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• Ricardo García Hernandez

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MÓDULO: TECNOLOGÍA MECÁNICA PARA EL DISEÑO

CicloFormativo GradoSuperior. DiseñoenFabricaciónMecánica.

MODULO 2º TRIMESTRE Apuntes de TecnologíaMecánica parael Diseño.

CURSO:17/18. 1

MÓDULO: TECNOLOGÍA MECÁNICA PARA EL DISEÑO CONTENIDO. 4.- Conocimiento y aplicaciones de medios de unión: 4.1.- Tipos de uniones: 4.1.1.- Uniones fijas (remaches y roblones, adhesivos, ajuste a presión y soldadura.) 4.1.2.- Uniones desmontables (tornillos, arandelas, chavetas, pasadores, ejes nervados o estriados, guías de deslizamiento, uniones forzadas). 4.2.- Manejo de catálogos de elementos normalizados. 4.3.- Generación de elementos normalizados en CAD.

5.- Conocimiento de órganos de máquinas: 5.1.-Ejes y árboles. 5.2.-Cojinetes (de fricción y rodamientos). 5.3.- Acoplamientos (rígidos, elásticos, móviles, embragues). 5.4.- Trinquetes. 5.5.- Transmisión por correas y poleas. 5.6.- Transmisión por rueda y cadena. 5.7.- Transmisión por ruedas dentadas. Cremalleras. 5.8.- Ruedas de fricción. 5.9.- Excéntricas y levas. 5.10.- Husillos. 5.11.- Resortes. Tipos. 5.12.- Representación en gráfica en CAD de elementos mecánicos.

6.- Aplicación de órganos de máquinas en mecanismos: 6.1.- Sistemas de fijación de elementos mecánicos. 6.2.- Montaje y desmontaje de elementos mecánicos. 6.3.- Análisis de las soluciones constructivas. 6.4.- Representación gráfica de cadenas cinemáticas en CAD.

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DESARROLLO DE CONTENIDOS.

4.- Conocimiento y aplicaciones de medios de unión: 4.1.- Tipos de uniones: Para unir las chapas o perfiles laminados, se emplean diversos procedimientos, que pueden reducirse a dos: -

Procedimientos mecánicos. (A, B, C).

-

Procedimientos térmicos. (D).

Los procedimientos mecánicos pueden producir a su vez uniones fijas no desmontables sin destruir ninguna pieza; uniones móviles, desmontables sin deteriorar las demás piezas. Las uniones fijas se hacen principalmente por medio de roblones y grapas, y las uniones móviles, por medio de pernos y tornillos. Los procedimientos térmicos dan lugar a uniones fijas y constituyen alguno de los diversos tipos de soldaduras.

Esquema guía de tipos de uniones.

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MÓDULO: TECNOLOGÍA MECÁNICA PARA EL DISEÑO 4.1.1.- Uniones fijas (remaches, soldadura, adhesivos). Las uniones fijas más comunes son: A. Remaches y roblones. B. Adhesivos. C. Ajuste a presión. D. Soldadura. A continuación se describen cada una de ellas.

A. Remaches y roblones. Los roblones o remaches, son piezas compuestas de un cuerpo cilíndrico llamado caña, vástago o espiga, y de una cabeza, de forma generalmente troncocónica o de casquete esférica, estos se construyen en metales dúctiles, maleables y tenaces. Los remaches se construyen en acero dulce, cuando se destinan a unir piezas ferrosas, en cobre, cuando son destinados a construir recipientes para contener alimento y en aluminio para ciertas construcciones ligeras.

Los roblones son remaches cuyo diámetro es superior a 10 mm.

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MÓDULO: TECNOLOGÍA MECÁNICA PARA EL DISEÑO A.1. Roblonado en caliente. Tipos: Por unión de chapas de metal Definición: Método de unión mecánica en caliente, utilizando roblones o pernos. Primero tiene que hacerse la perforación. El roblón, con una cabeza ya formada, se coloca a presión,introduciéndolo en caliente hasta que la cabeza toca el elemento, y se golpean el extremo quesobresalen por el otro lado, deformándolo para formar la otra cabeza. Al enfriarse el fuste del roblón,este se contrae, juntándose las dos cabezas y haciendo que este ejercen cierta presión contra laspiezas a unir. El roblón trabaja a cortante, trasladando las cargas de un elemento al otro a través de él. La presión que ejerce sobre las piezas ayuda, pero no es el mecanismo básico de traslado detensiones. Conceptualmente trabaja como lo hace un pasador, con la seguridad añadida que le dan las cabezas, que evitan cualquier movimiento del perno.

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Propiedades relacionadas: Los materiales han de ser capaces de soportar muy altas temperaturas sinquemarse, tener un coeficiente de dilatación térmica alta y soportar bien esfuerzos de tracción, cortante y compresión. Normalmente son de fundición.

A.2. Roblonado o remachado en frio. Tipos: Por unión de chapas de metal Definición: Método de unión mecánica, en seco, utilizando remaches. Los remaches son pequeñoselementos tubulares de un metal suficiente deformable y plástico como para poderlo trabajar en frio. Trabaja igual que el roblonado, pero se ejecuta en frio. Hace falta primero el agujero y posteriormentecon una herramienta llamada remachadora se estira el eje del remache ya colocado en su lugar hastaque se produce la unió con el elemento de soporte. Finalmente se corta por el eje. Propiedades relacionadas: Los material de los remaches han de ser plásticos, han de ser capaces de soportar el esfuerzo de compresión.

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Para la sustitución de un elemento remachado, es necesaria laeliminación del remache; bastará con taladrar el propio remachecon una broca de diámetro ligeramente inferior al taladro inicial.

Pasos de remachado.

Foto detalle de remachadora. A.3.- Tipos de remaches. Existen diferentes tipos de remaches, entre los cuales destacamos:

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A.4.- Dimensiones de los remaches. Las proporciones y dimensiones de los remaches aparecen en las normas correspondientes, como ejemplo, DIN 660, redondos; DIN 661, avellanados, etc. Los robloneso remaches se designan por su forma o tipo, diámetro o longitud.

Ejemplos extraidos del catálogo de Echebarria suministros.

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Ejemplos de otros remaches.

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MÓDULO: TECNOLOGÍA MECÁNICA PARA EL DISEÑO A.4.1.- Dimensiones (ELMA). Las dimensiones nominales del remache son el diámetro “d” de la espiga y su longitud “ l”, a excepción de los de cabeza plana y alomada que comprende además de la longitud de la espiga, la de la parte cónica dela cabeza.

La longitud del remache ha de ser tal que, sobrepase el espesor de las piezas a unir en una longitud x, debe ser:

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MÓDULO: TECNOLOGÍA MECÁNICA PARA EL DISEÑO A.5.- Denominación de un remache. Se nombra primero el tipo de cabeza, después el diámetro nominal y finalmente la longitud nominal del remache. Por ejemplo, el remache representado en la figura, se denomina:

Remache cabeza redonda 10 x 35 .

A.6.- Operación de roblonado. El remachado tiene lugar mediante dos herramientas: la buterola y la sufridera, que representan en hueco la forma que hay que dar a la cabeza de los remaches. El diámetro donde se aloja el remache es mayor que el nominal de este, para facilitar su colocación en obra.

Llamando d al diámetro del vástago el diámetro d1

del agujero es:d1 = 1,5 d Pero en la mayoría de los casos, suele hacerse un milímetro mayor. Los

cálculos

de resistencia de las uniones se realizan con el diámetro d1 del agujero, ya que en la operación de remachado queda totalmente rellenado el agujero.

A.7.- Cálculo de las uniones remachadas. Para cargas centradas es usual suponer que todos los roblones de una unión están sometidos a la misma tensión.

Sin embargo esta hipótesis solo es cierta

aproximadamente.

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A.8.- Esfuerzos sometidos por los remaches. A.8.1.- Cortadura de los remaches.

A.8.2.- Compresión de los remaches.

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A.8.- Esfuerzos sometidos por las chapas. A.8.1.- Tracción de la chapa.

A.8.2.- cortadura de la chapa.

Donde:  y σ son las tensiones de cortadura y tracción soportadas por remaches y chapas respectivamente adm y σadm son las tensiones de cortadura y tracción admisibles de cada material F es la fuerza de tracción que se ejerce sobre las chapas N es el número total de remaches que realizan la unión So es la superficie circular del remache e es el espesor de las chapas H es la anchura de la chapa. 14

MÓDULO: TECNOLOGÍA MECÁNICA PARA EL DISEÑO EJERCICIO 1. Para unir dos planchas de chapa de 25 cm de anchura y de 6 mm de espesor se utilizan cuatro remaches de 8 mm de diámetro. Calcula la tensión cortante que soportan los remaches y la tensión de tracción que sufren las chapas cuando se les aplica una fuerza de 2600 N. EJERCICIO 2. Calcular el número de remaches de 10 mm de diámetro, necesarios para unir dos planchas de 30 cm de anchura, así como el espesor de las mismas. Siendo la tensión cortante que soportan los remaches de 30 N/mm2, la tensión de tracción de la chapa es de 10 N/mm2, y la fuerza aplicada a las chapas es de 5000 N EJERCICIO 3. Para unir dos chapas de 500 mm de anchura y 15 mm de espesor y que deben soportar un esfuerzo de tracción de 2500 kp, se utilizan roblones de 15 mm de diámetro. Si la tensión de cortadura admisible es de 200 kp/cm2. ¿Cuántos roblones deberemos utilizar para asegurar una unión adecuada? EJERCICIO 4. Para unir dos planchas de chapa de 25 cm de anchura y de 2 mm de espesor se utilizan cuatro remaches de 8 mm de diámetro. Calcula la tensión cortante que soportan los remaches y la tensión de tracción que sufren las chapas cuando se les aplica una fuerza de 1600 N, y verifica las siguientes condiciones si adm=25 2 N/mm2 y adm=3.5 N/mm . EJERCICIO 5. Se han unido dos chapas de 200 mm de ancho y 6 mm de espesor y para ello se han empleado 3 roblones de 14 mm de diámetro. Determina si la unión está asegurada cuando las chapas soportan una fuerza de tracción de 12 kN si adm=85 2 N/mm2 y adm=500 N/mm . EJERCICIO 6. Calcula el máximo esfuerzo de tracción que es capaz de soportar una unión roblonada con los datos siguientes: 2 2 adm=900 kp/cm , adm=1400 kp/cm , 5 roblones de 12 mm de diámetro para unir dos chapas de 250 mm de ancho con un espesor de 10 mm.

EJERCICIO 7. Se han unido tres chapas de, siendo los espesores H = 200 mm de ancho y espesores e1 = 6 mm, e2 = 3 mm de espesor y para ello se han empleado 3 roblones de 14 mm de diámetro. Determina, siendo F=6000 N, y a=10 mm. A. B. C. D.

Cortadura de los remaches. Compresión de los remaches. Tracción de la chapa. Cortadura de la chapa.

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B. ADHESIVOS.

C. AJUSTE A PRESIÓN.

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MÓDULO: TECNOLOGÍA MECÁNICA PARA EL DISEÑO D. SOLDADURA.

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MÓDULO: TECNOLOGÍA MECÁNICA PARA EL DISEÑO D.1 Soldadura blanda.

D.2 Soldadura fuerte.

D.3 Soldadura oxiacetilénica o autógena.

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MÓDULO: TECNOLOGÍA MECÁNICA PARA EL DISEÑO D.4. Soldadura eléctrica.

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