INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CAMPECHE TEMA: “UNIDAD 5. -PROCESO DE UNIÓN DE MATERIALES”
5.1 UNIONES TEMPORALES 5.2 UNIONES PERMANENTES
MATERIA: PROCESOS DE MANUFACTURA
MAESTRO: ING. OCHOA DOM DOMINGUEZ PE R FE CTO
ELABORÓ: ADRIÁN ALEXANDER CADENA SANCHEZ GRUPO: MC-4 SAN FRANCISCO DE CAMPECHE; A 10 DE ABRIL DEL 2018
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN ............................................... ........................................................................ ................................................4 .......................4 5.1 UNIONES TEMPORALES ......................................................... ...........................................................................5 ..................5 Unión Atornillada
................................................. ........................................................................... .......................................6 .............6
Tipos de tornillo ........................................................................ ..........................................................................................6 ..................6 Tornillos de unión ................................................ .......................................................................... .......................................8 .............8 Espárrago ............................................... ........................................................................ ................................................... ...........................8 .8 Tornillo pasante ................................................... ............................................................................ .......................................8 ..............8 Tuerca................................................ .......................................................................... .................................................... ...............................8 .....8 Uniones con roblón (Remache) ............................................................ ................................................................ ....11 5.2 UNIONES PERMANENTES ................................................. ...................................................................... .....................15 Soldadura ................................................... ............................................................................ .................................................. .........................15 Soldadura SMAW ................................................ .......................................................................... ..................................... ...........16 Soldadura GTAW................................................. ........................................................................... ..................................... ...........17 Soldadura GMAW ............................................................ ..................................................................................... .........................18 Soldadura FCAW ............................................................. ...................................................................................... .........................19 CONCLUSIÓN ............................................... ........................................................................ .................................................. .........................20 BIBLIOGRAFIA .................................................. ........................................................................... .............................................. .....................21
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OBJETIVO Investigar los tipos de unión fija (soldadura) y temporal (plegado, uniones atornilladas, remachadas, articuladas y desmontables).
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INTRODUCCIÓN En todo tipo de construcción metálica, y más concretamente en el caso de las estructuras metálicas de edificación resulta necesario enlazar entre si perfiles simples para formar barras compuestas, como también es necesario fijar las barras, ya sean simples o compuestas, en su posición definitiva dentro del conjunto de la construcción. Denominamos uniones, o costuras de fuerza, a las que tienen por misión fundamental la transmisión de cargas de un perfil a otro, o de una barra a otra, y uniones o costuras de simple acoplamiento a aquellas cuya misión principal es la de mantener unidos entre si los perfiles que forman una barra compuesta. Los empalmes empleados en las uniones de barras o perfiles en prolongación se consideran, a todos los efectos, como uniones de fuerza. Cualquier unión es siempre un punto delicado en una estructura metálica y por ello es necesario preverlas todas en el proyecto, no autorizando durante su ejecución más empalmes y uniones que recomendación es fundamental para los empalmes, ya que las uniones entre barras, dan lugar a los nudos y estos siempre deben tener una situación clara y perfectamente definida. Debido a que hemos definido las uniones como puntos críticos de una estructura, su número debe reducirse al mínimo necesario, así como tratar de ejecutarlas con toda clase de garantías. La garantía de calidad es mayor al realizar las uniones en taller, frente a la obra, por lo que se procurará reducir al mínimo las que hayan de efectuarse en el tajo, siendo para esto muy importante una buena coordinación entre el proyectista y el constructor de la estructura. El peligro de defectos es mayor, para las uniones de obra, cuando se utiliza la soldadura como medio de unión, frente a otros sistemas, por lo que resulta muy recomendable hacer las uniones de montaje mediante atornillado, ya que así se asegura una mayor calidad, sin que sea necesario depender de una mano de obra muy cualificada. Para calcular los elementos de unión se determinarán las solicitaciones que sobre ellos actúan y se acomodaran a las mismas hipótesis consideradas en el cálculo del conjunto de la estructura o de sus elementos.
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5.1 UNIONES TEMPORALES Las uniones desarmables son aquellas que reúnen varias piezas de manera solidaria y forman con ellas una misma pieza; pero que permiten, en todo momento, la separación de las piezas unidas, mediante una maniobra fácil que no deteriora los elementos. Este sistema
es
el
más frecuentemente empleado, y uno de los medios
de unión desarmable más utilizada es el empleo de tornillos y tuercas. En una bicicleta, por ejemplo, se unen con tornillos las piezas del mecanismo de rueda libre, eles y horquilla, manivelas y pedales y llantas. En
el
montaje
de
una
motocicleta
o
automóvil
intervienen,
ordinariamente, cientos de tornillos, tuercas y arandelas, pernos roscados, etc. Todas estas piezas, cuando ello es necesario, (en las reparaciones) se pueden desmontar y volverlas a montar.
A) Unión Atornillada. B) Unión Remachada.
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Unión A tornillada
En las uniones desarmables o desmontables los elementos más empleados son los que poseen roscas como los tornillos y tuercas. Tornillo En la acepción más amplia, el tornillo es un cilindro parcial o totalmente roscado frecuentemente provisto de cabeza. La parte cilíndrica se llama vástago o caña y mediante la rosco se une a la tuerca.
Tipos de tornillo Los tornillos tienen forma muy variada con el fin de satisfacer múltiples necesidades. Atendiendo a la forma de la cabeza los más comunes son de: 1. Cabeza Hexagonal. 2. Cabeza Cuadrada. 3. Cabeza Cilíndrica con ranura recta o ranuras cruzadas para destornillador. 4. Cabeza
Avellanada (forma
de
cono truncado plano). 5. Cabeza Redonda con ranura. 6. Cabeza Cilíndrica con hexágono interior.
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Tornillos de unión Están formados por una sola pieza que comprende: el vástago roscado con filetes en la parte inferior, y la cabeza que puede tener forma cónica plana, abombada, redonda o cilíndrica. La unión de dos piezas se hace a través de una de ellas por un agujero pasante sin rosca y se enrosca en otra como una tuerca.
Espárrago Es una varilla roscada en los dos extremos sin variación de diámetro. Un extremo va roscado en la pieza mientras que el otro tiene rosca exterior (en lugar de cabeza). La sujeción se logra por medio de una tuerca. Los espárragos se colocan apretados a la pieza roscada mediante una herramienta especial, y cuando hay que aflojar o apretar, se hace con la tuerca.
Tornillo pasante Es un tornillo que atraviesa las piezas a unir sin roscar en ninguna de ellas. La sujeción se efectúa mediante una tuerca y una arandela.
Tuerca La tuerca es el elemento que, junto con el tornillo, sirve para sujetar piezas. Su forma 1 exterior es diversa y la parte central lleva un agujero roscado dentro del cual se introduce el tornillo con igual tipo y paso de la rosca. Entre las tuercas, las más empleadas son las hexagonales. Hay tuercas especiales para uniones desmontables frecuentes y que no conviene usar herramientas para el desmontaje. Son las llamadas tuercas mariposa.
En los tornillos sólo se acota el diámetro exterior del mismo guardando relación las demás medidas con dicho diámetro.
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El diámetro de la cabeza del tornillo y el de la tuerca es el doble del diámetro del vástago y de los lados del hexágono de la tuerca.
La altura de la cabeza y tuerca es igual a 7/10 del diámetro del vástago.
Para ejecutar la presente lámina se tomará la dimensión del diámetro y, con las fórmulas dadas, se trazarán las demás dimensiones.
Los radios indican los centros para representar los arcos correspondientes.
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ROSCAS NORMALIZADAS
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Uniones con roblón (Remache) 1. Roblón El roblón o remache es un elemento destinado a unir de una manera fija, dos o más piezas. Está formado por una cabeza y vástago. Esto es si se considera el roblón aislado, el roblón en bruto, porque durante la operación del remachado se forma también en el extremo opuesto del vástago otra cabeza, la de cierre. El tamaño del roblón debe adaptarse a las piezas a unir cuyo espesor total constituye el espesor de cosido.
2. Uniones roblonadas Si bien el roblonado ha sido desplazado en la mayoría de los trabajos mecánicos por la soldadura, todavía se emplea, debido a su bajo costo y confiabilidad. Son muchos los productos y estructuras de pequeño y gran tamaño que utiliza ese tipo de elemento de unión. Podemos citar: las tijeras de mano, los compases, navajas y otros utensilios que se unen entre sí por medio de roblones para que puedan girar. También se roblonan firmemente las planchas, chapas, los perfiles formando las uniones llamadas nudos en cerrajería, construcciones metálicas, estructuras, puentes, grúas y calderas de vapor.
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3. Ejecución del roblonado El proceso de trabajo durante el roblonado es laborioso y difícil. Las fases de la ejecución son varias: trazado y taladro de los agujeros que han de ser de diámetro algo mayores que los del vástago del roblón; ajuste de las piezas entre sí; escariado de los agujeros que no coinciden; formación de la cabeza de cierre...Esta última fase requiere pericia. Se ajusta el roblón al agujero y después, por medio de diversos martillazos aplicados perpendicularmente al comienzo y luego oblicuamente, se da una primera forma a la cabeza de cierre. La forma definitiva, por lo general redonda, se imprime con un instrumento llamado buterola. Se puede roblonar en frío o en caliente; pero ambos sistemas son igualmente trabajosos. En parte, se facilita la operación empleando martillos neumáticos (accionados por medio de aire comprimido) para formar las cabezas de cierre. A nivel de industrias mayores se recurre a máquinas especiales de remachar con dispositivos automáticos.
TIPOS CORRIENTES DE ROBLONES Atendiendo a la forma de la cabeza: •
Roblón de cabeza redonda.
•
Roblón de cabeza avellanada.
•
Roblón de cabeza de sebo.
•
Roblón de cabeza aplastada.
CLASES Según el diámetro del vástago y según su empleo: 1.
Roblones de diámetro inferior a 10 mm. Se usan para unir chapas. Se remachan
en frío, y estas uniones sólo pueden soportar débiles esfuerzos. 2.
Roblones de diámetro superior a 10 mm, Se remachan en caliente y se utilizan:
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En construcción de calderas. En éstas las juntas tienen que ser no sólo resistentes sino herméticas para evitar las fugas del fluido a presión en ellas contenido.
En estructuras metálicas. Estos tipos de roblones remachados deben soportar esfuerzos importantes en columnas, puentes, grúas, cubiertas eje edificios, etc.
4. Roblonaduras Las uniones remachadas, recubriendo una chapa sobre otra, reciben el nombre de roblonaduras por solapa. Según la disposición de los roblones pueden ser de remachado sencillo, dispuestos en una fila "1" o dobles, sea en forma paralela como en zigzag dispues tos en dos filas, “2” o también en varias filas dispuestos en cadena “3”.
En las roblonaduras dobles se disponen las chapas de unión por varias caras.
1.-Remache lleno, 2.- Remache semi-hueco, 3.- Remache tubular, 4.- Remache tubular con escalon
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Proceso de Remachado
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5.2 UNIONES PERMANENTES S oldadura
La soldadura es un proceso de fabricación en donde se realiza la unión de dos materiales, (generalmente metales o termoplásticos), usualmente logrado a través de la coalescencia (fusión), en la cual las piezas son soldadas fundiendo ambas y pudiendo agregar un material de relleno fundido (metal o plástico), para conseguir un baño de material fundido (el baño de soldadura) que, al enfriarse, se convierte en una unión fija. A veces la presión es usada conjuntamente con el calor, o por sí misma, para producir la soldadura. Esto está en contraste con la soldadura blanda (en inglés soldering) y la soldadura fuerte (en inglés brazing), que implican el derretimiento de un material de bajo punto de fusión entre piezas de trabajo para formar un enlace entre ellos, sin fundir las piezas de trabajo .
Esquema de Soldado
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Soldadura SMAW La idea de la soldadura por arco eléctrico, a veces llamada soldadura electrógena, fue propuesta a principios del siglo XIX por el científico inglés Humphrey Davy, pero ya en 1885 dos investigadores rusos consiguieron soldar con electrodos de carbono. Cuatro años más tarde fue patentado un
Soldadura SMAW
proceso de soldadura con varilla metálica. Sin embargo, este procedimiento no tomó importancia en el ámbito industrial hasta que el sueco Oscar Kjellberg inventó, en 1904, el electrodo recubierto. Su uso masivo comenzó alrededor de los años 1950. Uno de los tipos más comunes de soldadura de arco es la soldadura manual con electrodo revestido (SMAW, Shielded Metal Arc Welding), que también es conocida como soldadura manual de arco metálico (MMA) o soldadura d e electrodo. La corriente eléctrica se usa para crear un arco entre el material base y la varilla de electrodo consumible, que es de acero y está cubierto con un fundente que protege el área de la soldadura contra la oxidación y la contaminación por medio de la producción del gasCO2 durante el proceso de la soldadura. El núcleo en sí mismo del electrodo actúa como material de relleno, haciendo innecesario un material de relleno adicional. El proceso es versátil y puede realizarse con un equipo relativamente barato, haciéndolo adecuado para trabajos de taller y trabajo de campo. Un operador puede hacerse razonablemente competente con una modesta cantidad de entrenamiento y puede alcanzar la maestría con experiencia. Los tiempos de soldadura son algo lentos, puesto que los electrodos consumibles deben ser sustituidos con frecuencia y porque la escoria, el residuo del fundente, debe ser retirada después de soldar. Además, el proceso es generalmente limitado a materiales de soldadura ferrosos, aunque electrodos especializados han hecho posible la soldadura del hierro fundido, níquel, aluminio, cobre, acero inoxidable y de otros metales.
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Soldadura GTAW La soldadura de arco, tungsteno y gas (GTAW), o la soldadura de tungsteno y gas inerte (TIG) (también a veces designada
erróneamente
como
soldadura heliarc), es un proceso manual de soldadura que usa un electrodo de tungsteno no consumible, una mezcla de gas inerte o semi-inerte, y un material de relleno separado. Especialmente
útil
para
soldar
materiales finos, este método es caracterizado por un arco estable y una soldadura de alta calidad, pero requiere una significativa habilidad del operador y solamente puede ser lograda en velocidades relativamente bajas. La GTAW pueden ser usada en casi todos los metales soldables, aunque es aplicada más a menudo a metales de acero inoxidable y livianos. Con frecuencia es usada cuando son extremadamente importantes las soldaduras de calidad, por ejemplo en bicicletas, aviones y aplicaciones navales. Un proceso relacionado, la soldadura de arco de plasma, también usa un electrodo de tungsteno pero utiliza un gas de plasma para hacer el arco. El arco es más concentrado que el arco de la GTAW, haciendo el control transversal más crítico y así generalmente restringiendo la técnica a un proceso mecanizado. Debido a su corriente estable, el método puede ser usado en una gama más amplia de materiales gruesos que el proceso GTAW, y además, es mucho más rápido. Puede ser aplicado a los mismos materiales que la GTAW excepto al magnesio, y la soldadura automatizada del acero inoxidable es una aplicación importante del proceso. Una variación del proceso es el corte por plasma, un eficiente proceso de corte de acero.
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Soldadura GMAW El concepto GMAW (Gas Metal Arc Welding ) surgió en la década de 1920 pero estuvo disponible comercialmente en 1948. Se consideró un proceso de electrodo de metal desnudo de diámetro pequeño con alta densidad de corriente que empleaba gas inerte para proteger el arco de soldadura. Es un proceso de soldadura por arco que emplea un arco entre un electrodo continuo de metal de aporte y el charco de soldadura. El proceso se realiza bajo un escudo de gas suministrado externamente y sin aplicación de presión.
Maquina de soldadura GMAW
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Soldadura FCAW La soldadura por arco con núcleo de fundente (flux cored arc welding, FCAW) es un proceso de soldadura por arco que aprovecha un arco entre un electrodo continuo de metal de aporte y el charco de soldadura. Este proceso se emplea con protección de un fundente contenido dentro del electrodo tubular, con o sin un escudo adicional de gas de procedencia externa, y sin aplicación de presión. El proceso FCAW tiene dos variaciones principales que difieren en su método de protección del arco y del charco de soldadura contra la contaminación por gases atmosféricos (oxígeno y nitrógeno). Una de ellas, la FCAW con autoprotección, protege el metal fundido mediante la descomposición y vaporización del núcleo de fundente en el calor del arco. El otro tipo, la FCAW con escudo de gas, utiliza un flujo de gas protector además de la acción del núcleo de fundente. En ambos métodos, el material del núcleo del electrodo proporciona una cubierta de escoria sustancial que protege el metal de soldadura durante su solidificación.
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CONCLUSIÓN Gracias a esta investigación pude darme cuenta de que las uniones conocidas como “Temporales” que no son otra cosa que aquellas uniones de materiales que pueden
desmontarse. Que están hechas solo para plazos de muy corto periodo de trabajo. Mencionábamos dos en específicos en este trabajo las “Atornilladas” y las “Remachadas”, cabe mencionar que no son las únicas que entran en la clasificación
de temporales pero si son las utilizadas, dentro de las uniones atornilladas mencionábamos su clasificación, tipos de tornillos que existen o las más utilizadas, las tuercas que son una parte muy importante dentro de esta. Y dentro de lo que llamábamos “Roblones” que son otra cosa más que los remaches o proceso de
remachado en el que se explicó como es un remache o roblón, el cómo se realiza el proceso de remachado, tipos de remaches y las clases que ahí. En este proceso mencionado entra en juego el factor económico, ya que es un proceso con fácil accesibilidad, por su bajo costo, y puede estar al alcance del consumidor y son muy resistentes dependiendo del material con la que está hecho. Otro tipos de uniones y las más utilizadas en la industria son las uniones “Permanentes”, entre este tipos de uniones, la unión por “Soldadura”, que es “un
proceso de fabricación en donde se realiza la unión de dos materiales, en la cual las piezas son soldadas fundiendo ambas y que al enfriarse, se convierten en una unión fija”.
Por ejemplo las soldaduras “SMAW, GTAW, GMAW, FCAW” que son las abreviaciones de las siglas en inglés, que en este trabajo realizado se abordaron, no a fondo pero si de una manera concisa y clara para que al momento de dar a conocer la información recopilada no surjan dudas lo primero que se abordó referente a este tema es en que consiste una soladura para que de ahí se partiera a mencionar los tipos de soldaduras empezando por la “soldadura manual con electrodo revestido (, Shielded Metal Arc
Welding), mencionando así el proceso mediante el cual se lleva acabo, para de ahí seguir con otro tipo de soldadura el “de arco, tungsteno y gas (GTAW)”, para asi continuar con el de soldadura de arco metálico con gas (GMAW), también conocida como soldadura de metal y gas inerte, para así concluir con el soldadura de arco de núcleo fundente (FCAW).
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BIBLIOGRAFIA
https://prezi.com/iz6ig-medt3k/uniones-temporales-remachados-atornilladosetc/
https://vdocuments.site/unidad-5-proceso-de-union-de-materiales.html
https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/6080/05.pdf
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