieran uniones móviles, como bisagras, mecanismos de corredera y componentes y soportes ajustables.
- Menor costo general de manufactura del producto.
Adhesivos Industriales
La aplicación de adhesivos es un proceso de unión y sellado para integrar materiales similares y diferentes, como metales, plásticos, cerámica, madera, papel y cartón. Es un proceso de unión en el cual se utiliza un material de relleno para mantener unidas dos (o más) piezas muy cercanas mediante la fijación de la superficie. El material de relleno es el adhesivo, una sustancia no metálica, generalmente un polímero.
Para que los mecanismos de adhesión operen con resultados óptimos, deben cumplirse las siguientes condiciones:
- Las superficies de las piezas adheridas deben estar limpias y libres de películas de suciedad, grasa y óxido.
- El adhesivo, en su forma líquida inicial, debe lograr una humectación completa de la superficie de la pieza adherida.
- Generalmente, es beneficioso que las superficies no sean perfectamente lisas; una superficie ligeramente áspera aumenta el área de contacto real y promueve el entrelazado mecánico.
Propiedades Mecánicas de los Materiales
Las propiedades mecánicas son las características inherentes que permiten diferenciar un material de otro.
Relaciones Esfuerzo-Deformación
Los materiales pueden someterse a diferentes tipos de esfuerzos estáticos: de tensión, de compresión y de corte. Los esfuerzos de tensión tienden a alargar el material; los de compresión, a comprimirlo; y los de corte, a deslizar porciones adyacentes de material una sobre otra.
Propiedades en Tensión
En un ensayo de tensión, se aplica una fuerza que estira el material, tendiendo a alargarlo y a reducir su diámetro.
Propiedades en Compresión
En un ensayo de compresión, se aplica una carga que aplasta un espécimen cilíndrico. Al comprimirse, se reduce su altura y aumenta su área transversal.
Doblado y Ensayo de Materiales Frágiles
El doblado se utiliza para formar planchas y láminas metálicas. El proceso de doblado (o flexión) somete al material a esfuerzos de tensión (y deformación) en la mitad externa de la sección doblada, y a esfuerzos de compresión (y deformación) en la mitad interna. Si el material no se fractura, quedará permanentemente doblado.
Propiedades por Cortante
El corte implica la aplicación de esfuerzos en dirección opuesta sobre cualquier lado de un elemento delgado para deformarlo (ej. paralelogramo).
Dureza de Materiales
La dureza es la propiedad que tienen los materiales de resistir el rayado y la penetración de su superficie.
Escalas de Dureza Industrial
La dureza se mide con un durómetro. El interés de determinar la dureza en los aceros radica en la correlación existente entre esta y la resistencia mecánica, siendo un método de ensayo más económico y rápido que el ensayo de tracción.
Las escalas de uso industrial actuales son las siguientes:
- Dureza Brinell
- Dureza Knoop
- Dureza Rockwell
- Rockwell superficial
- Dureza Rosiwal
- Dureza Shore
- Dureza Vickers
- Dureza Webster
Viscosidad
La viscosidad es la propiedad que determina el flujo de los fluidos. En términos generales, la viscosidad puede definirse como la resistencia característica de un fluido a fluir.
Comportamiento Viscoelástico de Polímeros
Otra propiedad característica de los polímeros es la viscoelasticidad. Esta propiedad determina la deformación que experimenta un material cuando se somete a combinaciones de esfuerzo y temperatura a lo largo del tiempo. Como su nombre lo indica, es una combinación de viscosidad y elasticidad.