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En los objetos complejos es más fácil fabricar todas las partes para luego unirlas que fabricarlos de una única pieza. Los distintos métodos de unión se clasifican en dos grupos:
uniones fijas, cuando hay que mecanizar la unión para separarlas y
uniones desmontables si se pueden desarmar extrayendo el elemento de enlace.
UNIONES FIJAS o PERMANENTES
Roblones y Remaches
Son elementos que unen dos piezas planas. Para ello se ejecuta un orificio en ambas piezas para pasar después el roblón o el remache a través del agujero y por último deformar su extremo, de forma que ya no se puede desmontar la unión salvo cortando o taladrando el remache.
El roblón está formado por un eje y una cabeza macizos, y se deforma el extremo recto:
El remache ciego tiene la ventaja de poder instalarlo en agujeros que sólo son accesibles desde una cara. Está formado por el cuerpo del remache y una varilla interior que deforma el tubo del cuerpo.
Estas técnicas son muy comunes, y se pueden encontrar en multitud de uniones (pulsa en las imágenes para verlas en grande):
Soldadura
Esta operación consiste en unir dos o más piezas cuando interviene la fusión de un material, que puede ser de las propias piezas, un material añadido o ambos. Las posibilidades más comunes son:
Soldadura blanda
Consiste en realizar la unión por la fusión de un material de aporte, sin fundir las piezas a unir. La más común es la realizada con una aleación eutéctica de estaño y plomo, pero también se usan aleaciones de plata. Debido a que las uniones son poco resistentes, la soldadura con estaño se usa únicamente para la fabricación de circuitos impresos y para soldar tuberías de cobre en las instalaciones domésticas de agua, aunque se puede usar con cualquier metal corriente excepto el aluminio.
En este método, es importante recordar que el calor se aporta a las piezas a unir, y el material de aporte se debe fundir sobre ellas.
Soldadura blanda de estaño
Soldadura por arco eléctrico
Las piezas a unir se funden mediante el calor que genera una corriente eléctrica, normalmente continua. Esta corriente se obtiene de un transformador o grupo de soldadura y se conduce hasta un electrodo que también se funde para aportar material.
Con la soldadura por arco se alcanzan entre 3.000 y 4.000° C, y el recubrimiento del electrodo forma una costra que protege al metal fundido de la corrosión.
A veces, la región de la soldadura es protegida por un gas inerte (suele ser argón) que protege el material fundido de la oxidación, y también existe una variedad en que el electrodo, que es de tungsteno, únicamente sirve para crear el arco, y se precisan varillas de material de aporte; se trata de la conocida como soldadura TIG (Tungsten Inert Gas).
Soldadura por resistencia
En este caso el calor se genera al pasar corriente eléctrica de una pieza a otra. La más conocida de este tipo es la soldadura por puntos, ampliamente usada en automoción. La corriente pasa a través de dos electrodos de cobre hasta las chapas a unir, y tras un cierto tiempo fijado para que únicamente se fundan las superficies en contacto, los electrodos también sirven para aplicar presión y completar la soldadura.
Soldadura por puntos
Soldadura oxiacetilénica o autógena
En este caso, el calor necesario para fundir las piezas se obtiene de la combustión de acetileno y oxígeno que se mezclan y salen a través de la boquilla de un soplete. Con este método se llegan a alcanzar 5.000° C, aunque lo normal es trabajar a 3.000º C
La llama, menos concentrada que un arco eléctrico, causa un enfriamiento lento de la soldadura que puede conducir a mayores tensiones residuales y distorsión de soldadura. Por esta razón, industrialmente este método se usa para cortar metales, y se denomina oxicorte.
Adhesivos o pegamentos
Es un método que se basa en interponer una sustancia entre las dos superficies a unir. La resistencia de la unión depende tanto del propio material adhesivo como de la unión de éste con las superficies.
Rotura de adhesivos
Los adhesivos más sencillos no reaccionan químicamente con las piezas, como en el caso de la cola de contacto (es un caucho ligero con un disolvente que mejora la introducción de aquél en las microrugosidades de las superficie a unir), o los termopegamentos (polietileno que se funde con calor).
Los adhesivos de altas prestaciones suelen ser plásticos termoestables que sí reaccionan químicamente con la superficie en la que se aplican teniendo, además, elevada resistencia por sí mismos. Son los pegamentos de dos compomentes, uno de los cuales provoca la reacción de curado (epoxi o poliuretanos) o bien plásticos sintéticos (como el cianoacrilato).
Para mejorar la adherencia, siempre se tratan las superficies para aumentar su rugosidad, por lijado o por acción de ácidos.
Con los adhesivos se han conseguido fabricar las estructuras conocidas como panal de abeja, que pesan poquísimo y tienen elevada resistencia.
Estas construcciones se pueden ver desde las puertas interiores de casa hasta las alas de los aviones.
Pulsando en este enlace aparecerán los tipos de adhesivos más habituales.
UNIONES DESMONTABLES
Tornillos
Son los elementos que constan de una cabeza y una caña con rosca triangular. Mediante una fuerza de torsión ejercida en su cabeza con una llave o con un destornillador adecuados, se introduce en un agujero roscado a su medida o atravesar las piezas y acoplarse a una tuerca.
Tornillo en agujero ciego
Tornillo y tuerca
Espárrago
Las roscas más frecuentes para tornillos de unión tienen perfil triangular, con tamaños y ángulos fijos, por lo cual cualquier tornillo se introduce en cualquier rosca siempre que ambos tengan el mismo tamaño. Por ello, los dos se identifican mediante la letra M (rosca métrica) seguida del diámetro de la rosca y la longitud del vástago (todas las longitudes expresadas en mm):
M 10 x 15
El diseño de las cabezas de los tornillos responde, en general, a dos necesidades: por un lado, conseguir la superficie de apoyo adecuada para la herramienta de apriete de forma tal que se pueda alcanzar la fuerza necesaria sin que la cabeza se rompa o deforme; por otro lado, evitar que el tornillo pueda desenroscarse con un destornillador convencional, dificultando así que personal no autorizado acceda al interior. Las cabezas más típicas son:
Hexagonal (a), redonda con ranura (b), avellanada con ranura (c), ranurada cilíndrica (d), avellanada Allen (e), avellanada Phillips o de estrella (f), cilíndrica moleteada para apriete manual (g).
En la industria se fijan valores de apriete para la instalación de los tornillos y evitar su aflojamiento. Este valor se da mediante el par de apriete, que se da en Newton x metro (N·m) y se aplican mediante una llave dinamométrica:
Llave dinamométrica
Escala de medida
Los países anglosajones tienen, además, otro estándar con ángulo y medidas distintas, llamado rosca Withworth, con medidas expresadas en pulgadas, que también se aplica en España para la fontanería.
Ajustes
Es la forma en que dos piezas se acoplan entre sí, de tal forma que una encaja en un la otra, evitando que se separen. Las piezas que intervienen a veces se denominan macho y hembra. Las piezas macho o eje son aquellas cuya cara externa ajustará por la parte interna de la pieza hembra o agujero.
El ajuste está relacionado con los tamaños de ambas piezas. Si el eje tiene un tamaño menor que el agujero tendremos un ajuste holgado o con juego. Si el eje es ligeramente superior que el agujero, habrá que congelar aquel para que se contriga o bien calentar la pieza con el agujero para que se dilate. Tras introducir una en la otra y recuperar la temperatura ambiente, las dos piezas quedarán con ajuste forzado o aprieto.
Las formas empleadas dependen de la libertad de movimiento que se quiera conseguir, y aparecen juegos deslizantes, giratorios en un plano a base de cojinetes y rodamientos y giratorio libre mediante una rótula:
Deslizante
Giratorio
Rótula
UNIONES CON MADERA
Los termoplásticos tienen métodos de unión idénticos a los metales, mientras que los termoestables únicamente admiten uniones desmontables debido a su inalterabilidad.
Sin embargo las maderas tienen métodos específicos de unión, como se puede ver pulsando aquí.
Para saber más:
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