El auge de los pernos con brida: ¿Por qué están desapareciendo los diseños con arandelas?
Las arandelas han sido durante mucho tiempo una herramienta auxiliar indispensable para los ingenieros en las operaciones de apriete. Su principal función es proteger la superficie de la junta durante el apriete, evitar el aplastamiento y los daños causados por el contacto directo, y distribuir razonablemente la carga bajo la cabeza del perno y la tuerca para garantizar la uniformidad y la estabilidad del apriete. Sin embargo, con el avance de la tecnología y el desarrollo de la práctica de la ingeniería, las arandelas han sido reemplazadas gradualmente por pernos de brida En algunas aplicaciones. Hoy, vamos a analizar en profundidad las razones de este cambio.
En primer lugar, cabe aclarar que el uso del par de apriete para controlar indirectamente la fuerza de sujeción del perno es el método más común en la práctica de la ingeniería. Este método es sencillo, fácil de implementar y bien conocido por los ingenieros. Sin embargo, en la práctica, es fácil observar que la fricción entre la rosca y la cabeza del perno consume la mayor parte del par de apriete. Esto significa que, aunque apliquemos un par considerable, la parte que se convierte en fuerza de sujeción efectiva es bastante limitada.
En este contexto, los problemas causados por las arandelas son particularmente prominentes. Dado que la dureza de las arandelas estándar suele ser menor que la de los pernos y tuercas, son propensas a la deformación plástica bajo alta tensión. Esta deformación no solo provoca el colapso de la arandela, sino que también puede afectar la fuerza de sujeción del perno, lo que resulta en una pérdida de fuerza de sujeción. Por el contrario, pernos de brida No presentan este problema. Su superficie de soporte mantiene la misma dureza general que el sujetador y puede conservar una forma y un rendimiento estables bajo alta tensión.
Además, el orificio de holgura en el diseño de la arandela también puede causar una serie de problemas. Para evitar interferencias con el arco de transición bajo la cabeza del perno, la arandela necesita tener un orificio de holgura relativamente grande. Sin embargo, este orificio puede provocar que el centro de la arandela se desvíe del eje del perno durante el apriete, lo que resulta en una carga excéntrica y concentración de tensiones localizadas. Esto no solo aumenta el riesgo de indentación y daños en la junta, sino que también puede afectar la estabilidad y seguridad de todo el sistema de fijación.
Otro aspecto a tener en cuenta es el fenómeno de rotación de la arandela. Durante el apriete, la arandela a veces gira sobre la superficie de contacto con la tuerca. Esta rotación altera la relación entre el par aplicado y la fuerza de apriete del perno, lo que provoca una pérdida significativa de dicha fuerza. Si no se realiza una observación y un seguimiento cuidadosos durante el proceso de apriete, resulta difícil detectar y corregir este problema a tiempo.
Finalmente, el uso de arandelas también incrementa el número de superficies de contacto en la unión. A nivel microscópico, la incrustación entre estas superficies puede provocar una pérdida de fuerza de sujeción. Esto es especialmente cierto cuando las piezas de la unión se presionan por primera vez. En el caso de superficies de contacto metal-metal, esta pérdida suele oscilar entre 0,002 y 0,006 mm. En superficies pintadas, el efecto de incrustación es aún más pronunciado. Por lo tanto, el uso de arandelas agrava este efecto y reduce aún más la fuerza de sujeción de los pernos.
En resumen, podemos ver que si bien las arandelas desempeñan un papel importante en las operaciones de fijación tradicionales, sus problemas no pueden ignorarse. Por el contrario, pernos de brida Ofrecen mayor estabilidad, mejor fiabilidad y menores costes de mantenimiento. Por ello, cada vez más ingenieros optan por pernos de brida para sustituir los sujetadores tradicionales con arandelas. Por supuesto, durante el proceso de sustitución, también es necesario ajustar el par de apriete original para garantizar una fijación óptima.
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