La función básica de proceso de ensamble, (montaje)
es unir dos o más partes entre sí para formar un conjunto o subconjunto
completo. La unión de las partes se pueden lograr con soldadura de arco o de
gas, soldadura blanda o dura o con el uso de sujetadores mecánicos o de
adhesivos.
Sujeción mecánica se puede lograr por medio de
tornillos, remaches, roblones, pasadores, cuñas y uniones por ajuste a presión
estos últimos se consideran sempiternamente, las efectuadas con otros
sujetadores mecánicos no son permanentes los mecánicos son más costosos y
requiere capacidad en la preparación de partes por unir.
Algunas partes se unen de modo permanente con
soldadura eléctrica o de gas, soldadura blanda, o dura y algunos adhesivos. La
soldadura se efectúa con el uso de calor, de presión o ambos.
El calor producirá cierto efecto sobre las partes
unidas para satisfacer la amplia variedad de necesidades en la manufactura, se
han desarrollado y están en uso.
Soldadura
La soldadura
es un proceso de unión de materiales en la cual se funden las superficies de
contacto de dos (o más) partes mediante la aplicación conveniente de calor o
presión.
La soldadura
es un proceso relativamente nuevo, su importancia comercial y tecnológica se
deriva de los siguientes:
La soldadura proporciona unión permanente
La unión soldada puede ser más fuerte que los
materiales originales.
En general, la soldadura es una forma más económica
de unir componentes, en términos de uso de materiales y costos de fabricación.
La soldadura no se limita al ambiente de fábrica.
Puede realizarse en el campo.
Tipos de Soldadura
Soldadura por
fusión – estos procesos usan el calor para fundir los materiales base. En
muchas operaciones de soldadura por fusión, se añade un metal de aporte a la
combinación fundida para facilitar el proceso y aportar volumen y resistencia a
la unión soldada.
Soldadura de estado sólido – este proceso se refiere
a los procesos de unión en los cuales la fusión proviene de la aplicación de
presión solamente o una combinación de calor y presión. Algunos procesos
representativos de este proceso son:
·
Soldadura por difusión, las partes se colocan juntas bajo presión a una
temperatura elevada.
·
Soldadura por fricción, es un proceso similar al de difusión, solo que
la temperatura se obtiene al friccionar las partes a unir.
·
Soldadura ultrasónica – se realiza aplicando una presión moderada entre
las dos partes y un movimiento oscilatorio a frecuencias ultrasónicas en una
dirección paralela a las superficies de contacto. La combinación de las fuerzas
normales y vibratorias produce intensas tensiones que remueven las películas
superficiales y obtienen la unión atómica de las partes.
La
Unión por Soladura
La
soldadura produce una conexión sólida entre dos partes denominada unión por
soldadura, así es como se denomina a este contacto de los bordes o superficies
de las partes que han sido unidas.
Tipos de uniones
(a) Unión
empalmada – en esta unión, las partes se encuentran en el mismo plano y unen
sus bordes.
(b) Unión de
esquina – Las partes en una unión de esquina forman un ángulo recto y se unen
en la esquina del ángulo.
(c) Unión
superpuesta – Esta unión consiste de dos partes que se sobreponen
(d) Unión T
– Una parte es perpendicular a la otra cuando se unen
(e) Unión
de bordes – las partes en una unión de bordes están paralelas con al menos uno
de sus bordes en común y la unión se hace en el borde común.
Existe otros tipos de soldadura como:
Soldadura metálica con arco protegido
Soldadura metálica con arco eléctrico y gas
Soldadura con núcleo fundente
Soldadura electro gaseosa
Soldadura con arco sumergido
La soldadura por resistencia es principalmente un
tipo de soldadura por fusión donde el calor se obtiene mediante la generación
de un gran resistencia eléctrica dirigida hacia el flujo de corriente en la
unión que se va a soldar
Uniones
adhesivas
El uso de adhesivos data de épocas antiguas, y el
pegado fue probablemente el primero de los métodos de unión permanente
utilizado. Los adhesivos tienen un alto rango de aplicaciones de unión y
sellado, para integrar materiales similares y diferentes, como metales,
plásticos, cerámica, madera, papel y cartón entre otros.
La unión con adhesivos es un proceso en el cual se
usa un material ajeno a los materiales que se desea unir para la fijación de
ambas superficies.
Generalmente, las uniones con adhesivos no son tan
fuertes como las que se hacen con soldadura, y para eso se toman en cuenta
algunos principios:
Se debe maximizar el área de contacto de la unión
Los pegados son más fuertes en cizalla y en tensión,
y las uniones deben diseñarse para que se apliquen tensiones de esos tipos. (a)
y (b)
Los pegados son más débiles en hendiduras o
desprendimientos, y deben diseñarse para evitar este tipo de tensiones. (c) y
(d)
Tipos de Adhesivos
Existe una
gran cantidad de adhesivos comerciales, pero todos estos pueden clasificarse
dentro de 4 categorías: 1) naturales, 2) inorgánicos y 3) sintéticos.
Los
adhesivos naturales son materiales derivados de fuentes como plantas y
animales, e incluyen las gomas, el
almidón, la dextrina, el flúor de soya y el colágeno. Este tipo de adhesivos se
limita aplicaciones de bajo tensión.
Lo adhesivos
inorgánicos se basan principalmente en el silicio de sodio y el oxicloruro de
magnesio, aunque el costo de estos
es relativamente bajo, su
resistencia es similar a los naturales.
Los
adhesivos sintéticos constituyen la
categoría más importante en la manufactura; incluyen diversos polímeros
termoplásticos y duroplásticos
Métodos de aplicación de adhesivos
1)
Aplicación con brocha
2)
Rodillos manuales
3)
Serigrafía
4) Por
flujo
5) Por
aspersión o atomización
6) Con
aplicadores automáticos
7)
Recubrimiento mediante rodillo
Ensamble Mecánico
Tornillos,
Tuercas y Pernos
Los tornillos y los pernos son sujetadores con
roscas externas. Hay una diferencia técnica entre un tornillo y un perno, que
con frecuencia se confunde en el su uso popular. Un tornillo es un sujetador
con rosca externa que, por lo general, se ensambla en un orificio roscado
ciego. Un perno es un sujetador con rosca externa que se inserta a través de
orificios en las partes y se asegura con una tuerca en el lado opuesto.
Existen distintos tipos de cabezas para los
tronillos y los pernos, entre estos destacan los de la siguiente figura:
Otros sujetadores roscados y equipo relacionado
1) Los
insertos con tornillo de rosca son pernos sin cabeza con rosca interna o rollos
de alambre hechos para insertarse en un orificio sin rosca y para aceptar un
sujetador con rosca externa. 2) Los
sujetadores roscados prisioneros son sujetadores con rosca que han
preensamblado permanentemente a una de
las partes que se van a unir.
Remaches y ojillos
Los remaches son sujetadores que se utilizan
ampliamente para obtener una unión permanente en forma mecánica. Estos remaches
son una punta con cabeza y sin rosca que se usa para unir dos(o más) partes, la
punta pasa a través de orificios en las partes y después forma una segunda
cabeza en la punta del lado opuesto.
Los ojetes u ojillos son sujetadores tubulares de
paredes delgadas con un reborde en un extremo. Se usan para producir una unión
empalmada permanente entre dos (o más) partes planas.
Ajustes por
interferencia
Los ajustes de agarre automático son la unión de dos
partes, en las cuales los elementos que coinciden poseen una interferencia
temporal mientras se oprimen juntos, pero una vez que se ensamblan se
entrelazan para conservar el ensamble.
Existen otros ajustes por interferencia como:
a)
Puntillado – es una operación de sujeción en a cual se usa una maquina
que produce las puntillas en forma de U de alambre de acero, y de inmediato las
inserta a través de las dos partes que se van a unir.
b)
Engrapado – son grapas en forma de U que se clavan a través de dos
partes que se van a unir.
c) Cosido
– es un método de unión común para partes suaves y flexibles, tales como telas
y piel, el método implica el uso de un cordón o hilo largo entrelazado con las
partes para producir una costura continua entre ellas.
Diseño
para ensambles
En años recientes el diseño de ensambles ha recibido mucha atención, pero sus
operaciones tienen un enorme costo de mano de obra, y para que el diseño sea
exitoso se plantean dos puntos sencillos:
1)
diseñar el producto con la menor cantidad de partes posibles
2)
diseñar las partes restantes para que se ensamblen con facilidad.
Y se siguen algunos principios para dicho diseño.
Usar la menor cantidad de partes posible para
reducir la cantidad de ensambles requeridos
Reducir la cantidad de sujetadores roscados
requeridos
Estandarizar los sujetadores
Reducir dificultades de orientaciones de las partes
Evitar las partes que se enredan.
Diseño para ensamble automatizado
Además de los métodos de ensamble manual, hay
diversos sistemas automatizados para realizar operaciones de ensamble mecánico,
entre ellos están: 1) máquinas de propósito especial y 2) sistemas
programables.
Las máquinas de propósito especial generalmente
consisten en una serie de estaciones de trabajo, en las cuales se añaden partes
y/o se ejecutan operaciones de unión.
Los sistemas de ensamble programables se utilizan
para producir una variedad limitada de ensambles distintos. Con frecuencia se
emplean robots industriales, ya sea como estaciones de trabajo bajo múltiples o
como un robot único en una estación.
Para facilitar
el ensamble automatizado se siguen estos puntos:
a) Usar la
modularidad en el diseño de productos
b)
Reducir la necesidad de que se manejen varios componentes a la vez
c)
Limitar las direcciones requeridas de acceso
d)
Componentes de alta calidad
e) Usar
ajustes de agarre automático
