ajuste de interferencia eje-agujero, el cual es también conocido como un ajuste a presión, es una unión que se realiza cuando el diámetro del eje es más grande que el diámetro del agujero donde se va a introducir el eje y se logra mediante la fricción que se produce por el contacto entre las dos piezas, para impedir el movimiento entre ambas piezas.
Podemos diferenciar pues, dos elementos: el eje es la pieza interior y el agujero es la pieza exterior y dependiendo de la diferencia entre las medidas de los dos diámetros, el apriete será más fuerte o más débil.
Generalidades[editar]
El ajuste por interferencia se consigue generalmente por el acoplamiento de dos piezas de diferente tamaño (tamaño del eje mayor que el del agujero). La palabra interferencia se refiere al hecho de que una parte interfiere ligeramente con el espacio que el otro está tomando.
Por ejemplo: En el caso de un eje de mayor diámetro que el de un cojinete, cuando se inserta el eje en el rodamiento, las dos partes interfieren entre si mediante la ocupación de un espacio, el resultado es que tanto el eje como el rodamiento, se deforma elásticamente un poco (el eje se comprime y el rodamiento se expande), pudiendo crear una gran fricción para poder transmitir grandes pares de fuerzas.
Materiales[editar]
En la unión por interferencia de eje-agujero, se utilizan principalmente piezas metálicas, sobre todo en el caso de que se requiera un gran apriete entre el eje y el agujero, ya que para las para materiales metálicas, la fricción que mantiene las piezas juntas por la compresión de una parte contra la otra, puede ser considerablemente mayor que con otros materiales.
Características[editar]
A continuación se exponen diferentes características de la unión por interferencia entre eje y agujero.
Aptitud para el ensamblaje[editar]
El ensamblaje del eje con el agujero mediante un ajuste por interferencia es un proceso simple ya sea mediante la aplicación de una fuerza para la unión de ambas partes o mediante la utilización de diferentes aparatos que permitan dilatar el agujero mediante calor y poder unirlo posteriormente, manual o automáticamente, al eje.
Desmontabilidad[editar]
Las uniones a presión no son desmontables por lo general. En cambio las uniones por dilatación térmica se pueden desmontar con la aplicación de calor.
Tensión de ajuste[editar]
La tensión del ajuste vendrá relacionada por la cantidad de interferencia que hay, es decir, la diferencia de diámetros entre el eje y el agujero. Existen fórmulas para calcular las varias fuerzas de ajuste. El valor dependerá del tipo de material que se esté utilizando, el tamaño de las partes a unir y del grado de ajuste que se desee en la interferencia entre el eje y el agujero.
A continuación aparecen las diferentes fórmulas para el cálculo de esfuerzos sobre el eje y agujero.
Agujero:
Eje:
![{\displaystyle {\begin{aligned}&\delta _{r}=r_{f}\cdot P_{f}\left[{\frac {({r_{o}}^{2}+{r_{f}}^{2})}{E_{h}\cdot ({r_{o}}^{2}-{r_{f}}^{2})}}-{\frac {v_{h}}{E_{h}}}+{\frac {({r_{f}}^{2}+{r_{i}}^{2})}{E_{h}\cdot ({r_{f}}^{2}-{r_{i}}^{2})}}-{\frac {v_{s}}{Es}}\right]\\&/E=E_{s}=E_{h};v=v_{s}=v_{h}\\&\delta _{r}=\left[{\frac {2{r_{f}}^{3}\cdot P_{f}({r_{o}}^{2}+{r_{i}}^{2})}{E_{h}\cdot ({r_{o}}^{2}-{r_{f}}^{2})({r_{f}}^{2}-{r_{i}}^{2})}}\right]\end{aligned}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ee34477703e876014d570753e35b06d75a17a6f9)
Reducción de tensiones[editar]
Un ajuste forzado por interferencia genera concentraciones de esfuerzos en el eje y el agujero, debido a la transición de material no comprimido a material sí comprimido. La concentración de esfuerzos ocurre en las esquinas. A través de la inclusión de ranuras circunferenciales de alivio en las caras del agujero, cerca del diámetro del eje, se puede reducir la concentración de esfuerzos. Estas ranuras hacen que el material sea más elástico en el borde del agujero, permitiéndole que se aleje del eje y reduciendo el esfuerzo local.
Coste[editar]
Las uniones a presión son económicas y fáciles de realizar ya que solo es necesaria la aplicación de una fuerza más o menos grande para la unión del eje y el agujero. En cambio el coste de las uniones por dilatación térmica son algo más caras, ya que se deben utilizar aparatos para calentar el agujero o enfriar el eje.
Montaje[editar]
Existen dos métodos básicos para el montaje de un eje con un agujero. Se utiliza en montaje mediante fuerza, mediante expansión o contracción térmica, calentando la pieza, o mediante la unión de los dos métodos.
Montaje mediante fuerza
Este tipo de montajes se realizan para ajustes con poca diferencia entre los diámetros del eje y del agujero. Para realizar el montaje del eje y el agujero mediante la fuerza, habrá que tener en cuenta por lo menos tres términos diferentes que se utilizados para describir un ajuste de interferencia creada a través de la fuerza, los cuales son: la presión, el ajuste de la fricción, y la dilatación hidráulica. La presión que se ejercerá se logra con las prensas que presionan las partes a unir, junto con cantidades muy grandes de la fuerza. Las prensas utilizadas para realizar este montaje son generalmente hidráulicas, aunque también existen prensas manuales que ejercen una menor presión. A menudo los bordes de los ejes y los agujeros son biselados (bisel). El chaflán forma una guía para el movimiento de presión, ayudando a distribuir la fuerza de manera uniforme alrededor de la circunferencia del agujero, permitir que la compresión aparezca gradualmente, ayudando así a la operación de prensado para que sea más suave, más fácil de controlar, y requiera menos energía, y por último, para ayudar a alinear los ejes paralelos con el agujero que está siendo presionado.
Montaje mediante expansión térmica o contracción (apriete fuerte)
La mayoría de los materiales se expanden cuando se calientan y se contraen cuando se enfrían. Lo que se realiza en este caso es calentar el agujero de una forma homogénea para que este se expanda o se dilate y posteriormente se realiza el montaje sobre el eje de una forma rápida, antes de que el agujero se enfríe y se contraiga. Luego, una vez montado, se deja enfriar y las piezas se contraerán de nuevo a su tamaño anterior, a excepción de la compresión que resulta de cada una de las piezas al interferir con la otra. Por el contrario, dicho montaje también se puede realizar mediante el enfriamiento del eje antes del montaje de tal manera que se contraiga para luego introducir el agujero más fácilmente. El enfriamiento es a menudo preferible, ya que mediante el calentamiento del agujero, se podrían cambiar las propiedades del material.
Aplicaciones habituales[editar]
Por su eficacia y por su fácil implementación en los procesos de fabricación, los ajustes por interferencia o uniones a presión son ampliamente usados en la industria para unir dos piezas con el objeto de transmitir un par.
Ejemplos de utilización podrían ser:
- Ejes de tren
- Ruedas y los neumáticos.
- Montar un engranaje endurecido sobre un eje.
- El bulón en la biela y el conjunto biela-pistón de un motor de automóvil.
- Montaje de casquillos, cojinetes o rodamientos.
ingeniería de materiales es una rama de la ingeniería que se fundamenta en las relaciones propiedades-estructura y diseña o proyecta la estructura de un material para conseguir un conjunto predeterminado de propiedades. Esta ingeniería está muy relacionada con la mecánica y la fabricación.
Los objetivos del ingeniero de materiales son dominar al máximo nivel las técnicas avanzadas de producción y transformación de los materiales y ser capaz de contribuir al desarrollo de materiales nuevos y de nuevos procesos de producción. En el mundo cambiante de las nuevas tecnologías del siglo XXI, el Ingeniero de Materiales va a ser un agente imprescindible en la selección de materiales para todas las áreas de la ingeniería y en particular en el mundo del diseño.
La Ingeniería de Materiales es un título reconocido en todo el mundo y que está dedicado al diseño, fabricación y comportamiento de todo tipo de componentes y estructuras, utilizando tanto materiales tradicionales como de nuevo diseño. Los coches, la ropa y el calzado, el equipo deportivo, los ordenadores o las prótesis y dispositivos biomédicos se fabrican con materiales cada vez más modernos, incluso basados en la nanotecnología. En estos campos, como en muchos otros, un nuevo material ha sido la clave que ha permitido desarrollar nuevos productos y aplicaciones. Así ha sucedido con los materiales compuestos en aeronáutica y en el deporte de alta competición.
La ingeniería de materiales es la base de los avances tecnológicos que han transformado nuestra sociedad, por lo que el ingeniero de materiales en uno de los perfiles más demandados en todo el mundo para la investigación, el desarrollo y la innovación, siendo un profesional de futuro en la industria. En conjunto, la Ingeniería de Materiales es una de las nuevas ingenierías del siglo XXI que está diseñada para lograr una sociedad del bienestar más sostenible y eficiente.
Historia de la ingeniería de materiales en España[editar]
En España la carrera de Ingeniería de Materiales fue introducida por la Universidad Politécnica de Madriddespués de su aprobación en el BOE, el 6 de septiembre de 1994, gracias sobre todo al trabajo y dedicación de su principal impulsor, el ingeniero y físico Manuel Elices. Esta carrera, fundamentalmente orientada hacia los materiales estructurales, se imparte en otras 14 universidades españolas.
En España[editar]
Existen varias titulaciones universitarias:
- Grado en Ingeniería de los Materiales (4 años).
- Título europeo de Ingeniería de Materiales (5 años).
- Especialización de segundo ciclo como Ingeniero de Materiales (2 años).
En América Latina[editar]
- Ingeniero de Materiales (5 años)
Materiales en ingeniería[editar]
La ciencia de materiales clasifica a todos los materiales en función de sus propiedades y su estructura atómica. Son los siguientes:
Algunos libros hacen una clasificación más exhaustiva, aunque con estas categorías cualquier elemento puede ser clasificado.
En realidad en la ciencia de materiales se reconocen como categorías únicamente los metales, los materiales cerámicos y los polímeros, cualquier material puede incluirse en una de estas categorías, así pues los semiconductores pertenecen a los materiales cerámicos y los materiales compuestos no son más que mezclas de materiales pertenecientes a las categorías principales.
Sectores industriales[editar]
Entre los sectores industriales más importantes que emplean a profesionales de la Ingeniería de Materiales se encuentran:
- Industria automovilística, de transporte ferroviario, aeronáutico y aeroespacial.
- Sustitución de materiales e ingeniería de productos.
- Garantía de calidad y fiabilidad de materias primas, procesos industriales y productos.
- Sector de producción de la energía.
- Electrónica y Telecomunicaciones.
- Sector biosanitario.
Competencias[editar]
Entre sus competencias destacan las siguientes:
- Diseño, desarrollo y selección de materiales para aplicaciones específicas
- Realización de estudios de caracterización, evaluación y certificación de materiales según sus aplicaciones
- Diseño y desarrollo de procesos de producción y trasformación de materiales
- Inspección y control de calidad de los materiales y sus procesos de producción, transformación y utilización
- Definición, desarrollo, elaboración de normativas y especificaciones relativas a los materiales y sus aplicaciones
- Diseño, cálculo y modelización de los aspectos materiales de elementos, componentes mecánicos, estructuras y equipos
- Evaluación de la seguridad, durabilidad y vida en servicio de los materiales
- Diseño, desarrollo y control de procesos de recuperación, reutilización y reciclado de materiales
- Dirección de industrias relacionadas con los puntos anteriores
- Dictámenes, peritaciones e informes en relación con los puntos anteriores
- Gestión económica y comercial en relación con los puntos anteriores
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