C A T E D R A

C Á L C U L O DE

E L E M E N T O S D E

M Á Q U I N A S

Productos Anaeróbicos

-. Fijaciones

-. Selladores-. Selladores

-. Trabas

-. Adhesivos

INTRUDUCCIÓNAnaeróbico: producto de un solo componente que polimeriza en ausencia de oxigeno

Esta nueva tecnología se inserta en dos de los mas importantes procesos de la industria moderna:

1) Reemplazo de métodos mecánicos de montaje de piezas metálicas (roscadas, planas o 1) Reemplazo de métodos mecánicos de montaje de piezas metálicas (roscadas, planas o cilíndricas) por métodos quimicos mas simples

2) El desarrollo de nuevos adhesivos de un solo componente, de polimerizado ultrarrápido para unir materiales rígidos o flexibles

SU DESARROLLO SE REMONTA A MEDIADOS DE LA DÉCADA DEL 50

1) FIJACIONES, SELLADORES Y TRABAS ANAERÓBICAS

De acuerdo con su utilización las TRABAS se pueden dividir en los siguientes grupos

a) Trabas para fijar y posicionar tuercas, tornillos y bulones

b) Trabas para retener rodamientos y piezas sobre ejes

c) Trabas para formar juntas y sellar bridas

d) Trabas para sellar y posicionar tuberías roscadas

e) Trabas para sellar y fijar por capilaridad

a) Trabas para fijar y posicionar tuercas, tornillos y bulones

• Por ser resinosos cubren el 100 % del espacio entre filetes.

• Se impide los micromovimientos causantes del aflojamiento

• Elimina el aire causante • Elimina el aire causante de corrosión

• Montajes de gran durabilidad resistentes hasta 200ªC

Se eliminan en el diseño las trabas mecánicas

arandelas grover – estrellas – tuercas castillo – chavetas

tuercas de paso fino o con insertos de plástico

FIJACIÓN DE ROSCASUn tornillo asegurado con un producto anaeróbico de fijación de roscas durará la vida del montaje, sin aflojarse por vibración.

La fiabilidad de los montajes roscados depende de las fuerzas y pares que tensionan el montaje a lo largo y/o a través del eje del tornillo.

Por qué fallan los montajes roscadosLas dos causas principales de fallo de un montaje roscado son: • la relajación de la tensión, y • el autoaflojamiento

LOS PRODUCTOS ANAERÓBICOS INIBEN ESTOS PROBLEMAS

través del eje del tornillo.

Resistencia Media Aplicaciones en tuercas y tornillos entre ¼" y ¾" (6 a 20 mm) de diámetro. Lubricidad controlada para cargas de fijado precisas.

Resistencia BajaIdeal para tornillos de diámetros de ¼" (6mm) e inferiores. Lubricidad controlada para cargas de fijado precisas AplicacionesAjuste de tornillos, sujeción de pernos de pequeño diámetro o gran longitud donde se requiera un desmontaje fácil sin necesidad de cortar el tornillo.

AplicacionesHerramientas para maquinaria, prensas, bombas, compresores, tornillos de montaje y caja de cambios

Resistencia AltaFijador de tornillería de resistencia alta, baja viscosidad para tornillos de hasta 1" (25 mm) de diámetro. AplicacionesFijado de espárragos de camisas de cilindros, tornillos para la suspensión de automóviles, espárragos de prensas hidráulicas, donde se requiera que la remoción de piezas sea difícil.

b) Trabas para retener rodamientos y piezas sobre ejes

ACTÚAN COMO ACTÚAN COMO ELEMENTOS DE UNIÓN ELEMENTOS DE UNIÓN

A ÁRBOLES O EJES A ÁRBOLES O EJES REEMPLAZANDO LA REEMPLAZANDO LA

UTILIZACIÓN DE UTILIZACIÓN DE CHAVETAS, CUÑAS, U CHAVETAS, CUÑAS, U OTROS ELEMENTOS OTROS ELEMENTOS

SAILOC F41

Indicado para la fijación de rodamientos, camisas, ejes, chavetas, pasadores y casquillos con ajuste por deslizamiento.Protege la unión contra la corrosión.Resistencia a las vibraciones.Desmontaje con Dificultad Media.

FIJADOR DE RODAMIENTOS

● Piezas manipulables (minutos) 10-20

● Tiempo de Trabajo (horas) 1-3

● Viscosidad ºC mPa-s

500-600

● Capacidad de Relleno (Máx/mm) 0,12

● Resistencia al cizallamiento DIN 54452 (N/mm2) 8-12

● Resistencia a la torsión par de rotura (N·m) 12-15

● Resistencia a la torsión par residual (N·m) 16-22

● Rango de Temperatura ºC

-55 + 150

C) Trabas para formar juntas y sellar bridas

sellado de superficies planassellado de superficies planas

En general podemos decir que las uniones selladas pueden ser DINÁMICAS o ESTÁTICAS

Dinámicas cuando las piezas selladas se mueven entre sí.

Ejemplo Típico: un eje giratorioEstáticas cuando las piezas selladas son fijas

Ejemplo Típico: las bridasEjemplo Típico: las bridas

Sin Embargo, aunque las bridas entran en la categoría de sistemas estáticos, experimentan pequeños «micromovimientos» debido a

vibraciones, cambios de presión, impactos, cambios de temperatura, transmisión de cargas, etc. Lo cual

hace imprescindible el uso de una buena

Junta

JuntasDEFINICIÓN : material situado entre dos bridas utilizado para asegurar la

integridad del sellado. Las juntas evitan el escape de líquidos o gases al formar barreras impermeables. Es necesario que esta unión sellada permanezca intacta y estanca durante mucho tiempo y que resista el medio líquido y/o gaseoso que se pretende sellar, y soporte las presiones y temperaturas de servicio a las que se ve sometida.

Existen tres tipos de juntas para bridas:1 Juntas precortadas convencionales de compresión, hechas de

papel, caucho, corcho, metal y otros materiales. papel, caucho, corcho, metal y otros materiales.

2 Juntas selladoras líquidas formadas «in situ» (FIS), se aplican a una de las superficies de la brida antes de montar las piezas. Al montarlas, el sellador fluye entre las bridas, rellenando todos los huecos e irregularidades superficiales. Después del montaje, la junta cura y forma una unión sellada.

3 Juntas selladoras líquidas curadas «in situ» (CIS), que se aplican a una de las bridas por medio de máquinas trazadoras en forma de cordones precisos. El cordón de sellado preaplicado cura después por luz ultravioleta, formando un material elastomérico adherido a la superficie de la brida. El sellado se consigue por compresión de la junta curada durante el montaje.

Juntas formadas «in situ» (FIS)

Se dispone en el mercado de dos tipos de materiales FIS:

1) Productos anaeróbicos para bridas rígidas

2) Productos de silicona especiales para bridas flexibles.

1 Sellado de bridas rígidasUna brida es rígida o flexible teniendo en cuenta su diseño y su

función en el conjunto del sistema.Las bridas rígidas están concebidas: • para conseguir la rigidez óptima entre dos piezas acopladas • para minimizar el movimiento relativo entre dos piezas • para transmitir fuerzas de una pieza a otra Ejemplos típicos de bridas rígidas: Ejemplos típicos de bridas rígidas: • cajas de cambios • bancada del cárter • bomba de agua al bloque del motor • tapa de la culata del cilindro

Los materiales anaeróbicos de formación de juntas añaden resistencia estructural al componente acabado.

Si se somete a una pieza de acero sellada a un esfuerzo de torsión, pueden observarse diferencias sustanciales entre los diversos métodos de sellado. Mientras las juntas adhesivas curadas por reacción anaeróbica sellan de manera fiable incluso después de 250.000 ciclos de carga, las juntas sólidas presentan fugas después de poco más de 150.000 ciclos. Esto se debe a la disminución de la tensión axial del tornillo por la degradación de la junta sólida. por la degradación de la junta sólida.

Los estudios microscópicos revelan que el contacto efectivo metal-metal entre las caras de las piezas más finamente acabadas no excede de un 25–35%. Los selladores líquidos de bridas llenan por completo la rugosidad superficial, produciendo un contacto al 100%.

Ventajas de los productos anaeróbicos de formación de juntas en las bridas rígidas • No hay relajación en la junta: las juntas anaeróbicas permiten unir bridas con contacto metal-metal, lo

cual asegura que la tensión del tornillo sea correcta durante toda la vida útil del sistema. No es necesario reapretarlo.

• Sin reglaje: debido al contacto metal-metal, no se necesitan holguras para el espesor de la junta, lo que permite mantener las tolerancias con más precisión.

• Resistencia estructural: las juntas anaeróbicas ofrecen una alta resistencia al cizallamiento, que puede utilizarse para frenar el movimiento debido a la carga lateral. Esto elimina el aflojamiento de los tornillos y la fricción entre las bridas e incrementa la resistencia estructural del conjunto.

• Acabados superficiales menos estrictos: las juntas anaeróbicas permiten relajar las tolerancias de planitud y acabado superficial. Sellan rasguños y superficies rayadas sin necesidad de rectificar los defectos (ver figura 52).

• No hay curado antes del montaje: como los materiales anaeróbicos de formación de juntas curan en ausencia de aire, tienen una larga vida útil una vez aplicados sobre la pieza mientras están expuestos al aire. Esto permite utilizar diversos métodos de aplicación y reduce los problemas asociados al uso de los materiales volátiles y/o curados por humedad. materiales volátiles y/o curados por humedad.

• Menores costes de almacén: las juntas precortadas sólo pueden utilizarse en determinadas bridas. Requieren una cuidadosa manipulación y conservación.

• Compatibilidad química: las juntas anaeróbicas curadas presentan una excelente resistencia a los disolventes contenidos en los combustibles a base de petróleo, aceites lubricantes, mezclas de agua/glicol y casi todos los demás productos químicos industriales.

• El material sobrante permanece líquido: a diferencia de otros selladores líquidos, las juntas anaeróbicas curan sólo entre las caras de la brida. El material sobrante se limpia frotando las superficies exteriores o, en su caso, lavando las superficies interiores

• Menores costes de mano de obra con la aplicación automática: las juntas de compresión precortadas son difíciles de situar automáticamente sobre las piezas antes y durante el montaje. Por tanto, suele ser necesario colocar la junta a mano. Los productos anaeróbicos pueden aplicarse de forma robotizada

• Fácil aplicación en componentes verticales: los productos líquidos de formación de juntas pueden aplicarse tanto a las caras horizontales de las bridas como a las verticales. El uso de las juntas precortadas suele limitarse a las bridas horizontales, ya que normalmente necesitan adhesivo adicional para mantenerse en posición sobre la cara vertical de una brida.

El patrón de atornillado debe ceñirse al máximo posible al eje longitudinal de la brida. También deberán situarse tornillos en todas las

Máquina para ensayar la resistencia a la fricción de un montaje, las bridas de ensayo se someten a presión y torsión.

También deberán situarse tornillos en todas las esquinas de la brida.

Patrón de atornillado optimizado.

2 Sellado de bridas flexiblesLas bridas flexibles no se emplean en lugares donde es necesario que la rigidez sea óptima. Estas bridas no sirven para asegurar el funcionamiento del componente y normalmente se utilizan: • para tapar una abertura en un cuerpo • para sellar y mantener un líquido dentro de un componente o protegerlo de la

contaminación exterior • para cubrir piezas móviles por razones de seguridad • para encapsular componentes a fin de reducir el ruido Por tanto, pueden tolerarse movimientos entre las bridas y no es necesario que la

distribución de la fuerza de sujeción sea óptima.

Ejemplos de piezas con bridas flexibles son: • el cárter de aceite de un motor • la cubierta de la cadena de sincronización • la tapa de la caja de cambios y casi todas las piezas estampadas de chapa de acero • Alojamientos y tapas de plástico • piezas metálicas fundidas de pared delgada • piezas en las que no es posible conseguir la distribución necesaria de la fuerza de

compresión para materiales anaeróbicos • conjuntos con bridas de diferentes materiales y grandes diferencias en sus coeficientes

de dilatación térmica, que pueden provocar la curvatura de las bridas • bridas con más de 2 piezas acopladas, formando uniones en T

Curvatura de las bridas en función de la distancia entre tornillos.

Modelo de cono de presión propuesto por Rötscher. Distancia óptima entre tornillosG = dk + hG = dk + hdk diámetro de la zona de contacto plano tornillo

Dosificación de silicona de Loctite para sellar el cárter de aceite de un motor (brida flexible).

• Las juntas tradicionalmente utilizadas en las bridas flexibles son juntas de goma . Las desventajas de estos productos son similares a las de otras juntas precortadas.

• El uso de un producto FIS con la brida de diseño apropiado permite eliminar estas desventajas y producir una unión sin fugas.

Estos productos proporcionan:• un alto porcentaje de alargamiento de rotura, para compensar

posibles micromovimientos posibles micromovimientos • excelente adhesión duradera a la mayoría de los sustratos • un mecanismo de curado independiente del sustrato, de modo

que pueden utilizarse sobre metal, metal pintado y plásticos • alto volumen de curado integral, de modo que pueden sellarse

grandes holguras (de hasta varios milímetros) • amplia gama de temperaturas de servicio (de –70°C a 230°C,

exposición intermitente hasta 340°C)

D) Trabas para sellar y posicionar tuberías roscadas

frenado y selladobloqueo y fijación

sellado de conexiones

EJEMPLO FIJA-ROSCAS. GASTOP F. MEDIA

Traba Química Anaeróbica, que cura en ausencia de aire y por el contacto de dos superficies metálicas, reteniéndolas y fijÁndolas evitando su aflojamiento manual. Especialmente diseñada para usarse en uniones roscadas DE GAS.

Fija las roscas que requieran torque medio para un desarmado posterior a corto o mediano plazo, previene la oxidación y el aflojamiento de las roscas por las vibraciones.

Resistencia a Lubricantes, fluidos Hidráulicos, G.L.P., Gas Natural, solventes orgánicos, ácidos y bases.

Temp. -54" a 150" CentÍgrados.

E) Trabas para sellar y fijar por capilaridad

Soldadura en frio para cobreEste producto por ser anaeróbico polimeriza (endurece) en ausencia de aire y por el contacto entre dos superficies fijándolas, reteniéndolas y evitando su aflojamiento.

Fue desarrollado para utilizarse en uniones lisas, de cobre o bronce, así como codos, reductores, uniones universales, evitando la tradicional soldadura con calor disminuyendo costos. Se amolda a las microrugosidades de la junta tubo-accesorio, logrando que las dos piezas de la junta tubo-accesorio, logrando que las dos piezas formen un solo cuerpo. Curado de 5 Mins. Es 70 por ciento mas rápido que la soldadura en caliente.Es altamente resistente a la corrosión, vibraciones, agua, grasas, aceites, hidrocarburos, gas G.L.P. y Natural, entre otros.

Holgura de .25mm máximo. Soporta 500psi.

Temp. -40" a 120"Centígrados.

Los adhesivos anaeróbicos Permabond están formulados para mejorar el sellado y adhesivado en aplicaciones con componentes metálicos independientes o de estrecha unión tales como cojinetes de retención, roscas de fijación, sellado de reborde/pestaña, juntas y sellado de roscas.

EJEMPLO LÍNEA DE EJEMPLO LÍNEA DE PRODUCTOS POR COLORESPRODUCTOS POR COLORES

de retención, roscas de fijación, sellado de reborde/pestaña, juntas y sellado de roscas.

EQUIPOS DOSIFICADORES

mezcladores paramezcladores parael dosificado de el dosificado de

adhesivos de 2 adhesivos de 2 componentescomponentes

Variedad de repuestos nacionales e importados. Picos dosificadores, mangueras y pistolas fabricados a pedido. Resistencias, conectores y filtros

UTILIZACIÓN EN SITUACIONES EXTREMAS

Compresor de gases de 210 caballos de fuerza y 8000 revoluciones por minuto con problemas de vibraciones extremas al estar en funcionamiento.

Se determinó luego de exhaustivos estudios, que el problema se originaba en la cabeza cilíndrica del amortiguador, para solucionarlo, le aplicaron a esta parte del compresor, el producto Loctite® 266(adhesivo de alta resistencia) el cuál resolvió la problemática del compresor

UTILIZACIÓN EN DIFERENTES MAQUINARIAS

2) ADHESIVOS DE UN SOLO COMPONENTE

• HAN SIDO DESARROLLADOS PARA RESOLVER EN LA INDUSTRIA MODERNA LA UTILIZACIÓN DE:MODERNA LA UTILIZACIÓN DE:

• Adhesivos de un solo componente• De polimerizado rápido• Que unan en forma confiable• Materiales disímiles

DOS SERIES

ADESIVOSANAERÓBICOS

ADHESIVOSCINOACRILATOS

ADHESIÓN ESTRUCTURAL ADHESIÓN INSTANTANEAADHESIÓN ESTRUCTURAL ADHESIÓN INSTANTANEA

. Unen materiales muy disímiles. Altos niveles de resistencia a tracción

. No envejecen, no tóxicos ni inflamables. Resisten perfectamente la acción de solventes

ACERO – VIDRIO – MADERA – CERÁMICALATÓN – ACRÍLICOS – ALUMINIOS

PLÁSTICOS TERMOESTABLES - FUNDICIONES

. Unen sin necesidad de calor, presión o catalizadores

. No cambian el volumen al curar. Resisten bien a la tracción

GOMA – PLÁSTICOS – CERÁMICACOBRE – BAQUELITA – FENÓLICOSACRÍLICOS – NYLON - NEOPRENO

ADHESIÓN ESTRUCTURALLa adhesión estructural es una técnica de montaje aceptada junto a

métodos tradicionales como el atornillado, el remachado y la soldadura.

Se obtienen ventajas importantes frente a los métodos mecánicos a saber:

• La unión adhesiva es más resistente a la flexión y a la vibración • La unión adhesiva es más resistente a la flexión y a la vibración

• Se puede sellar al mismo tiempo que unir, eliminando así la corrosión

• Se obtiene un montaje de menor peso

• Se facilita la unión de superficies de formas irregulares

• Se consigue una distribución más uniforme de las cargas estáticas y dinámicas

• Mecánicos – con tornillos, pernos y remaches

Unión de superficies planasLos tres métodos de montaje más importantes son:

• Térmicos – con soldadura fuerte y blanda

• Químicos – con adhesivos

Distribución de tensiones en montajes soldados, remachados y unidos con adhesivos

Montajes mecánicos• Los tornillos son ideales cuando se debe desmontar la unión con

frecuencia y fácilmente, y suelen ser muy fiables.

• Sin embargo, en determinadas circunstancias pueden aflojarse y es preciso fijarlos como se describe en el capítulo «Fijación de roscas».

• Para poder emplear tornillos o remaches, es preciso taladrar agujeros, debilitando las piezas.

• Cuando el montaje está sometido a carga, la tensión se concentra cerca • Cuando el montaje está sometido a carga, la tensión se concentra cerca de los taladros. Esto provoca fatiga prematura del material.

• Es preciso aumentar el espesor del material para lograr la estabilidad necesaria.

• Los agujeros para pernos o remaches incrementan el peligro de corrosión.

• Si se ponen en contacto metales diferentes, pueden producirse fenómenos de corrosión galvánica y dilatación diferencial.

Montajes térmicos• Normalmente sólo es posible utilizar soldaduras

fuertes y blandas entre materiales similares. • El desmontaje no es posible o es muy difícil. • Durante la soldadura se alcanzan altas

temperaturas, que causan tensiones no deseadas pudiendo provocar el fallo del componente y modificaciones de la estructura cristalina de las piezas metálicas.modificaciones de la estructura cristalina de las piezas metálicas.

Zonas de corrosión

Montajes con adhesivosLa unión adhesiva ha ampliado el ámbito de la producción ofreciendo

muchas ventajas a saber:• Distribución uniforme de la tensión: se eliminan las concentraciones de tensión

debidas a los taladros • Ausencia de cambios estructurales: las propiedades de los materiales no se ven

afectadas, como puede ocurrir con las soldaduras. • No se produce deformación del sustrato: como las piezas no se calientan, como

con la soldadura, resulta fácil montar componentes de masas y medidas diferentes. • Combinación de materiales diferentes: permite que los diseñadores elijan y

combinen materiales para poder aprovechar al máximo las propiedades de cada uno. combinen materiales para poder aprovechar al máximo las propiedades de cada uno. • Sellado de uniones: los adhesivos actúan también como selladores. Los montajes

atornillados y remachados suelen precisar un sellado, con el consiguiente aumento de costes y trabajo.

• Aislamiento: es posible unir metales con diferentes propiedades electroquímicas. Se evita la corrosión, la erosión por fricción y la corrosión por rozamiento

• Reducción del número de componentes: dejan de ser necesarios los pasadores, tornillos, remaches, abrazaderas, etc.

• Mejora del aspecto del producto: Después de la unión las juntas quedan ocultas, a diferencia de las soldaduras. Las uniones adhesivas son más lisas.

Los CINOACRILATOS proceden de una familia química diferente a los productos anaeróbicos

• Los CINOACRILATOS polimerizan al entrar en contacto con la humedad de las piezas sobre las cuales se aplican y se caracterizan por efectuar una unión instantánea.

• Se obtiene una distribución mas pareja de la carga en la zona de unión haciendo que funcione como una única zona de unión haciendo que funcione como una única estructura

Resuelven casos complejos en que las piezas a unir, por ser delicadas o pequeñas no admiten tornillería, ni soldaduras y su adhesión debe ser instantánea para favorecer la producción seriada

LAS PLAQUETAS ELECTRÓNICAS

Productos anaeróbicos para la electrónica• La electrónica es el sector industrial del mundo que crece con más rapidez.• La actividad en este sector comenzó hace más de 20 años y se centra en las

placas de circuitos impresos o PCI.• La miniaturización es la tendencia predominante en el diseño de placas y

en la tecnología de producción. En los años 80, la miniaturización de placas y componentes dio paso a la «tecnología de montaje superficial» o SMT. Con esta tecnología, los contactos de los componentes se sueldan directamente a los contactos de la superficie de la placa.

Las nuevas tendencias en el montaje de PCI:• la adhesión de componentes de montaje superficial (SMT) • la soldadura por reflujo (pasta de soldar) • la adhesión de hilos conductores • el revestimiento conformado de placas de circuitos • el encapsulado, sellado y relleno de componentes • adhesivos termo y electroconductores

Adhesión de componentes de montaje superficial (adhesión de chips)

• Los adhesivos de montaje superficial se utilizan en la fabricación de placas mediante soldadura por ola y por reflujo. La selección y el uso de un adhesivo adecuado puede reducir los defectos de montaje, especialmente a alta velocidad.

• Existen dos procesos de producción distintos: El primer proceso utiliza adhesivo y tiene en cuenta que la mayoría de las placas

contiene una mezcla de componentes de montaje superficial y de componentes de orificio pasante. Estos últimos se fijan a la placa mediante soldadura por ola.

El segundo proceso de producción requiere aplicar una pasta de soldar mediante El segundo proceso de producción requiere aplicar una pasta de soldar mediante stencil sobre los contactos de soldadura de la placa. Una vez colocado el componente, se completan las conexiones eléctricas mediante soldadura por reflujo.

Requisitos del adhesivo• El adhesivo, aplicado entre los contactos de soldadura, fija el componente a

la placa. Una vez colocado el componente, el adhesivo debe tener suficiente resistencia en estado húmedo para mantener el componente en su lugar hasta que haya curado. A su vez, el adhesivo curado debe tener suficiente resistencia para sujetar el componente a la placa durante el proceso de soldadura por ola..

El adhesivo debe cumplir los requisitos siguientes:• debe estar exento de contaminantes y de burbujas de aire dentro del envase • larga vida útil en almacén • debe permitir la dosificación de gotas muy pequeñas a alta velocidad • las gotas deben ser de perfil y tamaño reproducibles • las gotas deben tener un perfil alto, sin hebras • su color debe permitir la detección visual y automática • curado rápido • no debe hundirse durante el ciclo de curado (por calor) • alta resistencia combinada con flexibilidad para resistir los cambios bruscos de

temperatura en la ola de soldadura • buenas propiedades eléctricas una vez curado • buenas propiedades eléctricas una vez curado

Adhesivo Loctite Chip-bonder aplicado con un dosificador TMS de alta velocidad con jeringa.