Spirol ha lanzado recientemente su nueva guía de diseño de insertos para plásticos. Este documento de 24 páginas proporciona toda la información necesaria para diseñar uniones roscadas en plásticos:
- Descripción de los plásticos más habituales.
- Consideraciones sobre la geometría de insertos (moleteados, cabezas, chaflanes...).
- Recomendaciones de diseño de los componentes a unir (tamaño y tolerancias de agujeros, ángulos de desmoldeo, espesores mínimos de pared...).
- Consideraciones respecto a alojamientos rectos y cónicos.
- Utilización de insertos combinados con limitadores de compresión.
Spirol cuenta con 62 años de experiencia en la fabricación de soluciones de ensamblaje y dispone de una completa gama de insertos para instalación por calor/ultrasonido, sobremoldeados, para instalación por presión, insertos de expansión y autorroscantes, así como maquinaria para su instalación. Ofrece un servicio de ingeniería gratuito y recomienda por escrito el componente más adecuado.
¿Por qué insertos?
Los insertos proveen roscas reutilizables y uniones firmes y seguras. Un beneficio adicional es su resistencia para soportar elevados requisitos mecánicos.
Estas son algunas de sus ventajas:
- Reutilización ilimitada: El principal beneficio de un inserto es la reutilización ilimitada de la rosca. Sin embargo, y quizá aun más importante, el uso de un inserto asegura que la integridad de la unión se conserve durante toda la vida de la aplicación.
- Par de apriete apropiado: Durante el proceso de ensamble del componente, el tornillo tiene que ser apretado con el par necesario para introducir la tensión axial requerida para generar la carga suficiente entre la rosca del inserto y el tornillo y, de esta manera, evitar el afloje de la unión. Un diámetro más grande y el diseño adecuado del cuerpo del inserto permiten lograr el par de apriete adecuado del tornillo durante su instalación.
- No son afectados por la fluencia lenta: Un problema común con las uniones por medio de rosca en las aplicaciones de plástico es que este material es susceptible a ceder por la liberación de esfuerzos. Incluso bajo cargas muy inferiores al límite elástico, los plásticos van perdiendo la capacidad de mantener dicha carga. Cuando esto ocurre, la unión por medio de rosca se debilita. La rosca metálica del inserto proporciona resistencia permanente a este debilitamiento de material a lo largo de toda la longitud de la rosca.
- Resistencia mecánica reforzada: La capacidad para soportar la carga en las uniones es reforzada por el diámetro más grande del inserto comparado con el del tornillo. El diámetro del inserto es generalmente el doble del diámetro del tornillo, y esto cuadruplica la superficie de corte. La resistencia a la extracción puede ser ampliamente reforzada incrementando la longitud del inserto.
Diseño de un inserto
El objetivo es diseñar un inserto con suficiente resistencia a la torsión, que permita soportar el par de apriete indicado para lograr una tensión axial adecuada que garantice la integridad de la unión y evite su aflojamiento, al mismo tiempo que permita alcanzar los valores de extracción necesarios para las condiciones mecánicas a las que el inserto será expuesto mientras esté en servicio.
En general, la resistencia a la torsión es función del diámetro y la resistencia a la extracción es función de la longitud. Estas funciones son, sin embargo, interactivas y el reto para el diseñador es lograr la óptima combinación de ambas.
Insertos para instalación posmoldeo con calor o ultrasonido
Los moleteados son utilizados para aumentar la resistencia al par. Los moleteados rectos, a diferencia de los moleteados en diamante, son el diseño preferido. Estrías más pronunciadas incrementan la resistencia al par, pero también inducen mayor tensión sobre el plástico. Así mismo, la circunferencia del inserto determina el paso de la estría, por lo que hay limitaciones prácticas en el diseño de la estría. Los moleteados helicoidales, en comparación con los moleteados rectos, tienen una menor resistencia al par, pero aumentan la resistencia axial a la extracción. En la práctica, estrías con ángulos entre 30 y 45 grados tienen un impacto positivo sobre la resistencia a la extracción con una pérdida mínima en su valor de resistencia al par.
En algunos insertos, se utilizan varias bandas moleteadas helicoidales o una combinación de moleteados rectos y helicoidales para proporcionar la relación óptima entre resistencia a torsión y a la extracción. Algunos insertos se diseñan con una banda de estrías ligeramente más ancha entre dos bandas de estrías ligeramente más delgadas en ambos lados, separadas de la banda de estrías más ancha por canales. Con un inserto correctamente diseñado y en un agujero fabricado según la recomendación de Spirol, el plástico fluirá sobre la banda de estrías más ancha hacia el canal y por detrás de los moleteados, en la dirección opuesta a la instalación, incrementando considerablemente la resistencia a la extracción. Todo el plástico que recubre la banda moleteada mayor se convierte en plano de corte. La utilización de insertos con cabeza facilita el flujo del plástico hacia los canales superiores del inserto.
Finalmente, para optimizar el rendimiento, es esencial que el inserto se instale axialmente en el agujero, perfectamente perpendicular a la superficie de la pieza. Esto puede ser logrado con más facilidad diseñando una conicidad a lo largo del diámetro del inserto o diseñándolo con guía piloto o, para abreviar, simplemente un piloto. Los pilotos necesitan ser suficientemente largos y tener un área plana, sin estrías, con un diámetro del mismo tamaño o ligeramente menor que el del agujero.
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