Nuevos Enfoques en el Diseño
Optimizado de Juntas
Atornilladas y Soldadas
MSc.Ing. Edwin Peña
Febrero, 2.004
*Juntas Desmontables: Tornillos,
pernos.
*Juntas Permanentes: Soldadas,
pegadas.
*Juntas Desmontables Atornilladas.
Principios de Diseño:
*Tipo de carga a soportar
*Requerimientos de hermeticidad
*Materiales a unir
*Vida útil esperada
*Criticidad de la junta
Tipo de carga
*Estática Ductilidad del
material.
*DinámicaNúmero de ciclos de
carga, magnitud de la carga (min y
máx.)
Tipo de carga según su efecto:
*Flexión
*Tracción (compresión)
*Corte (puro o por torsión)
Requerimiento de hermeticidad:
*A presión externa
*A presión interna
*Fluido a contener
*Empaquetadura: Características
físicas y químicas.
*Apriete de estanqueidad
Torque en Lbf-Pie
Comparacion de torques
200.00
150.00
100.00
50.00
0.00
Diametro
TSAE
Tapli
1
2
3
4
5
6
Diámetros en pulg
7
Tperm
Materiales a unir
*Creación de celdas galvánicas
*Rigidez de la junta
*Resistencia física y química
*Espesores
*Holguras geométricas
Vida útil esperada
*Criterio de uso
*Intensidad de trabajo
*Mantenibilidad
*Reemplazo
*Costo
Criticidad de la junta
*Factor de seguridad
*Confiabilidad funcional
*Factores adversos
*Intesificadores de esfuerzo
Otros factores que afectan:
*Condición de las superficies
*Pérdida de apriete
*Corrosión
*Desalineación
*Condición geométriica de orificio
*Uniformidad de la carga
Intensificadores
*Ubicación
*Magnitud
*Clasificación
Ubicación de las fallas:
15% bajo la cabeza, 20% en el extremo
libre de la rosca, y 65% en los hilos de
la rosca en la cara de la tuerca
Intensificadores
*Ubicación
*Magnitud
*Clasificación
Clasificación:
*Intensificadores Estáticos
Kt= Esfuerzo Máximo
Esfuerzo Nominal
Clasificación:
*Intensificadores Dinámicos
Kf= Esf. Máx. Prob. con muesca
Esfuerzo Prob. Libre muesca
Valores convencionales de Kt
*Hétenyi3,5 a 3,8
*Rostcher2 a 2,3
*Peterson3,85 a 4
Valores determinados en UC
M e tric o a C o rte P o lin o m ic a 3
K ts = 9 .6 6 9 7 2 - 0 .2 6 6 8 3 1 D
+ 0 .0 0 3 8 8 2 4 D * * 2 - 0 .0 0 0 0 1 8 0 D * * 3
S = 0 .5 9 6 7 3 6
R -S q = 8 6 .8 %
R -S q (a d j) = 7 7 .0 %
9
8
7
K ts
6
5
4
3
R e g re s s io n
2
95% CI
95% PI
1
10
20
30
40
D
50
60
Valores convencionales de Kf
Grad
o
SAE
Grado
MÉTRICO
ROSCA
POR
LAMINA
DO
ENTA
LLE
ROSCA
CORTA
DA
0a2
3,6 a 5,8
2,2
2,8
2,1
4a8
6,6 a 10,9
3,0
3,8
2,3
Valores determinados en UC
7
Kt
Factores de concentración
6
5
Kf teóricos
4
3
Kf
experimentales
2
1
0
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
Diámetros (in)
0,45
0,5
0,55
*Juntas Permanentes Soldadas.
Principios de Diseño:
*Tipo de carga a soportar
*Tipo de soldadura
*Materiales a unir
*Vida útil esperada
*Tipo de junta
*Criticidad de la junta
Tipo de carga
*Estática Ductilidad del
material.
*DinámicaNúmero de ciclos de
carga, magnitud de la carga (min y
máx.)
Tipo de carga según su efecto:
*Flexión
*Tracción (compresión)
*Corte (puro o por torsión)
Materiales a unir
*Creación de celdas galvánicas
*Rigidez de la junta
*Resistencia física y química
*Espesores
*Altura del cordón
Vida útil esperada
*Criterio de uso
*Intensidad de trabajo
*Mantenibilidad
*Reemplazo
*Costo
Criticidad de la junta
*Factor de seguridad
*Confiabilidad funcional
*Factores adversos
*Intesificadores de esfuerzo
Intensificadores
*Ubicación
*Magnitud
*Clasificación
Clasificación:
*Intensificadores Estáticos
Kt= Esfuerzo Máximo
Esfuerzo Nominal
Clasificación:
*Intensificadores Dinámicos
Kf= Esf. Máx. Prob. con muesca
Esfuerzo Prob. Libre muesca
Valores convencionales de Kt:
Peterson: entre 2,7 y 3,4
Sorem: entre 3 y 4
Ransom:3,3 y 3,8
Valores obtenidos en UC de Kt
8
6
4
2
0
Altura de Cordon en Pulg
0.
56
0.
50
0.
44
0.
38
0.
31
0.
25
0.
12
5
Kt
h
Kt
Kt Vs Altura de Cordon
Gracias........
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Cel:0414-4352011
Ofic:0241-8672814
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DISEÑO AVANZADO DE JUNTAS ATORNILLADAS Y SOLDADAS