Un ajuste por interferencia , también conocido como ajuste a presión o ajuste por fricción , es una forma de sujeción entre dos piezas acopladas que se ajustan perfectamente y que produce una unión que se mantiene unida por fricción después de que las piezas se juntan. [1]
Dependiendo de la cantidad de interferencia, las piezas se pueden unir utilizando un golpe de martillo o forzándolas a unirse utilizando una prensa hidráulica. Los componentes críticos que no deben sufrir daños durante la unión también se pueden enfriar significativamente por debajo de la temperatura ambiente para contraer uno de los componentes antes del montaje. Este método permite unir los componentes sin fuerza y produce una interferencia de ajuste por contracción cuando el componente vuelve a la temperatura normal. Los ajustes por interferencia se utilizan comúnmente con sujetadores de aeronaves para mejorar la vida útil por fatiga de una unión.
Estos ajustes, aunque se aplican al ensamblaje de eje y orificio, se utilizan con más frecuencia para el ensamblaje de cojinete-carcasa o cojinete-eje. Esto se conoce como montaje "a presión".
La rigidez del ajuste se controla mediante la cantidad de interferencia; la tolerancia (diferencia planificada con respecto al tamaño nominal). Existen fórmulas [2] para calcular la tolerancia que dará como resultado varias intensidades de ajuste, como ajuste suelto, ajuste con interferencia leve y ajuste con interferencia. El valor de la tolerancia depende del material que se esté utilizando, del tamaño de las piezas y del grado de rigidez deseado. Estos valores ya se han calculado en el pasado para muchas aplicaciones estándar y están disponibles para los ingenieros en forma de tablas , lo que evita la necesidad de volver a derivarlos.
Por ejemplo, un eje de 10 mm (0,394 pulgadas) fabricado con acero inoxidable 303 formará un ajuste ajustado con un margen de 3 a 10 μm (0,00012 a 0,00039 pulgadas). Se puede formar un ajuste deslizante cuando el diámetro del orificio es de 12 a 20 μm (0,00047 a 0,00079 pulgadas) más ancho que la varilla; o si la varilla se fabrica de 12 a 20 μm por debajo del diámetro del orificio dado. [ cita requerida ] Un ejemplo:
El margen por pulgada de diámetro suele oscilar entre 0,001 y 0,0025 pulgadas (0,0254 y 0,0635 mm) (0,1-0,25 %), siendo 0,0015 pulgadas (0,0381 mm) (0,15 %) un promedio razonable. Por lo general, el margen por pulgada disminuye a medida que aumenta el diámetro; por lo tanto, el margen total para un diámetro de 2 pulgadas (50,8 mm) podría ser de 0,004 pulgadas (0,1016 mm), 0,2 %), mientras que para un diámetro de 8 pulgadas (203,2 mm) el margen total podría no ser superior a 0,009 o 0,010 pulgadas (0,2286 o 0,2540 mm), es decir, 0,11-0,12 %). Las piezas que se ensamblan mediante ajustes forzados suelen fabricarse cilíndricas, aunque a veces son ligeramente cónicas. Las ventajas de la forma cónica son: se reduce la posibilidad de abrasión de las superficies ajustadas; se requiere menos presión durante el montaje; y las piezas se separan más fácilmente cuando se requiere una renovación. Por otro lado, el ajuste cónico es menos confiable, porque si se afloja, todo el ajuste queda libre con poco movimiento axial. Se debe aplicar algún lubricante, como albayalde y aceite de manteca de cerdo mezclados hasta obtener la consistencia de una pintura, al pasador y al orificio antes del montaje, para reducir la tendencia a la abrasión. [ cita requerida ] [3]
Hay dos métodos básicos para ensamblar un eje de gran tamaño en un orificio de tamaño insuficiente, a veces utilizados en combinación: fuerza y expansión o contracción térmica.
Existen al menos tres términos diferentes que se utilizan para describir un ajuste por interferencia creado mediante fuerza: ajuste a presión, ajuste por fricción y dilatación hidráulica. [4] [5]
El ajuste a presión se logra con prensas que pueden presionar las piezas juntas con grandes cantidades de fuerza. Las prensas son generalmente hidráulicas , aunque las pequeñas prensas operadas manualmente (como las prensas de husillo ) pueden funcionar mediante la ventaja mecánica proporcionada por un tornillo nivelador o por una reducción de engranajes que impulsa una cremallera y un piñón . La cantidad de fuerza aplicada en las prensas hidráulicas puede ser desde unas pocas libras para las piezas más pequeñas hasta cientos de toneladas para las piezas más grandes.
Los bordes de los ejes y los agujeros están biselados . El bisel forma una guía para el movimiento de prensado, ayudando a distribuir la fuerza uniformemente alrededor de la circunferencia del agujero, para permitir que la compresión se produzca gradualmente en lugar de toda a la vez, ayudando así a que la operación de prensado sea más suave, más fácil de controlar y que requiera menos potencia (menos fuerza en cualquier instante de tiempo), y para ayudar a alinear el eje en paralelo con el agujero en el que se está presionando. En el caso de los juegos de ruedas de tren, las ruedas se presionan sobre los ejes mediante la fuerza.
La mayoría de los materiales se expanden cuando se calientan y se contraen cuando se enfrían. Las piezas envolventes se calientan (por ejemplo, con sopletes u hornos de gas) y se ensamblan en su posición mientras están calientes, luego se dejan enfriar y contraer de nuevo a su tamaño anterior, excepto por la compresión que resulta de la interferencia de cada una con la otra. Esto también se conoce como ajuste por contracción . Los ejes, ruedas y neumáticos de ferrocarril se ensamblan típicamente de esta manera. Alternativamente, la pieza envuelta se puede enfriar antes del ensamblaje de modo que se deslice fácilmente en su pieza de acoplamiento. Al calentarse, se expande e interfiere. El enfriamiento es a menudo preferible ya que es menos probable que cambie las propiedades del material que el calentamiento, por ejemplo, ensamblar un engranaje endurecido en un eje, donde existe el riesgo de calentar demasiado el engranaje y perder su temple .