Clasificaciones comunes de sujetadores
Los sujetadores son componentes fundamentales en la ingeniería mecánica y cumplen la función esencial de unir o asegurar varias piezas entre sí. La diversidad de aplicaciones de ingeniería ha llevado al desarrollo de una amplia gama de tipos de sujetadores, que pueden clasificarse sistemáticamente según varios criterios distintos.
Clasificación por función primaria
Sujetadores roscadosrepresentan la categoría más frecuente y se basan en roscas helicoidales para generar fuerza de sujeción a través de una ventaja mecánica. Este grupo incluye pernos, tornillos, espárragos, tuercas e insertos roscados. Los pernos son sujetadores con rosca externa diseñados para insertarse a través de orificios en piezas ensambladas, normalmente destinados a usarse con una tuerca. Los tornillos son similares en apariencia, pero normalmente se acoplan con roscas internas en uno de los componentes que se unen. Los espárragos son varillas roscadas sin cabeza roscadas en ambos extremos, diseñadas para atornillarse permanentemente en un componente mientras aceptan una tuerca en el extremo opuesto para el ensamblaje.
Sujetadores sin-roscaabarcan remaches, pasadores, anillos de retención y llaves. Los remaches crean uniones permanentes mediante la deformación plástica del extremo del vástago después de la inserción. Los pasadores proporcionan una ubicación y alineación precisas entre los componentes y al mismo tiempo resisten cargas cortantes. Los anillos de retención, incluidos los anillos elásticos y los clips E-, aseguran los componentes axialmente en los ejes o dentro de los orificios. Las chavetas transmiten par entre ejes y cubos en sistemas mecánicos de transmisión de potencia.
Sujetadores elásticosUtilice la fuerza del resorte para mantener la integridad de la articulación o proporcionar funcionalidad de bloqueo. Las arandelas elásticas, las arandelas Belleville y las arandelas onduladas compensan el aflojamiento causado por los ciclos térmicos o la vibración. Los pasadores de tensión y los pasadores de resorte dependen de la fuerza elástica radial para su retención dentro de los orificios.
Clasificación por mecanismo de impulso y participación
El método mediante el cual se aplica el torque a un sujetador constituye otro eje de clasificación fundamental. Los sujetadores accionados externamente incluyen pernos y tornillos de cabeza hexagonal, pernos de cabeza cuadrada y pernos de brida de doce-puntas, todos acoplados mediante llaves o casquillos. Los sujetadores accionados internamente utilizan huecos dentro de la cabeza, incluidos los de casquillo hexagonal (Allen), Torx, Robertson, Phillips, Pozidriv y ranurados. Cada tipo de unidad ofrece distintas ventajas en cuanto a eficiencia de transmisión de torsión, resistencia de leva-, accesibilidad a herramientas y compatibilidad con automatización.
Los sujetadores de seguridad y resistentes a manipulaciones- incorporan geometrías de accionamiento especializadas diseñadas para evitar la extracción no autorizada, incluidas variantes de tres alas, cabeza de llave inglesa, tornillos uni-direccionales y clavijas-en-.
Clasificación por estilo de cabeza
La configuración del cabezal determina el acoplamiento de la herramienta, las características de la superficie de apoyo y la integración estética o funcional con los componentes ensamblados. Los cabezales panorámicos ofrecen un perfil bajo y amplio con superficies de apoyo planas. Las cabezas avellanadas, incluidas las variedades planas y ovaladas, se asientan al ras o debajo de la superficie del material a través de un asiento cónico. Las cabezas redondas proporcionan un perfil expuesto abovedado. Las cabezas de queso y las culatas de cilindro ofrecen perfiles cilíndricos altos para un encaje profundo. Los cabezales de botón y de armazón proporcionan perfiles anchos y bajos que distribuyen la carga de sujeción en áreas más grandes. Los estilos de cabeza especializados, como cabezas de brida, cabezas de arandela y cabezas de tapa, abordan requisitos específicos de cojinetes, sellado o holgura.
Clasificación por forma y estándar de hilo
La geometría de la rosca distingue fundamentalmente a las familias de sujetadores. Las roscas métricas cumplen con las normas ISO 261 e ISO 965, caracterizadas por ángulos de flanco de 60-grados y dimensiones especificadas en milímetros. Las roscas unificadas en pulgadas, regidas por ANSI/ASME B1.1, emplean de manera similar perfiles de 60-grados pero con dimensiones en pulgadas. Las roscas British Standard Whitworth presentan ángulos de flanco de 55-grados y crestas y raíces redondeadas, históricamente importantes aunque ahora ampliamente reemplazadas. Las roscas de tuberías, incluidas NPT y BSP, incorporan una forma cónica para un sellado hermético a la presión. Las roscas trapezoidales y acme sirven para aplicaciones de transmisión de potencia donde la alta eficiencia y la capacidad de carga superan las características de autobloqueo de las roscas en V estándar.
Las formas de roscas especializadas incluyen roscas autorroscantes para láminas de metal y plásticos, diseños de roscas-que desplazan el material sin quitar virutas y roscas gemelas-que permiten un acoplamiento rápido.
Clasificación por propiedades materiales y mecánicas.
La selección del material de fijación equilibra la fuerza, la resistencia a la corrosión, la capacidad de temperatura, el peso y el costo. Los sujetadores de acero al carbono y aleados dominan la ingeniería general, clasificados por clases de propiedades que indican relaciones de resistencia a la tracción y límite elástico. La clase de propiedad 4.8 representa acero de bajo-carbono con resistencia moderada, mientras que las clases 8.8, 10.9 y 12.9 denotan una resistencia progresivamente mayor a través de acero de medio-carbono y aleado con tratamiento térmico. Los grados de acero inoxidable, principalmente austenítico A2 (equivalente a 304) y A4 (equivalente a 316), brindan resistencia a la corrosión con clases de propiedad 50, 70 y 80 que indican niveles de resistencia. Los grados de acero inoxidable martensítico y de endurecimiento-por precipitación ofrecen mayor resistencia con menor resistencia a la corrosión.
Los materiales no-ferrosos incluyen aleaciones de titanio para proporciones extremas de resistencia-a-peso y resistencia a la corrosión del agua de mar, aleaciones de cobre para conductividad eléctrica y propiedades anti-excoriación, aleaciones de aluminio para aplicaciones livianas y superaleaciones a base de níquel-para servicio a temperaturas elevadas.
Clasificación por Tratamiento Superficial y Recubrimiento
Los tratamientos superficiales mejoran la resistencia a la corrosión, modifican las características de fricción o proporcionan identificación visual. El zinc galvanizado con recubrimientos de conversión de cromato, que aparece como zinc de color (amarillo iridiscente) o zinc blanco/azul (transparente), proporciona una protección sacrificable contra la corrosión. El galvanizado mecánico y los recubrimientos en escamas de zinc ofrecen alternativas sin riesgos de fragilización por hidrógeno. La galvanización por inmersión en caliente-produce capas gruesas de zinc para aplicaciones-en exteriores de alta resistencia. Los recubrimientos de fosfato mejoran la adhesión de la pintura y proporcionan una resistencia moderada a la corrosión. El ennegrecimiento por óxido ofrece un acabado decorativo con protección limitada. Los recubrimientos avanzados incluyen dacromet y geomet para una resistencia a la corrosión de alto-rendimiento, PTFE y Xylan para una baja-fricción y resistencia química, y níquel químico para una cobertura uniforme en geometrías complejas.
Clasificación por dominio de aplicación
Los requisitos específicos-de la industria han generado categorías de sujetadores especializadas. Los sujetadores de acero estructural para construcción y puentes, regidos por estándares como EN 14399, enfatizan los pernos precargados de alta-resistencia con sistemas de pernos, tuercas y arandelas combinados. Los sujetadores aeroespaciales exigen relaciones extremas de resistencia-a-peso, resistencia a la fatiga y trazabilidad a través de la certificación de materiales y el control de lotes. Los sujetadores para automóviles equilibran la rentabilidad con la confiabilidad en condiciones de vibración, ciclos térmicos y ambientes corrosivos. Los sujetadores marinos priorizan la resistencia a la corrosión del agua de mar y, a menudo, utilizan materiales de bronce al silicio, Monel o titanio. Los sujetadores electrónicos enfatizan la miniaturización, las propiedades no-magnéticas y el control de torque de precisión. Los sujetadores alimentarios y farmacéuticos requieren diseños sanitarios que eliminen las grietas y faciliten la limpieza, a menudo en acero inoxidable con superficies pulidas.
Clasificación por características funcionales especiales
Sujetadores de bloqueoincorporar mecanismos que impidan el auto-aflojamiento bajo vibración. Las tuercas de torsión predominantes utilizan roscas deformadas o inserciones de nailon para crear resistencia a la fricción. Todas las-tuercas de seguridad metálicas logran una función similar mediante interferencia de roscas o deformación mecánica. Las arandelas con superficies dentadas o acanaladas aumentan la fricción debajo de la cabeza del perno o la tuerca. Los compuestos de bloqueo de roscas adhesivas-proporcionan un bloqueo líquido que se aplica durante el ensamblaje.
Sujetadores de selladointegrar elementos de sellado para presión o contención de fluidos. Los tornillos y pernos de sellado incorporan juntas tóricas, juntas o selladores de roscas. Los sujetadores huecos permiten la inyección de sellador. Las formas especiales de las roscas crean ajustes de interferencia que generan un sello mediante deformación plástica.
Sujetadores ajustablespermitir la modificación de la tensión posterior-al montaje. Los tensores ajustan la tensión del cable o de la varilla. Los tornillos de elevación proporcionan un ajuste posicional preciso. Los tornillos de collar y los sujetadores ranurados permiten variar la fuerza de sujeción sin un desmontaje completo.
