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Procedimientos de apriete en la técnica de atornillado

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El montaje fiable de los elementos de fijación

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La tecnología de atornillado es la clave para numerosas tareas de montaje. Las uniones atornilladas son populares por su resistencia, reutilización de piezas y por la posibilidad de deshacer la conexión en cualquier momento sin dañar las piezas. Por lo tanto, los tornillos son los elementos de máquina estandarizados que se utilizan con más frecuencia y están disponibles en una amplia gama de diseños.

La tarea más importante para la fijación del conjunto es la aplicación de una fuerza de precarga definida. La fuerza de precarga debe determinarse de forma que, por un lado, se pueda realizar la función prevista a pesar de la fuerza de accionamiento aplicada y, por otro lado, no se exceda la carga admisible en la unión atornillada. Lo que puede resultar especialmente problemático son las desconocidas condiciones de asiento de la unión atornillada, así como las posibles fluctuaciones de la fuerza de precarga relacionadas con el montaje.

El conjunto de tornillos de la serie no permite la determinación efectiva de la fuerza de precarga requerida. Por lo tanto, como alternativa, deben utilizarse mediciones indirectas para controlar el proceso de montaje. Generalmente, esto significa el par de apriete del conjunto del tornillo. Además, otros parámetros determinados experimentalmente, como el ángulo, el tiempo de atornillado, la fricción, etc., pueden actuar como variables de referencia para el proceso de montaje. Además, se han desarrollado procedimientos innovadores para la detección del punto de asiento de la cabeza con el fin de mejorar la constancia de la fuerza de precarga.

Procedimiento de apriete controlado por el par de apriete

En la técnica de atornillado, el par de giro sigue siendo el parámetro de control más utilizado. La fuerza de precarga resultante del par de apriete depende en gran medida del coeficiente de rozamiento fluctuante y de la extensión del par de apriete del atornillador. En particular, hay que diferenciar entre el rozamiento de la cabeza y el rozamiento de la rosca. La suma de estas condiciones de rozamiento fluctuantes resulta en fluctuaciones de la fuerza de precarga de hasta el 50% o más, a pesar de la alta repetibilidad del par. Esto significa que la unión atornillada debe estar siempre sobredimensionada de tal manera que no se apriete demasiado si se produce una desviación en el margen superior y que la fuerza de precarga requerida se siga aplicando en el caso de una desviación menor. "A pesar de estos inconvenientes, el apriete controlado por torsión se ha convertido en el procedimiento de apriete más popular. Esto se debe a que la realización técnica es relativamente sencilla", explica Daniel Guttenberger, jefe de producto de DEPRAG Screwdriving Technology.

Procedimiento de apriete controlado por el ángulo

Durante el llamado procedimiento de ángulo, tanto el par como el ángulo de la unión atornillada se utilizan como parámetros de control. En este caso, es el ángulo y no el par el que se utiliza como parámetro de control para la fase final de apriete. Esto significa que el tornillo se aprieta con un par de apriete determinado y que el apriete continúa a partir de ese momento con un ángulo de apriete predeterminado. El par se puede supervisar como parámetro de control adicional.

La desconexión controlada por ángulo se puede utilizar tanto en la zona elástica como en la de plástico del tornillo. Desde el comienzo del montaje en ángulo, el apriete se realiza independientemente de la fricción. De este modo, el reparto completo de la fuerza de precarga es inferior al de un procedimiento de atornillado con control de par.

Montaje del par de apriete en función de la fricción

El procedimiento del valor de fricción se utiliza con frecuencia para probar los procesos. Aquí, los resultados de la medición del valor de fricción se utilizan para evaluar la calidad de engranajes, roscas o para determinar la fricción mínima, por ejemplo, con pasadores roscados autoblocantes. El ensamblaje del tornillo para diferenciar el par o ángulo independientemente del par de fricción sigue siendo una opción.

Procedimiento de apriete controlado por valor límite

Para aprovechar al máximo las propiedades del material del tornillo al alcanzar el rango de deformación plástica, se puede utilizar un procedimiento de apriete controlado por valor límite. También en este caso, el par y el ángulo se registran como parámetros de control. La inclinación decreciente en el diagrama de tensión-deformación al alcanzar el valor límite se utiliza como criterio de cierre.

Mirando el diagrama de tensión-deformación se puede ver que el aumento es lineal al principio y se nivela al alcanzar el valor límite. La fuerza axial actúa en proporción al par - la deformación es proporcional al ángulo. Matemáticamente, el aumento de una curva se define como la reducción de la función. Si la reducción del par cae a aproximadamente el 50% del valor de referencia, se alcanza el valor límite y finaliza el proceso de apriete. Es posible superponer este proceso con límites de ángulo y par para mayor seguridad.

Este procedimiento reduce los inconvenientes de los valores de fricción fluctuantes o las restricciones de un tornillo seleccionado específicamente. Los tornillos utilizados pueden ser dimensionalmente más pequeños debido a la mayor seguridad al alcanzar la fuerza de precarga de montaje necesaria. El control del valor límite sólo se puede utilizar en uniones de acero de alta precisión, ya que el diagrama de tensión-deformación representado sólo es válido en estos casos. Este procedimiento impone grandes exigencias a la técnica de medición y regulación del sistema de atornillado cuando se utilizan tornillos pequeños o miniaturizados.

Procedimiento de apriete adaptativo DEPRAG CFC Clamp Force Control

El fiable procedimiento de atornillado adaptativo DEPRAG Clamp Force Control garantiza una fuerza de precarga constante a pesar de la fluctuación del par de apriete de los tornillos. El conjunto de tornillos completo consiste en la detección del punto de asiento de la plantilla de atornillado y un conjunto de tornillos para diferenciar el par de torsión o el ángulo. La detección del punto de asiento es el componente clave. Se forma una función de evaluación matemática basada en una evaluación continua del procedimiento de torsión. Si la línea de tendencia calculada excede un valor límite específicamente definido, se considera que se ha detectado el punto de asiento - se guardan las lecturas de par y ángulo en el momento de sentarse.

El método de cálculo combina dos ventajas básicas: No se ve influenciado por fluctuaciones coincidentes y aumentos durante el procedimiento de torsión que no se derivan del punto de asiento real y el algoritmo es de validez universal, por lo que el usuario no necesita establecer ningún parámetro específico para la evaluación.

El procedimiento de atornillado se utiliza en aplicaciones en las que existen condiciones límite variables que pueden causar pares de torsión de amplio alcance. "Las fluctuaciones se deben, por ejemplo, a cambios en las geometrías de los tornillos o agujeros, la estructura del material de los componentes, la inconsistencia de las calidades superficiales de la rosca del tornillo, los elementos elásticos o las condiciones de asiento", explica el jefe de producto Guttenberger. El procedimiento de apriete adaptativo DEPRAG Clamp Force Control garantiza un rendimiento uniforme para el apriete final posterior mediante la detección fiable del punto de asiento. En consecuencia, hay una constancia significativamente mejorada en la fuerza de precarga. Los ejemplos de aplicación típicos incluyen ensamblajes de tornillos directos en plástico o metal.

Añade Guttenberger: "Teniendo en cuenta la aplicación específica y las diferentes condiciones de limitación, se puede determinar un procedimiento de apriete adecuado para cada unión atornillada, mejorando así la constancia de la fuerza de precarga. Un análisis de la unión atornillada puede ser decisivo para determinar los parámetros más fiables. Además de recomendar los procedimientos de apriete a nuestros clientes, también podemos recomendar la mejor herramienta de atornillado para el trabajo"

Con 700 empleados, representados en más de 50 países, DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. es un socio global bien establecido para la realización de conceptos innovadores en la tecnología de atornillado y automatización. Además de ofrecer un paquete completo de servicios en los campos de la tecnología de atornillado, la tecnología de alimentación, el control y la tecnología de medición, los fabricantes de máquinas también integran sus productos en complejos sistemas de ensamblaje semiautomáticos o totalmente automáticos. Desde la consulta inicial hasta el servicio y mantenimiento de su sistema, sólo necesita hacer una llamada.