¿Cuándo deberías usar self?

Por María Gannon | 26 de febrero de 2018

Las aplicaciones de tornillos de acoplamiento que requieren conexiones seguras pueden depender de contratuercas autoajustables, que autobloquean las roscas para reducir el aflojamiento y se pueden quitar repetidamente sin afectar el rendimiento.

Por Michael J. Rossi, supervisor de servicios de marketing, PennEngineering

Según todas las medidas, se espera que el hardware especificado para conectar los componentes funcione de manera confiable en servicio. Pero a veces los factores relacionados con la aplicación (vibración, ciclos térmicos u otras fuerzas disruptivas) ponen en peligro los sujetadores. Especialmente en el caso de tornillos coincidentes, dichas fuerzas pueden aflojarlos y potencialmente provocar una falla en la fijación. ¿Cómo pueden los diseñadores prevenir tales problemas?

Las contratuercas de torsión predominantes autoajustables integran un elemento hexagonal de nailon que se ofrece como opción de mecanismo de bloqueo.

Las contratuercas autoremachables ofrecen soluciones en múltiples frentes. "Autobloquean" eficazmente las roscas de los tornillos correspondientes para eliminar cualquier riesgo de que los tornillos se aflojen con el tiempo, independientemente de las fuerzas de aplicación. Además, las contratuercas permiten retirar y volver a colocar tornillos repetidamente sin comprometer el rendimiento de bloqueo de roscas. Y, a diferencia de los métodos o parches de bloqueo químico, las contratuercas no requieren pasos de producción ni materiales adicionales durante el proceso de ensamblaje, lo que ahorra tiempo y dinero a lo largo del camino.

Más allá de su función central de resistir fuerzas externas y sujetar los herrajes acoplados de forma segura, las contratuercas de cierre automático ofrecen otra capa de confiabilidad, gracias a la tecnología de cierre automático. Tras su instalación, las contratuercas se convierten en partes permanentes e integrales de un conjunto de metal delgado, no se aflojan ni se caen, nunca es necesario impedir su rotación con una herramienta y nunca es necesario volver a manipularlas.

Los tipos específicos de contratuercas autoremachables ofrecen además beneficios específicos, según el diseño. Algunos integran hilos flotantes para compensar la desalineación; las versiones en miniatura presentan espacios más pequeños que se adaptan a sobres de diseño más pequeños; y otros lograrán una fuerza de sujeción particularmente alta. El universo de las contratuercas autoadhesivos continúa expandiéndose en respuesta a las necesidades de las aplicaciones y del mercado.

Mecanismos de bloqueoAl evaluar las contratuercas autoremachables para una aplicación, los diseñadores pueden comenzar a limitar el campo considerando dos categorías principales: contratuercas de torsión predominantes (en muchas variaciones) y tipos de funcionamiento libre.

Las contratuercas de torsión predominantes autoremachables abarcan estilos totalmente metálicos, así como contratuercas que integran inserciones de plástico (generalmente nailon).

Los tipos totalmente metálicos “autobloquean” las roscas del hardware correspondiente alterando fundamentalmente la forma de la tuerca durante la fabricación para sujetar un tornillo durante el apriete. Un método común es la deformación intencionada de la rosca de la tuerca. Dependiendo del tipo, las roscas de la tuerca se pueden apretar de forma elíptica (deformando ligeramente el cilindro del hilo en una forma elíptica), se pueden crear mordazas flexibles cortando verticalmente el cilindro del hilo y apretando las dos secciones juntas, o uno o dos de los últimos hilos en el lado de la cabeza de la tuerca puede estar deformado.

La característica de diseño particular de las contratuercas de torsión predominantes totalmente metálicas produce fricción entre las roscas del hardware acoplado, aumentando así la fuerza necesaria para apretar y aflojar la tuerca. Las contratuercas de torsión predominante mantienen esencialmente el mismo valor de torsión, independientemente de la cantidad de carga axial aplicada, y han sido diseñadas para proporcionar hasta 15 ciclos de rendimiento de bloqueo de roscas.

Las contratuercas de ajuste automático diseñadas con un ángulo de rosca modificado proporcionan una función de bloqueo por vibración.

Las contratuercas de torsión predominante autoremachables con inserciones de nailon generan resistencia a la torsión utilizando un inserto de plástico como elemento de bloqueo.

El inserto se añade durante la fabricación en el cuerpo autoremachable de la tuerca en el lado de salida del tornillo (con el diámetro interior del inserto aproximadamente al diámetro de paso del tornillo). A medida que el tornillo entra en el inserto, la interferencia resultante en el diámetro mayor crea un par predominante. Una ventaja importante de este método de bloqueo es la capacidad de reducir significativamente la posibilidad de que se formen residuos conductores al retirar y reinstalar repetidamente un tornillo. Estos también pueden ofrecer hasta 15 ciclos de rendimiento de bloqueo de subprocesos.

A diferencia de los tipos de torsión predominantes, las contratuercas de ajuste automático totalmente metálicas requerirán apretarse contra una superficie de apoyo para que funcione el mecanismo de bloqueo.

Una formación de rosca modificada en el flanco cargado de estos sujetadores proporciona la característica de bloqueo resistente a las vibraciones y permite que los tornillos correspondientes giren libremente durante el proceso de fijación hasta que se induce la carga de la abrazadera durante el proceso de apriete del tornillo. La carga de sujeción aplicada luego activa la característica de bloqueo resistente a vibraciones de la contratuerca, que bloquea el tornillo correspondiente en su lugar. (Si la carga de la abrazadera se elimina por cualquier motivo, las tuercas ya no proporcionarán ninguna resistencia a la torsión). La reutilización de la función de bloqueo no se verá afectada por el número de ciclos de encendido/apagado.

Independientemente del tipo de contratuerca, los diseñadores siempre deben considerar el impacto potencial de ciertas condiciones de aplicación para lograr un rendimiento optimizado de las contratuercas en servicio. Por ejemplo, las funciones de bloqueo pueden estar sujetas a límites de temperatura. Las contratuercas con inserciones de nailon generalmente tienen un límite de temperatura recomendado de 250 ˚F (o 120 ˚C) antes de que la resistencia de la característica de bloqueo se vea afectada. A su vez, las contratuercas totalmente metálicas generalmente se pueden calentar a temperaturas más altas sin afectar la resistencia del bloqueo, pero las temperaturas más altas pueden provocar fragilidad y reducir la resistencia a la corrosión.

Remachado permanente La tecnología de autoremachado supone una gran ayuda en el mundo de las fijaciones, en general, y de las contratuercas, en particular. Los sujetadores autoadhesivos en todos sus tipos y variaciones proporcionan roscas de carga permanentes y reutilizables para aceptar herrajes de acoplamiento en láminas de metal dúctil demasiado delgadas para ser roscadas o donde las roscas extruidas o estampadas no serían prácticas.

Entre otros beneficios, permiten retirar y volver a conectar componentes cuando sea necesario para acceder o dar servicio y pueden reducir o eliminar drásticamente la cantidad de hardware de conexión necesario. Menos piezas promueven diseños más livianos y menos hardware en un ensamblaje se traduce en ahorros en tiempo y costos del producto.

Los sujetadores autoadhesivos se instalan fácilmente (generalmente durante el proceso de fabricación) presionándolos en un orificio del tamaño adecuado y luego aplicando suficiente fuerza de compresión con una prensa. Este proceso hace que el material de lámina de metal desplazado fluya en frío hacia un hueco anular en el vástago o piloto del sujetador, bloqueando permanentemente el sujetador en su lugar en el conjunto. Un moleteado o una característica similar evita que el sujetador gire en el metal cuando se aplica un par de apriete al hardware correspondiente, como los tornillos en el caso de las contratuercas.

Ingeniería única

Las contratuercas de torsión predominantes con autocierre y una función de bloqueo “TRI-DENT” especialmente diseñada ofrecen una solución de bloqueo rentable.

Cada aplicación se caracterizará por requisitos distintos y, dentro de la familia general de contratuercas autoadhesivos, se pueden especificar opciones de diseño exclusivo para enfrentar los desafíos.

Los perfiles de tres (entre muchos) tipos individuales de contratuercas autoremachables para ensamblajes metálicos delgados ilustran la gama y las capacidades. Las contratuercas con “mordazas flexibles” incorporan un diseño particularmente apropiado para aplicaciones de servicio severo. Estos sujetadores utilizan dos mordazas flexibles semicirculares resistentes (en lugar de varios segmentos con menos soporte) para lograr una mayor retención y evitar la relajación y el aflojamiento del sujetador con el tiempo. El diseño protege aún más las roscas de un tornillo coincidente: las holguras obtenidas con sólo dos interrupciones de una circunferencia completa, junto con la separación de las mordazas por el tornillo entrante, minimizarán la posibilidad de dañar la rosca. Un hombro además proporciona un mayor rendimiento de extracción y una parada positiva durante la instalación. La acción de flexión de su función de bloqueo sirve para permitir el uso repetido y un par de bloqueo efectivo.

Las contratuercas con roscas flotantes permiten un ajuste de hasta 0,030 pulg. o 0,76 mm para la desalineación del orificio de acoplamiento. Se obtiene mayor resistencia y soporte en el conjunto mediante las roscas de la tuerca flotante que se extienden hasta el vástago del retenedor del sujetador.

Las contratuercas en miniatura son relativamente livianas, ocupan menos espacio y se pueden especificar en una variedad de tamaños de rosca especialmente pequeños, lo que las hace ideales en aplicaciones donde el tamaño y el peso importan. Un fuerte collar moleteado, que queda incrustado cuando se instala en una lámina de metal receptor, garantiza contra la rotación de los sujetadores en la lámina. La resistencia al torque del moleteado excede en gran medida el torque que puede ejercer la función de autobloqueo.

Como lo ilustran estos ejemplos, las contratuercas autoremachables se han diseñado para prácticamente cualquier aplicación en la que sea obligatorio asegurar un tornillo correspondiente. Como práctica recomendada, la toma de decisiones para identificar el tipo de contratuerca adecuado para una aplicación se puede reforzar al contratar los recursos técnicos y de ingeniería internos de un proveedor en las primeras etapas de la etapa de diseño. En última instancia, el soporte puede contribuir a asegurar resultados confiables de las aplicaciones.

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