¿Cuándo debería usar uno mismo?

Por María Gannon | 26 de febrero de 2018

Las aplicaciones de tornillos de acoplamiento que requieren fijaciones seguras pueden confiar en las 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 componentes funcione de manera confiable en servicio. Pero a veces los factores relacionados con la aplicación (vibración, ciclos térmicos u otras fuerzas disruptivas) pondrán en peligro los sujetadores. Especialmente en el caso de los tornillos acoplados, dichas fuerzas pueden aflojarlos y potencialmente provocar fallas en la fijación. ¿Cómo pueden los diseñadores prevenir tales problemas?

Las contratuercas de par prevaleciente de cierre automático integran un elemento hexagonal de nailon que se ofrece como opción de mecanismo de bloqueo.

Las contratuercas autoajustables ofrecen soluciones en múltiples frentes. Efectivamente, "autobloquean" 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 quitar 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 tuercas de seguridad no requieren pasos de producción ni materiales adicionales durante el proceso de ensamblaje, lo que ahorra tiempo y dinero en el camino.

Más allá de su función central de soportar fuerzas externas y sujetar el hardware de acoplamiento de forma segura, las contratuercas autoajustables ofrecen otra capa de confiabilidad, gracias a la tecnología de autoafianzamiento. Una vez instaladas, las contratuercas se convierten en partes permanentes e integrales de un ensamblaje de metal delgado, no se aflojarán ni se caerán, nunca tendrán que ser restringidas para que no giren con una herramienta, y nunca tendrán que volver a manipularse.

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

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

Las contratuercas de torsión prevaleciente de autocierre abarcan estilos totalmente metálicos, así como tuercas de seguridad que integran insertos de plástico (generalmente nailon).

Los tipos totalmente metálicos "autobloquean" las roscas del hardware de acoplamiento al alterar fundamentalmente la forma de la tuerca durante la fabricación para sujetar un tornillo durante el apriete. Un método común es la distorsión deliberada de las roscas de la tuerca. Dependiendo del tipo, las roscas de la tuerca se pueden apretar elípticamente (deformando ligeramente el cilindro roscado en una forma elíptica), se pueden crear mordazas flexibles cortando verticalmente el cilindro roscado y apretando las dos secciones juntas, o una o dos de las últimas roscas en el lado de la cabeza de la tuerca puede estar deformado.

La característica de diseño particular de las contratuercas de torsión prevaleciente totalmente metálicas produce fricción entre las roscas del hardware acoplado, lo que aumenta la fuerza necesaria para apretar y aflojar la tuerca. Las contratuercas de par predominante mantienen esencialmente el mismo valor de par, 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 autocierre y funcionamiento libre diseñadas con un ángulo de rosca modificado brindan una función de bloqueo de vibraciones.

Las contratuercas de torsión prevaleciente de autocierre con inserciones de nailon generan resistencia a la torsión utilizando una inserción de plástico como elemento de bloqueo.

El inserto se agrega durante la fabricación en el cuerpo autoajustable de la tuerca en el lado de salida del tornillo (con el diámetro interior del inserto aproximadamente en el diámetro de paso del tornillo). A medida que el tornillo entra en el inserto, la interferencia resultante en el diámetro principal crea un par predominante. Una gran ventaja de este método de bloqueo es la capacidad de reducir significativamente la posibilidad de que se formen desechos conductores debido a la extracción y reinstalación repetidas de un tornillo. Estos también pueden ofrecer hasta 15 ciclos de rendimiento de bloqueo de roscas.

A diferencia de los tipos de torsión predominantes, las contratuercas de giro libre y autocierre totalmente metálicas requerirán que se aprieten 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 la vibración y permite que los tornillos acoplados giren libremente durante el proceso de fijación hasta que se induce la carga de sujeción durante el proceso de apriete de tornillos. La carga de sujeción aplicada luego se acopla con la función de bloqueo resistente a las vibraciones de la contratuerca, que bloquea el tornillo de acoplamiento en su lugar. (Si se retira la carga de la abrazadera por cualquier motivo, las tuercas ya no ofrecerán ninguna resistencia a la torsión a la rotación). La reutilización de la función de bloqueo no se verá afectada por la cantidad de ciclos de encendido/apagado.

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

Remachado permanente La tecnología de autocierre proporciona una gran ayuda en el mundo de los elementos de fijación, en general, y de las contratuercas, en particular. Los sujetadores de cierre automático en todos sus muchos tipos y variaciones proporcionan roscas de soporte de carga permanentes y reutilizables para aceptar hardware 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 la extracción y reinstalación de componentes cuando sea necesario para el acceso o el servicio y pueden reducir o eliminar drásticamente la cantidad de hardware de conexión requerido. Menos piezas promueven diseños más livianos y menos hardware en un ensamblaje se traduce en ahorros en tiempo y costos del producto.

Los sujetadores de cierre automático 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 rebaje anular en el vástago o guía 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 de acoplamiento, como los tornillos en el caso de las contratuercas.

Ingeniería única

Las contratuercas de torsión prevaleciente de autocierre con 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 autoajustables, se pueden especificar opciones de ingeniería únicas para enfrentar los desafíos.

Los perfiles de tres (entre muchos) tipos individuales de contratuercas autoajustables para ensamblajes de metal delgado ilustran el rango 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 menos soportados) para lograr una mayor retención para evitar la relajación y el aflojamiento del sujetador con el tiempo. El diseño protege aún más las roscas de un tornillo de acoplamiento: las holguras obtenidas por solo dos interrupciones de una circunferencia completa, junto con la separación de las mordazas por el tornillo de entrada, minimizarán la posibilidad de dañar la rosca. Además, un hombro 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 un 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. Las roscas de la tuerca flotante que se extienden hacia el vástago de retención del sujetador obtienen resistencia y soporte adicionales en el ensamblaje.

Las contratuercas en miniatura son relativamente livianas con un tamaño más pequeño y se pueden especificar en una gama 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 se incrusta cuando se instala en una hoja de metal anfitriona, garantiza contra la rotación de los sujetadores en la hoja. La resistencia a la torsión del moleteado supera con creces la torsión que puede ejercer la función de autobloqueo.

Como ilustran estos ejemplos, las contratuercas autoajustables se han diseñado para prácticamente cualquier aplicación en la que sea obligatorio asegurar un tornillo de acoplamiento. Como mejor práctica, la toma de decisiones para identificar el tipo de contratuerca adecuado para una aplicación puede reforzarse reclutando los recursos técnicos y de ingeniería internos de un proveedor desde el principio de la etapa de diseño. En última instancia, el soporte puede contribuir a asegurar resultados de aplicación confiables.

PennIngenieríapemnet.com