Los sujetadores a menudo se dan por sentado; Sin embargo, son más que una pieza de metal, y su principio de trabajo es fascinante y más complejo de lo que parece.
En este artículo, quiero compartir algunos conceptos básicos que lo ayudarán a comprender mejor cómo funcionan los tornillos, las tuercas y los tornillos, por qué se rompen, cómo leer sus marcas y otros consejos.
Bastics de pernos y tornillos: ¿Cómo funcionan los sujetadores?
Cuando aprieta un perno o un tornillo, el par (fuerza de rotación) que aplica se convierte en fuerza de sujeción, lo que lo hace sostener las piezas con fuerza. Los sujetadores están diseñados para estirarse cuando se apretan, creando fuerza de sujeción.
Además del torque, otros factores como el tamaño y el tono de hilo ayudan a los sujetadores manteniendo juntas las partes.
Rápidamente repasemos dos tipos de deformación que marcan la diferencia entre un sujetador saludable y roto.
- Deformación elástica:Es cuando un objeto vuelve a su forma original después de ser sometido a una fuerza externa. Imagina una pelota de ping pong; Se deforma cuando lo golpea o cuando rebota, pero recupera su forma casi de inmediato.
- Deformación plástica:Es cuando un objeto no vuelve a su forma original después de ser sometido a una fuerza externa. Imagine que un automóvil corre sobre la misma bola de ping pong del ejemplo anterior y la aplasta; Se quedará permanentemente aplastado.
Los sujetadores funcionan gracias a la deformación elástica.
La analogía de primavera
Los sujetadores son similares a los manantiales. Cuando un resorte está en su forma natural o de reposo (no hay fuerzas actuando sobre él), tiene una cierta longitud y se mantiene así indefinidamente.
Si estira la primavera, se alargará (como lo hacen los sujetadores cuando los aprieta), generando energía potencial, también llamada carga. Cuando libera la carga, los resortes tienden a volver a su estado y forma originales por naturaleza. En un sujetador, esa carga y tendencia a recuperar la forma original son lo que genera fuerza de sujeción.
A medida que estira la primavera cada vez más, almacenará más energía potencial, y un sujetador tendrá una mayor fuerza de sujeción. Cada vez que estira un resorte y vuelve a su forma original, sufre una deformación elástica, como sucede cuando aprieta un sujetador correctamente.
Si sigue estirando el resorte aún más, en algún momento no podrá volver a su forma original, y permanecerá deformado. Este estado se llama deformación plástica. En el caso de un tornillo o perno, se dañará permanentemente o se romperá en el punto más débil.
Fases de endurecimiento
Supongamos que tienes dos piezas unidas por un perno; El conjunto de componentes formados por las dos piezas y el perno se llama junta atornillada.
El proceso de fijación tiene cuatro etapas, y usaré las dos piezas y el perno como ejemplo.
- Etapa 1 – Retawn:No hay contacto entre el perno y las dos piezas a punto de ser sujetas.
- Etapa 2-Dibujado:La junta está sentada y hay contacto a lo largo de los componentes que se sujetan.
- Etapa 3 – Elástico:El par se aplica al sujetador, que se convierte en fuerza de abrazadera, y mantiene las piezas juntas. A medida que se aplica el par, el perno sufre una deformación elástica.
- Etapa 4 – Plastic:Esta fase es la que debemos evitar. El estrés excesivo o excesivo a la articulación atornillada se deforma, daña o rompe el sujetador, causando una deformación plástica (irreversible).
Fuerza del sujetador: términos y conceptos clave
¿Qué tan fuerte es un perno?
A continuación, le mostraré los factores más importantes que definen la máxima fuerza que un sujetador puede soportar antes de fallar. Estos términos también son útiles para leer tuercas y marcas y gráficos de pernos.
Carga de tracción:Usando la analogía de primavera, cuando aprietas un perno, es como si estuvieras tirando de los dos extremos de un resorte. Los resortes de carga o sujetadores perduran cuando se estiran o apretan, respectivamente. Se llama carga de tracción.
Resistencia a la tracción:La tensión (carga de tracción) Un perno puede soportar sin sufrir una deformación permanente se llama resistencia a la tracción.
Resistencia a la tracción definitiva:Es la carga máxima de tracción que un sujetador puede soportar antes de romperse o romperse.
Punto de rendimiento:Es el punto en el que el material de un sujetador comienza a deformarse permanentemente y no volverá a su forma original.
Fuerza de rendimiento:Es el par máximo que un sujetador puede soportar antes de sufrir la deformación plástica (daño).
Dependiendo de la aplicación, se recomienda parear a los sujetadores de hasta 70 a 90 por ciento del punto de rendimiento, asegurando que solo sufran una deformación elástica y recuperen su forma original. Si aplica la fuerza (torque) más allá del punto de rendimiento, el sujetador sufrirá una deformación plástica, no puede recuperar su forma original y se dañará permanentemente. Si sigue aplicando torque, terminará rompiéndolo o rompiéndolo.
Resistencia al corte:Es el estrés lateral máximo que un sujetador puede soportar antes de ser dañado o roto. Imagina el perno de un buje de suspensión; A medida que el brazo de control se mueve, el perno soporta varias fuerzas; Las fuerzas perpendiculares serían las fuerzas de corte.
Ductilidad del material:Es la capacidad del material para deformarse antes de romperse. La ductilidad del material de un perno está altamente relacionado con su resistencia a la tracción.
Resistencia del material:La resistencia del material de un perno se define por su elasticidad o resistencia a la tensión, el cizallamiento y la resistencia a la flexión, que están relacionadas con el material y el proceso utilizado para fabricarlo.
Causas de falla de pernos y tornillos
Las causas más comunes para los pernos y la falla del tornillo están relacionadas con su tracción, cizallamiento y resistencia general al material.
- Sobre estrés:Es causado por el exceso de torres o bajo torsión. (¿Enlace al artículo sobre torres?)
- Material Fatiga:Puede ser causado por varios factores, como vibraciones, fuerzas de corte excesivas, instalación inadecuada (es decir, desalineación) e instalación y desinstalación del sujetador varias veces. Algunas aplicaciones requieren reemplazar los sujetadores cada vez que las desarmes.
- Corrosión:El óxido puede dañar los sujetadores, debilitar su material y crear pozos o grietas en su superficie, lo que puede hacer que pierdan la fuerza de sujeción e incluso se rompan.
- Fluctuación de temperatura:Las grandes variaciones de temperatura pueden soltar las articulaciones de los sujetadores y atornillados debido a la reducción y expansiones del material repentino. El hierro fundido y otros metales duros son menos sensibles a este problema.
- Grado incorrecto:La calificación de un sujetador indica su calidad de material, dureza y resistencia. Cuanto mayor sea la calificación, más fuerte es el sujetador. Ya sea que esté reemplazando un sujetador dañado o trabajando en un nuevo proyecto, asegúrese de estar utilizando la calificación correcta para la aplicación prevista para evitar la rotura prematura, el desgaste y otros problemas.
Preguntas frecuentes (preguntas frecuentes)
¿Qué es la fractura por tracción?
La fractura por tracción es cuando un perno soporta más torque del que puede manejar y sufre una deformación o instantáneas permanentes.
¿Qué es el alargamiento?
El alargamiento es el estiramiento y la deformación de un sujetador causado por un torque o presión excesivo.
¿Qué significa el par para producir (TTY)?
Torque a ceder significa aplicar el par a un sujetador hasta su punto de rendimiento (deformación permanente). Sin embargo, esta es una práctica común en muchas aplicaciones como cabezas de cilindro, que están diseñadas para sujetar así. Hay pernos especiales llamados TTY que se hacen específicamente para este propósito.
¿Qué es el torque de ruptura?
El par de separación es la cantidad mínima de torque necesaria para comenzar a girar un perno en sentido horario o en sentido antihorario.
¿Cuál es la tolerancia de un sujetador?
La tolerancia es el rango de variación en tamaño o dimensión entre los sujetadores que todavía se considera aceptable para una aplicación o uso en particular.
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