1. No category

® ® Inspectpro
SCHATZ
SCHATZ
Inspectpro
Reibungszahlen
Coeficientes
de von Verbindungselementen
fricción en elementos
de unión
Datos extraídos de la industria para aplicar en la práctica
Boletín SCHATZ 01/2014
SCHATZ®-Inspectpro –
Sistema portátil para determinar las
propiedades de un montaje atornillado
en líneas de producción, en laboratorios
y en la entrada de mercancías.
Técnica perfeccionada para medir par de apriete y
ángulo de giro, todo ello en un equipo portátil de
diseño ergonómico.
www.schatz.ag
Los sensores de última generación,
combinados con sistemas electrónicos de
medición y control, nos informan sobre el
par de apriete y el ángulo de giro durante
el montaje de una unión atornillada.
La fuerza de apriete es el parámetro más
importante de cualquier unión atornillada.
Se puede medir directamente en el montaje o se puede calcular con la precisión
necesaria. En la producción de grandes
series se da hoy prioridad a registrar
únicamente el par de apriete como característica de calidad de una unión atornillada, sometiéndolo a análisis estadístico.
No obstante, la relación entre el par y la
fuerza de apriete depende por una parte
de las medidas del tornillo y por la otra
de la fricción que, si bien es necesaria,
también es molesta.
Par y fuerza
de apriete
La fricción siempre existe y da lugar a
que no se pueda deducir con qué fuerza de
apriete se montó el tornillo cuando sólo se
sabe cuál fue el par empleado. La fuerza de
apriete se sabrá únicamente si se conoce
el coeficiente de fricción de la correspondiente unión atornillada. Los sistemas
electrónicos de atornillamiento son hoy
capaces de mantener tolerancias de par de
apriete de ±5% y atornillar con seguridad.
Si, por ejemplo, un tornillo M10 clase
8.8 tuviese según DIN 931 un coeficiente
constante de fricción de μ=0,10 y se
montase con un par de apriete de 40 N·m,
esto es, con una tolerancia del par de
apriete de 38 a 42 N·m, se podrían alcanzar
fuerzas de apriete con una tolerancia
entre 26,0 y 28,8 kN. Este rango de fuerzas
de apriete sería un resultado excelente
para el montaje de tornillos, con el que se
podría trabajar muy bien.
Efectos de
la fricción
Sin embargo, la práctica es otra cosa.
Los coeficientes de fricción de los tornillos
en el montaje se mueven en un rango
de 0,08 a 0,30. En algunos casos, llegan
incluso a 0,40. De hecho, en muchos
atornillamientos estos rangos constituyen
la norma. La gama de superficies abarca
desde revestimientos inorgánicos con
lubricantes integrados hasta elementos
galvanizados en seco. Retomando el
ejemplo del tornillo M10 clase 8.8, según
la norma DIN 931 con un par de apriete
exacto de 40 N·m y una supuesta tolerancia
de los coeficientes de fricción de 0,10 a
0,20, el rango de fuerzas de apriete
estaría entre 27,4 y 14,9 kN, esto es,
7 veces superior al del ejemplo anterior.
Con el sensor manual de par de apriete y ángulo de
giro se pueden analizar elementos de unión …
2
www.schatz.ag
Boletín SCHATZ
Distribución del par de
apriete en el montaje
En función de las condiciones de fricción,
se llega a aplicar hasta un 50% del par de
apriete para superar la fricción bajo la
cabeza del tornillo, por lo que hay que
tener especialmente en cuenta las condiciones que se presentan en este punto
para montar el tornillo con un alto nivel
de calidad. Los principales factores que
afectan a las condiciones de fricción son:
•
•
•
•
•
•
•
•
Rugosidad de la placa de apoyo
Dureza del material atornillado
Tratamiento de las superficies de
los elementos de unión y de la
pieza de montaje
Lubricación del tornillo
Velocidad de la atornilladora
Temperatura de la unión atornillada
Compresión de las superficies, sobre
todo bajo la cabeza del tornillo
Combinación de materiales
Existen además otros muchos factores.
No obstante, los parámetros más importantes que afectan a las características de
fricción de una unión atornillada son los
anteriormente mencionados. Esto quiere
decir que la sola manipulación del tornillo
o de la tuerca puede hacer fracasar una
unión atornillada. Una gota de aceite en
la mano del trabajador o que caiga de la
herramienta puede modificar considerablemente las características de fricción
del tornillo. Por ejemplo, un tornillo que
en seco (no lubricado) se tiene que
atornillar con un coeficiente de fricción
de μ=0,14, presenta la siguiente distribución del par de apriete en el montaje:
• Fuerza de apriete 18%
• Momento de fricción en la rosca 40%
• Momento de fricción en la cabeza 42%.
Ello implica una fuerza de apriete casi un
40% superior a la prevista originalmente.
En caso de tratarse de una unión atornillada crítica, esto podría ocasionar una
dilatación excesiva del tornillo o incluso
su rotura.
• Fuerza de apriete 13%
• Momento de fricción en la rosca 40%
• Momento de fricción en la cabeza 47%.
Una variación en la fricción bajo la cabeza
del tornillo de tan sólo un 10%, esto es, de
0,14 a 0,126, modificaría la distribución
de cargas de la siguiente manera:
… en combinación con el sensor de fuerza de apriete,
pudiendo así determinar la fricción en la propia línea
de montaje.
3
www.schatz.ag
Boletín SCHATZ
Medida del coeficiente de fricción
en laboratorio y en producción
Cuando la fricción influye de tal manera
en el resultado del montaje, el departamento de producción tiene que ser
capaz de ensayar la suma de los efectos
combinados de par y de fuerza de apriete.
Los parámetros como resistencia, dimensiones, revestimiento de las superficies,
etc. se pueden determinar y medir según
normas y especificaciones de aceptación.
Para determinar la relación entre par y
fuerza de apriete en el montaje se usa la
norma ISO 16047. Sin embargo, para cumplirla hay que contar con unas complejas
instalaciones de laboratorio. Además, el
ensayo consume mucho tiempo y exige
personal formado y cualificado.
Por estos motivos los análisis de atornillamiento que se realizan para determinar los
efectos combinados de par de montaje y
fuerza de apriete tienen lugar por lo general
en un laboratorio o en un departamento de
ensayos, lo que implica que el ensayo en
laboratorio sigue siendo inevitable. No
obstante, el departamento de producción
tiene que ser capaz de realizar rápidamente
ensayos en la línea de montaje con equipos
portátiles fáciles de manejar y, por tanto,
que no exigen dedicar tanto tiempo como
los ensayos de laboratorio.
El sensor giratorio de par de apriete y ángulo
de giro sirve para medir con la herramienta de
montaje original.
4
www.schatz.ag
Boletín SCHATZ
Analizadores portátiles
para realización de medidas
en producción
El analizador portátil INSPECTpro es ideal
para estos ensayos, ya que permite la
conexión de un sensor de fuerza de apriete
que, con adaptadores, puede ensayar
elementos de unión de M6 a M16, y de un
sensor manual de par de apriete y ángulo
de giro para registrar estos valores como si
se tratase de una llave dinamométrica.
en la propia línea de montaje, impidiendo
incluso el atornillamiento de elementos
con una deficiente lubricación o con un
recubrimiento defectuoso.
En su pantalla táctil se selecciona cómodamente el tipo de análisis que se va a
realizar para, a continuación, ver numérica
o gráficamente la fricción del elemento
de unión o si la lubricación cumple las
especificaciones.
La unión atornillada se puede montar en la
magnitud correspondiente viendo en todo
momento el par de apriete, el ángulo de
giro y la fuerza de apriete. El analizador
portátil realiza análisis rápidos y sencillos
5
www.schatz.ag
El sistema modular
SCHATZ®-INSPECTpro se puede
configurar para cualquier aplicación.
Boletín SCHATZ
Analizamos para usted elementos
de unión, uniones atornilladas y
procesos de montaje
Análisis de tornillos en un laboratorio
SCHATZ y en líneas de montaje.
Análisis de tornillos en un laboratorio SCHATZ
Los elementos de unión constituyen una
importante característica de la calidad
de una unión atornillada. Los requisitos
de calidad de los elementos de unión han
ido aumentando progresivamente. Más
concretamente, el elevado nivel de automatización requiere el uso de tornillos y
tuercas en perfecto estado. Mientras que
antiguamente el mecánico se limitaba a
revisar el tornillo con una inspección
visual, en la actualidad se tienen que
usar piezas de montaje que garanticen
un proceso ininterrumpido y un mantenimiento constante del nivel de calidad.
del tornillo, además de los pares de
apriete de la placa de apoyo y de la rosca,
para poder determinar las propiedades de
apriete de los distintos elementos como el
coeficiente de fricción total, el coeficiente
de fricción en la placa de apoyo y en la
tuerca, y la fuerza de apriete o el par de
apriete en el límite de elasticidad hasta
llegar a la carga y al par de rotura. Además
ofrecemos la posibilidad de hacer tanto
ensayos en nuestros laboratorios con
tuercas y contratuercas según la norma
DIN ISO 2320, como ensayos en líneas de
montaje según la norma VDA 235-203.
En nuestros laboratorios SCHATZ ensayamos atornillamientos con elementos
de unión hasta 8.000 N·m. Analizamos
meticulosamente el tornillo y comprobamos la relación entre par y fuerza de
apriete siguiendo las especificaciones de
la norma internacional DIN ISO 16047,
que describe la forma de determinar las
propiedades de montaje de tornillos y
tuercas. Nuestro laboratorio registra las
principales magnitudes como ángulo de
giro, fuerza de apriete y par de apriete
Con estos resultados se consigue un
montaje óptimo con uniones atornilladas
que pueden mantener el cierre por fricción
y garantizar la compresión.
Le damos la seguridad de que los principales parámetros de los elementos de
unión van a garantizar una unión atornillada de máxima calidad.
según la norma DIN ISO 16047.
6
www.schatz.ag
Boletín SCHATZ
SCHATZ AG
P.O. Box 11 06 69
42866 Remscheid
GERMANY
Koelner Str. 71
42897 Remscheid
GERMANY
Tel. +49 2191 698-0
Fax +49 2191 600-23
[email protected]
Branches offering repair and calibration services:
France, USA
Representatives offering repair and calibration services:
Great Britain, Korea, Mexico, Taiwan
Representatives:
Argentina, Austria, Benelux, Brazil, China,
Czech Republic, Greece, India, Italy, Japan, Poland,
Portugal, Slovakia, South Africa, Spain, Sweden,
Switzerland, Turkey
www.schatz.ag