Procesos Productivos Semana 8 - Procesos de Unión I

Uniones Mecánicas

Son elementos que sirven para mantener la posición relativa entre varias piezas, es decir, limitan el movimiento entre las piezas a unir (movimiento linear y/o rotacional) y los grados de libertad de estas. También se conocen como sujetadores.

Con Cuerda (Roscados)

Sin Cuerda Especiales

Tornillos Pernos Tuercas

Espárragos

Remaches Pasadores Candados Arandelas

Clavos

Muelles Operación fácil

Metal conformado

Snap Fits

Uniones Mecánicas

Ventajas • Son más fáciles de poner (no requieren mano de obra

especializada).

• Son reversibles

Desventajas • Toman más tiempo para ensamblar

• Son más costosos (por el tiempo empleado)

Uniones Mecánicas

• Se puede automatizar el ensamble, pero se requieren tolerancias ajustadas en las piezas (a mayor precisión del procesos de producción, mayores costos).

• Se recomienda estandarizar: utilizar uniones iguales en todo el producto.

Uniones Mecánicas

Uniones con Adhesivos

Consiste en unir dos piezas utilizando una sustancia que las mantiene unidas a razón de sus propiedades físico-químicas. Al unir con adhesivos se restringen todos los grados de libertad.

Uniones con Adhesivos

Una buena junta debe soportar fuerzas cortantes o cizallantes (a), compresivas (b) y tensiles (c).

F

F

F F

F F

F F

(a) (b) (c)

Uniones con Adhesivos

Deben tener una o más de las siguientes características:

Resistencia mecánica

Tenacidad

Resistencia a fluidos

Resistencia productos químicos

Resistencia al calor y a la humedad

Uniones con Adhesivos

Ventajas

• Son útiles para unir materiales delgados y frágiles

• Se pueden realizar juntas invisibles.

• No alteran los bordes

• Unen materiales diferentes

• Proporcionan protección contra la corrosión

• Sellan contra líquidos y gases.

• Dan amortiguamiento mecánico.

Uniones con Adhesivos

Desventajas

• Se vencen (caducan).

• Existen numerosas formulaciones.

• Involucran ensambles complicados.

• En general no son reversibles.

• Pueden requerir curado en horno.

• Requieren limpieza posterior.

• Requieren preparación de las superficies.

• No deben someterse a fuerzas desgarrantes.

• Requieren una gran área de contacto.

Uniones con Adhesivos

Diseño adecuado de juntas

A mayor área de contacto, mejor comportamiento:

Uniones a tope

Tomado de: http://repositorio.bib.upct.es/dspace/bitstream/10317/46/19/Introduccion3.pdf

Uniones con Adhesivos

Diseño adecuado de juntas

Uniones tubulares Tomado de: http://repositorio.bib.upct.es/dspace/bitstream/10317/46/19/Introduccion3.pdf

Uniones con Adhesivos

Diseño adecuado de juntas

Tomado de: http://repositorio.bib.upct.es/dspace/bitstream/10317/46/19/Introduccion3.pdf

Uniones con Adhesivos

Uniones con Soldadura

Es una Unión Permanente

Consiste en fusionar dos superficies mediante la aplicación de calor y/o presión.

El punto de unión se denomina “ensamble soldado”

En algunos casos se utiliza material de aporte

Se pueden soldar polímeros y metales, aunque para c/u hay procesos específicos

Generalidades

Uniones con Soldadura

Al ser soldadas las partes se vuelven una sola unidad.

La unión soldada puede ser más fuerte que las partes unidas si el material de aporte tiene mejores propiedades.

Los costos de uso de material y fabricación son menores que para otros métodos de unión.

Es más liviano que una unión mecánica.

El proceso puede llevarse fuera del taller, se puede realizar en campo.

Ventajas

Uniones con Soldadura

Desventajas

La mayoría de los procesos de soldadura se realiza en forma manual y la mano de obra es más costosa

Muchas operaciones son especializadas, requieren soldadores con formación especializada.

Implican un alto gasto de energía y Son peligrosos

NO permite un desensamble adecuado.

Puede presentar defectos de calidad difíciles de detectar.

Uniones con Soldadura

TIPOS

POR FUSIÓN

Usan calor para fundir las dos partes.

En los metales, generalmente se usa material de aporte para aportar volumen y resistencia a la unión.

Cuando no se añade material de aporte se denomina “soldadura autógena”.

Es el tipo de soldadura de uso más amplio.

Uniones con Soldadura

Por Fusión: CON ARCO ELÉCTRICO – SAE o AW

El calentamiento se da por un arco eléctrico.

Algunas veces utiliza presión y La mayoría utiliza material de aporte.

No permite unir metales diferentes y La soldadura MIG y TIG son subtipos de la soldadura de arco.

La MIG permite espesores entre 1-100mm

La TIG permite espesores entre 0.2-10mm

Uniones con Soldadura

POR RESISTENCIA – SR o RW

También se conoce como soldadura de punto.

Usa el calor de una resistencia eléctrica y genera una corriente que pasa entre las superficies de contacto.

Utiliza presión.

Permite unir materiales diferentes pero del mismo tipo (dos metales, dos polímeros)

Permite espesores entre 0.1 y 10mm

Por Fusión:

Uniones con Soldadura

CON OXÍGENO Y GAS COMBUSTIBLE – SOGC o OFW

La más común es la soldadura con OXIACETILENO

Usa un gas combustible para producir una flama caliente para fundir los metales.

En ocasiones de utiliza material de aporte.

Por Fusión:

Uniones con Soldadura

TIPOS

DE ESTADO SÓLIDO

La fusión proviene de la presión.

En ocasiones se utiliza calor, pero por debajo de la T° de fusión de los metales a soldar.

No se usa material de aporte.

Uniones con Soldadura

De Estado Sólido

POR DIFUSIÓN – SD o DFW

Utiliza presión y calor

Se produce por coalescencia por fusión de estado sólido.

Uniones con Soldadura

De Estado Sólido

POR FRICCIÓN – SF o FRW

Un componente rota o vibra a late velocidad y es presionado contra el otro componente

La fricción produce calor y se funden las superficies.

Eficiente ambientalmente

El equipo es costoso pero las herramientas no.

Puede automatizarse por completo.

Uniones con Soldadura

De Estado Sólido

ULTRASÓNICA – SU o USW

Aplica presión moderada y movimiento oscilatorio a frecuencias ultrasónicas en dirección paralela a la superficie de contacto.

Se obtiene unión atómica de las superficies.

Uniones con Soldadura

Otros Datos Importantes

Aplicaciones principales:

Construcción civil

Tuberías, recipientes, calderas y tanques.

Construcción naval.

Aeronútica y Aeroespacial.

Automóviles y ferrocarriles.

Uniones con Soldadura

Otros Datos Importantes

Consideraciones de Seguridad:

Altas temperaturas

Combustibles

Alta energía

Radiación ultravioleta

Chispas, salpicaduras, humo, vapores.

Uniones con Soldadura

Otros Datos Importantes

Manual: el soldador realiza todo el proceso

Con máquina: el soldador posiciona la pieza y la maquina hace la soldadura.

Automática: la máquina hace todo, requiere piezas muy precisas y altos volúmenes.

Robótica: Un brazo robótico hace la función del soldador, es más flexible y permite cantidades relativamente bajas.