Arandelas belleville DIN 6796
Son también denominadas “arandelas belleville” o “arandelas de presión”. Estas piezas fabricadas según DIN 6796 son arandelas cónicas de acero u otras aleaciones con características elásticas, que ofrecen una gran resistencia a las cargas axiales.
El diseño de estas arandelas, así como su método de fabricación, hacen que las mismas ofrezcan que grandes fuerzas en pequeños recorridos. Nunca hay que olvidarse que su capacidad elástica es limitada. Es por ello que son adecuadas para trabajar bajo cargas estáticas, donde son capaces de mantener su presión en el tiempo, pero en cambio no deben usarse en trabajos con cargas dinámicas, ya que su capacidad de recuperación es insuficiente.
La principal aplicación de estos elementos es la de asegurar uniones atornilladas, manteniendo una tensión constante entre las partes. Las variaciones de temperatura, así como las vibraciones, pueden producir dilataciones o contracciones en la unión entre tornillo y tuerca, que con el tiempo producen el aflojamiento de dicha unión. La fuerza que genera la arandela una vez comprimida, en la unión atornillada, mantiene una tensión que compensa dichos efectos y evita la perdida total de tensión, manteniendo en el tiempo una unión firme y estable entre tornillo y tuerca.
En la tabla a continuación podemos encontrar una relación de las arandelas estándares de catálogo según DIN 6796, así como una relación de materiales o recubrimientos habituales en estas piezas. Más abajo podemos ver una explicación de los valores de la tabla, así como de los principales materiales y recubrimientos:
Además de las medidas estándar es posible fabricar arandelas en medidas especiales:
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Valores de la tabla
- Nominal bolt size: Diámetro del tornillo o perno adecuado para esta arandela
- d1: Diámetro interior con tolerancia H14
- d2: Diámetro exterior con tolerancia h14
- s: Espesor de la arandela con tolerancias según DIN 6796
- hmax: Altura máxima inicial de la pieza
- hmin: Altura mínima de la pieza después de la primera compresión
- Flattening force: Fuerza en Newton de la arandela al ser aplanada
- Residual spring force: Fuerza en Newton mínima garantizada en la unión
Nota sobre las fuerzas: Los valores de la tabla de “Flattening force” y “Residual spring force” no pueden tomarse como exactos. Las arandelas DIN 6796 no tienen la precisión que podemos esperar en otros muelles. Se trata de productos que trabajan a un alto nivel de tensiones y cuya función es la de ofrecer una fuerza alta en trabajo estático. Estos valores de fuerza intentan dar al usuario una guía sobre la efectividad de las arandelas DIN 6796 en lo que respecta a mantener la carga axial en una unión atornillada. Una medida típica del alargamiento en éste tipo de uniones está comprendida entre 5 y 10 μm. Para evitar imprecisiones debidas a la rugosidad del material y al espesor de la protección superficial, la fuerza residual es medida 20 μm antes de la compresión total (arandela en estado plano). Por lo tanto, el valor de fuerza residual indicado en las tablas representa el valor mínimo que nos podemos encontrar en la práctica, lo cual nos permite asegurar que conseguiremos un valor excepcionalmente alto de fuerza de contacto entre las partes y por consiguiente una unión segura.
Materiales y recubrimiento
El material estándar según norma para estas piezas es acero C60 con un nivel de dureza de 420 a 510 HV. También se usan aceros inoxidables y aleaciones de niquel, como Inconel cuando las condiciones de corrosión o temperatura lo hacen necesario. Debe tenerse en cuenta, que debido al diferente módulo de elasticidad de estos materiales, el nivel de fuerza de la arandela será algo inferior.
Una alternativa al uso de materiales especiales, es el uso de recubrimientos. Esta solución suele ser más económica y en muchas ocasiones supone una protección suficiente para las piezas. Hay que hacer notar que en determinados entornos, puede ser incluso más efectiva que un material especial. Una de las más efectivas es el recubrimiento de Zinc.