Montaje con tuercas remachadas

Una tuerca remachable es un remache tubular de una sola pieza con rosca interna y avellanado que se puede instalar mientras se trabaja completamente desde un lado de un panel. Foto cortesía de PennEngineering

Las tuercas remachables pueden estar hechas de aluminio, acero, acero inoxidable, Monel y latón. Foto cortesía de PennEngineering

Con una herramienta de tracción a presión, un motor neumático enrosca el mandril en la tuerca remachadora. Cuando se inserta el sujetador en la pieza de trabajo, se aplica presión hidroneumática para retirar el mandril. Cuando se alcanza una presión preestablecida, el motor neumático se vuelve a acoplar para sacar el mandril de la tuerca. Foto cortesía de MDS Fastening Systems

El proceso de instalación de tuercas remachables se puede automatizar. Esta máquina instala automáticamente tuercas remachables en una pieza presentada por un robot de seis ejes. Foto cortesía de MDS Fastening Systems

Leankeasy es una tuerca remachable que viene preensamblada con un tornillo correspondiente. Un ensamblador inserta el sujetador de dos piezas en el orificio y utiliza un destornillador neumático o eléctrico estándar para colocar la tuerca. Engarzar la tuerca e instalar el tornillo correspondiente se realiza en el mismo paso. Foto cortesía de Clufix

Los fabricantes de automóviles utilizan ampliamente tuercas remachables para unir piezas a componentes estructurales. Foto cortesía de CC Tech

Los fabricantes de automóviles utilizan cada vez más tubos metálicos hidroformados en estructuras vehiculares. En comparación con las piezas metálicas estampadas y soldadas, las piezas hidroformadas pesan menos, cuestan menos y tienen una relación rigidez-peso más alta.

Eso está muy bien, hasta que surja la necesidad de unir otras partes a la estructura con sujetadores roscados. Es posible que no sea posible roscar roscas en el tubo porque es posible que el material no sea lo suficientemente grueso o resistente. Las tuercas autoremachables, las placas para tuercas o las tuercas soldadas no son una opción, ya que la instalación requiere acceso al lado opuesto del metal. Las tuercas enjauladas son una posibilidad, pero requieren un orificio cuadrado y son difíciles de instalar.

Ahí es donde entran las tuercas remachables. También conocidas como inserciones roscadas ciegas, las tuercas remachables proporcionan roscas de sujeción fuertes en paneles delgados. Los sujetadores fueron desarrollados originalmente hace décadas por BF Goodrich para fijar botas de deshielo de goma a las alas de los aviones. Hoy en día, las tuercas remachables se encuentran en una variedad de productos.

Una tuerca remachable es un remache tubular de una sola pieza con rosca interna y avellanado que se puede instalar mientras se trabaja completamente desde un lado de un panel. Al igual que en un remache ciego clásico, el cuerpo de la tuerca remachable está formado en el lado ciego. La brida trasera es lo suficientemente grande como para resistir ser arrancada incluso bajo condiciones de carga excéntrica. Debido a que las tuercas remachables se pueden instalar sin acceder a ambos lados del panel, los sujetadores son ideales para unir piezas a carcasas, tubos o extrusiones. Los sujetadores se pueden instalar en todos los metales, la mayoría de los plásticos e incluso la cerámica.

"Las tuercas remachables son excelentes para los plásticos, donde no es posible soldar o remachar un sujetador", dice Victor Lanni, presidente de MDS Fastening Systems.

Los elementos de fijación pueden estar fabricados en aluminio, acero, acero inoxidable, Monel y latón. "El material más popular es el acero galvanizado, pero puede especificar acero inoxidable si le preocupa especialmente la corrosión", dice Richard J. Kull, gerente de producto para tuercas remachables en PennEngineering. "Las tuercas remachables de acero inoxidable se utilizan a menudo en instalaciones de paneles solares y otros equipos para exteriores".

Normalmente, un único tamaño de sujetador puede adaptarse a una amplia gama de agarre. Por ejemplo, una tuerca remachadora SpinTite de PennEngineering de 0,42 pulgadas de largo ofrece un rango de agarre de 0,02 a 0,08 pulgadas. Una tuerca remachable de 1,45 pulgadas de largo tiene un rango de agarre de 0,35 a 0,5 pulgadas.

Las tuercas remachables están disponibles con una variedad de estilos de cabeza. Una amplia brida frontal proporciona una gran superficie de carga. Esto refuerza el agujero y evita que se traspase. También es posible aplicar un sellador debajo de la brida para aplicaciones resistentes a la intemperie. Una brida gruesa puede actuar como espaciador y proporcionar cierta resistencia adicional al empuje. Los cabezales avellanados y de bajo perfil garantizan una instalación al ras o casi al ras. Las cuñas o moletas debajo de la cabeza están diseñadas para morder el material de acoplamiento y evitar que el sujetador gire en el orificio.

"El cabezal de cuña es ideal para materiales blandos como plástico, fibra de vidrio y aluminio", dice Kull. “Sin embargo, las tuercas remachables están recocidas, por lo que son relativamente blandas. Las cuñas no serán muy efectivas en piezas de acero”.

Las tuercas remachables también vienen en muchos estilos de carrocería. La tuerca remachable estándar es cilíndrica con una superficie lisa, pero las variaciones incluyen cuerpos estriados, cuadrados y hexagonales. Todas estas variaciones están diseñadas para hacer una cosa: evitar que el sujetador gire en el orificio, especialmente en materiales más blandos, como el aluminio y el plástico.

"Si no están colocadas correctamente, las tuercas remachables redondas pueden girar en el orificio con niveles de torsión elevados", explica Lanni. “Con un sujetador con forma hexagonal, no tienes ese problema.

“La desventaja de un sujetador con forma hexagonal es que requiere un orificio con forma hexagonal. Para algunos fabricantes... es más barato hacer un agujero redondo que uno con forma hexagonal”.

Las tuercas remachables también se ofrecen en versiones de extremo abierto y cerrado. Estos últimos son ideales para aplicaciones, como puntos de fijación en el exterior de vehículos, en los que el tornillo correspondiente no necesariamente estará presente. El extremo cerrado impide así la entrada de agua y polvo en el interior del conjunto.

Las tuercas remachables se pueden instalar con herramientas manuales o, más comúnmente, con herramientas eléctricas. Los primeros son similares a herramientas para instalar remaches ciegos. Este último puede ser portátil o montarse en un actuador lineal para un funcionamiento total o semiautomático. También se pueden montar en robots de seis ejes.

La herramienta eléctrica más sencilla para instalar tuercas remachables es la herramienta neumática "giro-giro". El sujetador se enrosca en un mandril al final de la herramienta. Luego se inserta el sujetador en un agujero en la pieza de trabajo. Cuando se acciona la herramienta, el mandril gira rápida y poderosamente, tirando de la parte roscada del vástago de la tuerca remachadora hacia el lado ciego de la pieza de trabajo y formando un bulto alrededor de la parte no roscada. El bulto presiona contra la parte posterior del panel, creando una fuerza de sujeción que sujeta firmemente la hoja. Una vez que la tuerca remachable está asegurada en su lugar, el mandril gira en la dirección opuesta, desenroscándose de la tuerca y dejando intactas las roscas internas del sujetador.

No es necesario ningún acabado adicional después del fraguado, incluso en el caso de componentes revestidos o pintados. De este modo, las tuercas remachables se pueden montar en cualquier etapa del proceso de producción.

Una actualización de la herramienta girar-girar es la herramienta "girar-tirar". Al igual que con la herramienta de giro, un motor neumático enrosca el mandril en la tuerca. Cuando se inserta el sujetador en la pieza de trabajo, se aplica presión hidroneumática para retirar el mandril una distancia determinada. Una vez que se coloca el sujetador, el motor neumático se vuelve a acoplar para sacar el mandril de la tuerca.

Una tercera opción es la herramienta de “tirar para presionar”. Funciona igual que la herramienta de giro y tracción, pero en lugar de tirar a una distancia determinada, tira a una presión determinada.

"Si está sujetando plástico blando, una herramienta de giro y extracción podría ser mejor", dice Lanni. “Una herramienta de tracción y presión podría sobrepasar el sujetador en el material. Por otro lado, si está sujetando metal o plástico duro, como nailon relleno de vidrio, una herramienta de tirar para presionar es más consistente”.

El último avance en herramientas de instalación de tuercas remachables es el monitoreo de procesos. "Las tuercas remachables son muy difíciles de colocar correctamente", dice Lanni. “La tecnología de monitoreo de procesos mide cuánta fuerza está tirando la herramienta y hasta qué punto está tirando del sujetador. También puede contar la cantidad de sujetadores instalados durante un ciclo”.

Los datos de fijación pueden almacenarse en un disco duro o descargarse a la red del taller.

Las tuercas remachables se utilizan en muchas aplicaciones en muchas industrias. Los sujetadores se utilizan en productos tan dispares como refrigeradores, equipos de juegos infantiles, muebles de oficina y bicicletas.

En la industria automovilística, se utilizan para fijar componentes a paneles de control y cortafuegos. También se instalan en el chasis y la carrocería para fijar radiadores, portaequipajes, alerones y guardabarros y fascia de plástico. Un techo rígido no original para el Jeep Wrangler se fija con tuercas remachables.

En la industria aeroespacial, se utilizan en el interior de los aviones para fijar compartimentos superiores, reposabrazos y componentes de cocina y lavabo.

En la industria de defensa, las tuercas remachables se utilizan para fijar manijas y soportes superiores en vehículos militares. Y un fabricante de refugios temporales está probando los sujetadores para fijar componentes a compuestos alveolares.

Un fabricante de equipos eléctricos utiliza tuercas remachables para fijar bisagras de puertas en grandes gabinetes electrónicos. Los sujetadores también se instalan en el piso, el techo y las paredes para fijar los componentes a los gabinetes.

Si bien las tuercas remachables existen desde hace décadas, la tecnología no ha permanecido estática. Los proveedores han introducido recientemente varios diseños nuevos.

El otoño pasado, el fabricante francés de sujetadores Clufix presentó Leankeasy, una tuerca remachable que viene preensamblada con un tornillo correspondiente. Normalmente, el montaje con tuercas remachables es un proceso de varios pasos que requiere una herramienta específica. Con Leankeasy, un ensamblador alinea las piezas, inserta el sujetador de dos piezas en el orificio y utiliza un destornillador neumático o eléctrico estándar para colocar la tuerca. Engarzar la tuerca e instalar el tornillo correspondiente se realiza en el mismo paso.

Leankeasy está disponible en tamaño M6 con un rango de agarre (en el lado de la tuerca) de 0,5 a 3 milímetros y un rango de sujeción (en el lado de la cabeza del tornillo) de 1 a 5 milímetros.

Desde principios de 2013, Clufix ha probado Leankeasy con 10 clientes, incluidos proveedores de automóviles de nivel 1 y 2, así como fabricantes de ascensores, tractores y generadores de electricidad. Éric Massebeuf, director de Clufix, afirma que Leankeasy redujo los costes de instalación para esos clientes en una media del 35 por ciento. El fabricante de tractores informó de un ahorro de costes del 33 por ciento, mientras que el fabricante de ascensores afirma que sus costes se redujeron hasta en un 70 por ciento.

Sherex Fastening Solutions LLC presentó recientemente otra nueva versión de la tuerca remachable. Se llama Riv-Float. Con una tuerca remachable estándar, las roscas se introducen en el cuerpo del remache. Con Riv-Float, el cuerpo del remache encierra una tuerca flotante. La tuerca puede moverse dentro del cuerpo del remache 0,003 pulgadas de lado a lado y flotar radialmente 0,02 pulgadas. Esto permite que el tornillo correspondiente entre en un ángulo fuera de ángulo para adaptarse a la desalineación de las piezas y evitar roscas cruzadas.

El sujetador está disponible en tamaños estándar y métricos. Los tamaños estándar tienen un rango de agarre de 0,027 a 0,15 pulgadas, un diámetro de cuerpo de 0,39 a 0,53 pulgadas y una longitud instalada de 0,522 a 0,63 pulgadas. Los tamaños de rosca son 8-32, 10-32 y 1/4-20. El diámetro de la cabeza de la versión de brida pequeña varía de 0,455 a 0,595 pulgadas. El diámetro de la cabeza de la versión con brida grande varía de 0,5 a 0,685 pulgadas.

Los tamaños métricos tienen un rango de agarre de 0,7 a 3,8 milímetros, un diámetro de cuerpo de 9,91 a 13,46 milímetros y una longitud instalada de 13,25 a 16 milímetros. Los tamaños de rosca son M4, M5 y M6. El diámetro de la cabeza de la versión con brida pequeña oscila entre 11,56 y 15,11 milímetros. El diámetro de la cabeza de la versión con brida grande oscila entre 13,25 y 16 milímetros.