Por qué los fabricantes y los usuarios de tornillos deben saber absolutamente los valores de fricción de sus uniones atornilladas….
Un coche moderno o un avión se componen de muchos miles de piezas individuales. Estas piezas están hechas de diferentes materiales y tienen diferentes formas según su finalidad. Las tuercas y los tornillos se utilizan para conectar y mantener unidos estos componentes de forma que se puedan volver a soltar. Esta aptitud para el desacoplamiento es una exigencia de la vida cotidiana, por ejemplo, para realizar reparaciones o sustituir piezas.
La cohesión de los componentes atornillados debe garantizarse y mantenerse incluso cuando se producen tensiones externas. Las cuatro costosas llantas de aluminio de un coche no deben soltarse involuntariamente en ninguna circunstancia: no sólo cuando el coche está aparcado en el garaje, sino también en trayectos a alta velocidad, al frenar, al acelerar, al utilizar sistemas de asistencia como ABS y ESP, y esto en verano y en invierno a temperaturas muy diferentes. Las tuercas y los tornillos se encargan de que esto siga siendo así, garantizando la seguridad al generar durante el montaje la llamada fuerza de tensión previa que mantiene unidos los componentes a pesar de las tensiones del uso. Desgraciadamente, por razones económicas, esta misma fuerza de tensión previa no puede comprobarse en la cadena de montaje cuando se construye el vehículo. Aquí es donde entra en juego la fricción. Desde un punto de vista ecológico y económico, la fricción suele ser un factor perturbador: la resistencia del aire y la fricción de los cojinetes hacen que todo vehículo se detenga en poco tiempo. Para evitarlo, es necesario suministrar constantemente energía motriz. En las uniones atornilladas, en cambio, la fricción es indispensable. La fricción en este contexto se refiere a una interacción entre dos superficies en contacto. Sin fricción en las superficies de contacto del tornillo, la tuerca y las piezas unidas, la conexión volvería a aflojarse espontánea e inmediatamente, y las piezas se desunirían. La fricción suprime este auto aflojamiento; para garantizarlo suficientemente, la fricción y el comportamiento de auto aflojamiento deben ser regulables y medibles.
El comportamiento de auto aflojamiento puede determinarse cuantitativamente de forma sencilla mediante el paso y el diámetro nominal de la unión atornillada. Para evitar un aflojamiento involuntario, la fricción debe ser significativamente mayor que el par de auto aflojamiento. En este caso, se oponen un par de auto aflojamiento dentro de la unión atornillada y un par de fricción que actúa dentro de la superficie de contacto. El fabricante de tornillos debe provocar la fricción en el proceso de producción y demostrárselo a sus clientes. En el caso de que se subcontraten partes esenciales de la cadena de valor, por ejemplo, el proceso de recubrimiento de tornillos, el recubridor de tornillos también debe demostrar la fricción. En última instancia, el distribuidor de tornillos y el usuario de tornillos también son responsables ante sus clientes. Esta es una de las razones por las que todos estos grupos mencionados deben llevar a cabo la verificación de los coeficientes de fricción. La práctica demuestra que tanto los distribuidores como los usuarios de tornillos llevan a cabo una determinación del coeficiente de fricción como parte de la inspección de entrada por este motivo.
Especialmente en el contexto del desarrollo de productos y del perfeccionamiento de los revestimientos de tornillos, la verificación de los coeficientes de fricción es indispensable, mucho más es un requisito esencial. Para poder ajustar los valores de fricción en la producción de forma dirigida, la determinación de los coeficientes de fricción es un objetivo de desarrollo.
Si un proveedor de tornillos renuncia a determinar el coeficiente de fricción, no puede garantizar que sus uniones atornilladas aguanten lo que se supone que deben aguantar, con consecuencias nefastas para los usuarios de vehículos de motor, aviones y vías férreas, para los usuarios de la industria eólica, en la construcción de puentes y estadios. Además, sin conocer los coeficientes de fricción de la unión atornillada, el fabricante de tornillos no puede dar a su cliente una especificación de apriete.
La fuerza de tensión previa necesaria para apretar con seguridad una unión entre componentes es, por tanto, de gran importancia en la práctica, basta pensar en el ejemplo cotidiano del cambio de un neumático en un coche. Dado que la fuerza de tensión previa no puede determinarse durante el apriete por las razones ya mencionadas, la única opción es hacer uso de la relación matemática entre la fuerza de tensión previa, los valores de fricción y el par de apriete. El par de apriete puede determinarse con la ayuda de una simple llave dinamométrica. Por tanto, es elemental determinar los valores de fricción de las uniones atornilladas.
TesT, con sede en Erkrath (Alemania), ofrece soluciones completas para la verificación de tornillos con una amplia gama de máquinas de ensayo de fricción y cabezales de medición para determinar los coeficientes de fricción.
Por un lado, es líder del mercado en el campo del análisis del coeficiente de fricción en uniones atornilladas de hasta M80; por otro, TesT suministra máquinas de ensayo por vibración para la carga lateral dinámica de elementos de fijación y máquinas de ensayo universales para ensayos de tracción en pernos con fuerzas de hasta 600 kN y superiores bajo pedido.
Conclusión:
La fricción no sólo mantiene en su sitio las ruedas de tu coche o fija el cilindro al bloque motor. El conocimiento de los valores de fricción permite al diseñador utilizar uniones atornilladas más pequeñas y ligeras. Esto ayuda a minimizar el peso y el precio del producto final. Por tanto, conocer los coeficientes de fricción no es sólo una cuestión de seguridad, sino también una consideración económica.