MÁQUINAS - ELEMENTOS DE MÁQUINAS

radio o rayo¹​ de una rueda es cada una de las barras que une rígidamente la zona central con la perimetral. El centro conecta con un eje que, a veces, transmite a la rueda la tracción motriz.

Las primeras ruedas estaban constituidas por simples discos de madera con una perforación central para poder insertarlas en un eje. La invención de la rueda con radios se estima que surge durante la llamada cultura andrónovo (2000-1200 a. C.), en una región situada al norte de Asia Central y posibilitó la construcción de vehículos mucho más ligeros y rápidos.

Las primeras ruedas con radios de madera fueron utilizadas en carros y carruajes tirados por animales. En los primeros automóviles, también se emplearon ruedas con radios de madera, de un tipo similar al usado en los carros de artillería.

Materiales[editar]

Los radios pueden ser de madera, metal o fibra sintética, dependiendo del uso que se le dará y las tensiones de tracción, torsión o compresión que sufrirán los mismos.

Tensiones en los radios[editar]

En una rueda, una carga en el eje hace que la banda de rodamiento se deforme ligeramente contra el suelo, quedando los radios inferiores sometidos a fuerzas de compresión (acortándose o flectando ligeramente), y los superiores a fuerzas de tracción (alargándose y tensándose ligeramente).

Las ruedas cuyos radios son alambres tensados (como las de las bicicletas), mejoran su comportamiento, pues los radios apenas sufren deformaciones al compensarse las tensiones de compresión con las de tensado. Además, se suelen montar tangencialmente a la zona cilíndrica central, para optimizar su buen comportamiento a tracción y evitar los esfuerzos de torsión que se transmiten, principalmente, tanto al acelerar como al frenar.

Roblones Sólidos.

Varios Remaches ciegos con mandriles de estiramiento (En:pop-rivets) de distintos tamaños.

Un roblón o remache es un elemento de fijación que se emplea para unir de forma permanente dos o más piezas. Consiste en un tubo cilíndrico (el vástago) que en su fin dispone de una cabeza. Las cabezas tienen un diámetro mayor que el resto del remache, para que así al introducir éste en un agujero pueda ser encajado. El uso que se le da es para unir dos piezas distintas, sean o no del mismo material.

Aunque se trata de uno de los métodos de unión más antiguos que hay, hoy en día su importancia como técnica de montaje es mayor que nunca. Esto es debido, en parte, por el desarrollo de técnicas de automatización que consiguen abaratar el proceso de unión. Los campos en los que más se usa el remachado como método de fijación son, entre muchos otros: automotriz, electrodomésticos, muebles, hardware, industria militar, metales laminados, documentos oficiales.

Existe un pequeño matiz diferenciativo entre un roblón y un remache. Los roblones están constituidos por una sola pieza o componente, mientras que los remaches pueden estar constituidos por más de una pieza o componente. Es común denominar a los roblones también remaches, aunque la correcta definición de roblón es para los elementos de unión constituidos por un único elemento.

Las ventajas de las uniones remachadas/roblonadas son:

• Se trata de un método de unión barato y automatizable.
• Es válido para unión de materiales diferentes y para dos o más piezas.
• Existe una gran variedad de modelos y materiales de remaches, lo que permite acabados más estéticos que con las uniones atornilladas.
• Permite las uniones ciegas, es decir, la unión cuando sólo es accesible la cara externa de una de las piezas.

Como principales inconvenientes destacar:

• No es adecuado para piezas de gran espesor.
• La resistencia alcanzable con un remache es inferior a la que se puede conseguir con un tornillo.
• La unión no es desmontable, lo que dificulta el mantenimiento.
• La unión no es estanca.

Partes de un remache ciego con mandril de estiramiento.

El remache ciego con mandril de estiramiento es un tipo de unión mecánica permanente clasificado dentro de los remaches ciegos. Permite unir materiales de diferente dureza o densidad y, al igual que el resto del mismo tipo, tiene la ventaja de poder ser instalado en agujeros de unión que sólo son accesibles desde una cara. Es el más utilizado de los remaches ciegos, y está formado por el cuerpo del remache y un mandril interior con una cabeza en el extremo ciego.

El proceso de unión consiste en introducir el remache en el agujero de las piezas a unir, y estirar el mandril mientras su cabeza aplasta el cuerpo del remache para formar una cabeza ciega, arrancando finalmente el mandril y permitiendo que la cabeza quede dentro del interior del cuerpo del remache.

Se requiere el uso de varios materiales en un mismo remache ya que el mandril está diseñado para ser más fuerte que el cuerpo, el cual debe ser más dúctil para permitir la expansión de la cabeza sin agrietarse. El material del mandril debe ser lo más compatible posible con el del cuerpo para minimizar los efectos potenciales que puedan producir corrosión.

Como materia prima se utilizan aleaciones de aluminio, aleaciones cobre-níquel y acero inoxidable. Para la fabricación del mandril también se utiliza aceros al carbono para combinarlos con aceros de bajo contenido en carbono utilizado en la fabricación del cuerpo del remache.

En aplicaciones aeroespaciales, donde se necesita mayor resistencia a altas temperaturas, se utiliza como material el acero inoxidable A286., aunque actualmente, también se fabrican de titanio para reducir el peso.

Variantes Geométricas[editar]

Según el tipo de cabeza después del remachado se puede distinguir:

• Cabeza alomada:Es sobresaliente y se apoya en la superficie de una de las piezas que une. Es el tipo de cabeza más versátil, y es capaz de retener todo tipo de materiales excepto los extremadamente suaves y los quebradizos.

• Cabeza avellanada: La cabeza del remache queda enrasada con la superficie de la pieza fijada. Permite unir piezas de mayor espesor.

Según el tipo de mandril se clasifican:

• Mandril pasante: El mandril pasa totalmente a través del cuerpo del remache y lo deforma.

• Mandril retenido: Después del estirado, el mandril se parte por el punto de rotura y queda retenido una parte pequeña de él dentro del cuerpo del remache.

• Mandril de cabeza perdida: El mandril se rompe próximo a su cabeza y provoca su caída.

• Mandril con punto de rotura a paño: Es aquel que rompe justo por debajo del cuerpo del remache.

• Mandril con punto de rotura enrasado y seguro de retención de cabeza: Rompe por el mismo punto que el tipo anterior, pero además proporciona un bloqueo entre el cuerpo del remache y la cabeza del mandril, obteniendo así una mayor resistencia a cizalladura.

Aplicaciones[editar]

A continuación se nombran algunas de las aplicaciones de este tipo de remaches

• Automoción: Debido al uso actual de aluminio en la fabricación de carrocerías de vehículos, se han comenzado a utilizar remaches ciegos junto con adhesivos en vez de soldadura. Con este procedimiento se obtiene una serie de ventajas: reducción de vibraciones entre piezas, posibilidad de unir piezas muy pequeñas y de diferentes materiales y piezas sensibles al calor, reducción de tiempos de desmontaje…etc.

• Contenedores: Mediante remaches ciegos se sujetan las bisagras de las puertas de los contenedores de transporte.

• Industria metálica: Para la unión de chapas de pequeño espesor en la fabricación de carcasas de máquinas.

• Electrodomésticos

• Climatización y calefacción

• Ascensores de vehículos

• Tejados y revestimientos

Remaches ciegos en un contenedor para la unión de dos materiales plásticos.

Unión mediante remaches ciegos de una chapa metálica para insertar tarjetas a la carcasa de un parquímetro.

Características generales[editar]

Las principales características de este tipo de remaches son las siguientes:

• Sólo es necesario el acceso por una cara.

• Cubre un amplio rango de espesores, de 0,8 mm a 185 mm.

• Están fabricados en diversos materiales, por lo que se adaptan a distintos requerimientos.

• Unión no desmontable, por lo que se tiene que destruir si quiere ser desmontada.

• Posibilidad de unir materiales diferentes.

• No deforman las superficies una vez remachadas, por lo que no afecta a superficies pintadas, esmaltadas...

• Buen comportamiento frente a variaciones de temperatura.

• No se aflojan por acción de vibraciones.

• Montaje rápido y económico, así como uso sencillo de herramientas para su instalación.

• No produce ningún residuo perjudicial, como humos, chispas...

Propiedades de resistencia[editar]

Este tipo de remache ciego está diseñado para soportar cargas de tipo cortante, aunque también existen algunos remaches estructurales capaces de soportar pequeñas fuerzas de tracción.

El esfuerzo que es capaz de soportar depende del material con el que se fabricó. En la tabla inferior se muestran algunos ejemplos de los esfuerzos máximos soportados para diversos materiales de fabricación y diámetros:

Resistencia a cortante(Min lb)

Material cuerpo	Material mandril	31,75mm	39,67mm	47,63mm	63,5mm
Aluminio 5056	Aluminio 2017	340	550	760	138
Aluminio 2117	Aluminio 2017	350	570	790	1440
Acero bajo carbono	Acero carbono	490	750	1090	1970
Aleación Ni-Cu	Aleación Ni-Cu	630	970	1400	2500

Consideraciones de diseño[editar]

A continuación se muestran algunas consideraciones de diseño que se deben de tener en cuenta al utilizar este tipo de remaches.

• Espacio libre de la parte trasera: Es la distancia que sobresale la cabeza del mandril cuando el remache es introducido por un lado de la estructura. Esta distancia varía según la medida del remache y el diámetro, y se debe tener en cuenta para su colocación.
• Orificio de llenado: La expansión del remache en su instalación debe permitir llenar el agujero de las piezas a unir, ya que puede quedar suelto e impedir una incorrecta unión.
• Distancia al borde: Se debe tener precaución con la colocación del remache muy próximo al borde de las piezas a unir. Como regla general se puede ubicar el centro del orificio respecto del borde a una distancia igual al doble del diámetro del remache.
• Cabeza avellanada: Cuando se empleen remaches con cabeza avellanada, se ha de procurar que la longitud del avellanado sea inferior al espesor de una de las piezas a unir, ya que puede producir una reducción de las propiedades de resistencia de la unión.

Herramientas de instalación[editar]

El principio de funcionamiento del remache ciego requiere el uso de una herramienta específica de instalación que sea capaz de sostener el cuerpo del remache mientras se estira del mandril, y además debe ser compatible con el tipo de remache a instalar.

Existen distintos tipos de herramientas: neumáticas, manuales y eléctricas. Tienen la ventaja de ser portátiles y solo se necesita una persona para manejarlas.

Las herramientas neumáticas son quizás el método más común de instalación de remaches ciegos. Permiten el intercambio rápido de cabeza para adaptarse a distintos tamaños de remaches, y a diferencia de las manuales, tienen un funcionamiento muy rápido. Las de tipo manual se limitan generalmente a la instalación de remaches de diámetros más pequeños o fabricados con materiales más blandos como las aleaciones de aluminio.

Remachadora manual.

Normativa y estándares existentes[editar]

Las especificaciones y normas americanas son publicadas por Industrial Fasteners Institute, Department of Defense y Aerospace Standards Committee. Estas normas fijan el uso predominante de remaches con un diámetro de 1/8,5/32,3/16 y 1/4 de pulgada. Un resumen de las principales normas industriales predominantes se muestran el la tabla inferior.

Nº Especificación	Título
IFI-114	Standard for break mandrel blind rivets
IFI-116	Standard for structural self plugging pull mandrel blind rivets-type 23
IFI-117	Standard for pull through mandrel blind rivet
IFI-123	Standard for drive pin blind rivets
IFI-126	Standard for break mandrel closed end blind rivets
NAS 1740	Rulbed mechanically locked spindle self-plugging blind rivet
MIL-R-24243	General specification for retained mandrel non-structural blind rivet
MIL-R-8814	Non-structural type blind rivet

Los remaches ciegos para aplicaciones aeroespaciales están sometidos a la normativa MIL-HDBK-5 Metallic Materials and Elements for Aerospace Vehicle Structures, donde se fijan los valores admisibles de carga y resistencia para el diseño.

La normativa española que regula este tipo de remaches es publicada por Aenor a través de las principales normas:

UNE-EN ISO 14588:2002: Remaches ciegos. Terminología y definiciones.

UNE-EN ISO 14589:2002: Remaches ciegos. Ensayos mecánicos.

También se pueden encontrar normas específicas para distintos remaches según el tipo de vástago y cabeza.