PREGUNTAS FRECUENTES
Preguntas frecuentes muelles de platillo
¿Cuál es la diferencia entre un muelle de platillo y una arandela de presión o belleville?
¿Qué vida útil puede tener un muelle de platillo?
¿Es mejor un material inoxidable o una protección anti-corrosiva?
¿Cómo puede ser de largo un apilamiento de muelles de platillo?
¿El muelle de platillo pierde su fuerza con el tiempo?
¿En que rango de temperatura puede trabajar correctamente un muelle de platillo estándar?
¿Las propiedades elásticas del muelle de platillo varían en función del material?
¿Por qué unos muelles de platillo duran más que otros?
¿Cuál es la diferencia entre un muelle de platillo y una arandela de presión o belleville?
Los muelles de platillo son piezas fabricadas para trabajos dinámicos. Por este motivo el tipo de acero empleado y los tratamientos a los que se le somete en su fabricación están destinados a conferirle unas propiedades elásticas que se mantengan con el tiempo. Las arandelas de presión, en cambio, son piezas orientadas a aplicaciones estáticas, a las que por tanto se les exige una alta resistencia a la compresión, la cual son capaces de mantener, pero cuya capacidad de recuperación para nuevas compresiones es muy baja.
¿Qué vida útil puede tener un muelle de platillo?
La vida útil de estas piezas depende de muchos factores y no es posible determinarla con exactitud. Si que es posible realizar una estimación, cuya mayor utilidad es la de ayudarnos a decidir entre dos ó mas posibles soluciones en una misma aplicación. En función del trabajo (fuerza y desplazamiento) al que vamos a someter a la pieza, podemos calcular el número de ciclos que puede soportar. En este aspecto es de vital importancia, entre que puntos del recorrido de la pieza se va a realizar el trabajo, siendo lo ideal que esté pre-comprimida al menos al 15% y que su recorrido no supere el 75% del total. Aspectos como el rozamiento, la temperatura y ambientes corrosivos, varían de forma drástica esta estimación, por lo que siempre deben de considerarse. Finalmente, estos aspectos son válidos para muelles fabricados con fiel cumplimiento a la norma (DIN 2093), ya que el uso de aceros de menor calidad, así como tratamientos térmicos incompletos, reducen en mucho la vida útil de la pieza. El “austenizado” o la combinación de realizar “templado y revenido” junto con “shot peening” son los tratamientos que garantizan la mayor duración en muelles de platillo
¿Es mejor un material inoxidable o una protección anti-corrosiva?
Ambas soluciones presentan ventajas e inconvenientes. La respuesta depende del tipo de agente corrosivo al que deban resistir y la aplicación a la cual irán destinados. En general los aceros inoxidables presentan una mejor protección a la mayoría de agentes corrosivos, sin embargo, en algunos casos como el cloruro de magnesio, se muestran más eficaces los recubrimientos. Por otro lado en aplicaciones dinámicas, las diferentes características del material, pueden hacer más duradero un material estándar con mejores propiedades elásticas junto con un buen recubrimiento en lugar de un acero inoxidable. Cada situación debe analizarse individualmente y factores como el plazo de entrega o el coste de la solución pueden ser determinantes.
¿Cómo puede ser de largo un apilamiento de muelles de platillo?
No hay limitación en cuanto a la longitud de los apilamientos, aunque si deben tenerse en cuenta algunos aspectos. A mayor longitud se incrementa la posibilidad de pandeo del apilamiento, con el consiguiente rozamiento que ello provoca con el guiado. Para evitarlo, se recomienda insertar arandelas planas separadoras en el apilamiento. Estas arandelas deben insertarse de tal forma que los tramos entre ellas no superen 3 veces el diámetro exterior de los muelles de platillo que conforman el conjunto. De todas formas debe tenerse en cuenta, que aún con arandelas separadoras, cuanto mas largo sea el apilamiento, más se incrementará el rozamiento.
¿El muelle de platillo pierde su fuerza con el tiempo?
El muelle de platillo al ser sometido a una carga constante, con el tiempo sufre una relajación que motiva una disminución de su fuerza. La pérdida se produce al principio y tiende luego a estabilizarse. Esta perdida no es posible determinarla con precisión ya que depende de varios factores. De todas formas si es posible estimar que un apilamiento perderá un 5% de su fuerza en las dos primeras semanas, siendo ya despreciable la pérdida que pueda sufrir posteriormente. Dependiendo de la calidad del muelle (material y fabricación), esta pérdida puede variar. De cara a asegurar un buen comportamiento de la pieza en la relajación, el tratamiento de pre-setting en su fabricación es de vital importancia. Este tratamiento consiste en aplanar completamente el muelle y desechar aquellas piezas que no sean capaces de recuperar la altura inicial.
¿En que rango de temperatura puede trabajar correctamente un muelle de platillo estándar?
Las propiedades elásticas de un muelle de platillo se ven afectadas por la temperatura. En nuestro programa de cálculo, es uno de los valores que se tienen en cuenta para calcular el comportamiento de un apilamiento, puesto que el módulo de elasticidad varía con la temperatura. Para el material estándar ( 50CrV4 ), se considera que el rango de temperatura en que puede operar normalmente va desde -50ºC hasta 100ºC teniendo en cuenta que dentro de este rango su elasticidad variará. Para temperaturas superiores o inferiores deberíamos usar piezas fabricadas en materiales con resistencia a esas temperaturas. Materiales como el 17-7PH (1.4568) que trabaja desde -200ºC hasta 300ºC , o el Inconel 718 cuyo rango térmico está entre -260ºC y 700ºC son los más habituales en estos casos.
¿Las propiedades elásticas del muelle de platillo varían en función del material?
Si, cada material tiene un módulo de elasticidad diferente, por lo que al realizar un cálculo con un apilamiento, debemos tener en cuenta de que material se trata, ya que el resultado será diferente. Además para un mismo material, su módulo de elasticidad también varía en función de la temperatura de trabajo como ya se explicó en la pregunta anterior.
¿Por qué unos muelles de platillo duran más que otros?
La calidad del muelle de platillo en cuanto a su material y al proceso de fabricación es determinante para su resistencia a la fatiga y por tanto en la duración de su vida útil. La norma DIN 2093 determina que tipo de aceros son adecuados para la fabricación. Sin embargo no todos los fabricantes realizan un correcto control de calidad del acero que utilizan. Un nivel alto de impurezas en el material provoca un índice de roturas muy superior en las piezas. Respecto al tratamiento térmico, que es un factor determinante en la elasticidad de las piezas, la norma establece un tratamiento de templado y revenido. Sin embargo, hay tratamientos complementarios, que mejoran considerablemente este aspecto. El austenizado, es un tratamiento superior al de templado y revenido que confiere unas características mejoradas al acero. Una calidad similar es posible también
al realizar un tratamiento de shot peening, después del templado y revenido.
Preguntas frecuentes Arandelas Belleville
¿Cuál es la diferencia entre una arandela muelle de brida y una arandela muelle de platillo DIN 2093 ó Belleville (USA)?
¿Debe utilizarse uno ó dos muelles de brida por cada tornillo?
¿Ofrecen Muelles de disco de brida en material no magnético?
¿Qué significa "Preset"?
¿Se debe cargar un muelle de platillo hasta estar comprimido al máximo?
¿Qué carga debería usarse?
¿Qué acero Inoxidable debo utilizar?
¿Qué significa Mechanically Zinc Plate?
¿Cómo se cuando una arandela elástica está comprimida al 100%?
¿Por qué otras arandelas muelles que tienen las mismas dimensiones que nuestras arandelas de brida tienen valores de fuerza máxima diferente?
¿Qué tipos de protecciones anti-corrosivas están disponibles para este tipo de arandelas elásticas de brida?
¿Por qué el acero inoxidable es magnético?
¿Cuántas veces puede ser usada una arandela de brida?
¿Cual es la diferencia entre una arandela muelle de brida y una arandela muelle de platillo DIN 2093 ó Belleville (USA)?
Las arandelas de brida son un tipo de muelles de platillo. La principal diferencia radica en la relación De/Di. Para las arandelas de brida esta relación se encuentra alrededor de 1,75. Este hecho permite a las arandelas de brida ser usada en lugares donde los pernos de unión se encuentran muy cerca entre ellos.
Por otro lado y como regla general, la fuerza en posición 100% comprimida de una arandela del tipo de brida es mayor si la comparamos con otra de DIN 2093 de igual diámetro exterior y espesor. Esto es así para cubrir la demanda de fuerza requerida en la mayoría de aplicaciones donde son utilizadas.
¿Debe utilizarse uno ó dos muelles de brida por cada tornillo?
La respuesta a esta pregunta depende de la aplicación. En la mayoría de los casos es suficiente con la utilización de un solo muelle. En otras aplicaciones con mucha dilatación se pueden poner dos muelles, uno de cada lado.
Consulte nuestro departamento técnico para el cálculo de la cantidad de muelles.
¿Ofrecen Muelles de disco de brida en material no magnético?
Las respuesta es si; utilizando materiales estándares como el Inconel 718 y el Fosforo Bronce 510.
¿Qué significa "Preset"?
El presetting es parte del proceso de fabricación de los mulles de Platillos de alta calidad. Este proceso lleva momentáneamente a la posición de flat (máxima compresión posible) al muelle de platillo.- La pieza es primero fabricada a una altura un poco mayor a la altura definitiva. Durante el presseting los muelles ceden a su altura de diseño. El objetivo de este procedimiento es mejorar la vida a fatiga así como las performances generales del muelles, tales como relajación ó precisión en los valores de fuerzas vs desplazamiento.
A algunos muelles de platillos no se los somete al presetting debido a que es un procedimiento poco práctico y costoso para muelles pequeños y delgados.
Las arandelas muelles de brida raramente son preseteadas ya que normalmente no trabajan a fatiga y que deben cumplir con tolerancias de fabricación muy estrechas.
¿Se debe cargar un muelle de platillo hasta estar comprimido al máximo?
La respuesta a esta pregunta depende de la aplicación. Hay muchas situaciones donde este hecho es apropiado y muchas otras donde no lo es. Nuestros muelles de platillos están diseñados para que no se dañen incluso si se los comprime hasta el 100% de sus posibilidades. Esto no significa que deban cargarse hasta el 100% en todos los casos. Hay aplicaciones donde el muelle debe utilizarse a una carga considerablemente inferior respecto a su máxima carga. Por ejemplo, cuando la alta temperatura puede dañar el muelle, es necesario usar un muelle fuerte para mantener las tensiones en niveles bajos para disminuir la posibilidad de rotura del muelle.
¿Qué carga debería usarse?
Esta es una pregunta muy frecuente. Tenemos que considerar la aplicación para determinar la carga adecuada. La determinación de esta carga para arandelas muelles de brida puede aproximarse teniendo en cuenta:
1) Decidir que carga ó torque debe utilizarse para un correcto sellado de la unión. Si es una unión entre bridas, entonces el fabricante de la junta debe decir cual es el valor. En el caso de una conexión eléctrica el diseñador de dicha conexión debe proporcionar el valor.
2) Decidir que material debemos utilizar en la producción de la arandela muelle. Generalmente sugerimos un material similar al de los pernos a utilizar en la unión.
3) Si se determinase que el muelle puede ser utilizado al 100% de la carga entonces simplemente se debe seleccionar un muelle de la lista cuya carga máxima sea similar a la carga de diseño de la junta. Puede ser necesaria la utilización de arandelas muelles en paralelo para alcanzar el valor de carga buscado. Teóricamente, la carga de diseño debe estar entre el 90 % y el 100 % de la carga máxima del muelle.
4) Comprobar que el muelle ó los muelles seleccionados quepan en el espacio disponible de la aplicación.
¿Qué acero Inoxidable debo utilizar?
El Inoxidable AISI 301 es el menos costoso y el que ofrece mejor resistencia a la corrosión. El 17-7 PH tiene mejores propiedades mecánicas y resiste alta temperaturas (hasta 300 ºC). Además, desde que los muelles en acero inoxidables AISI 301 se fabrican por estampación utilizando material en condición: work hardened, el rango de tamaño de esta línea de producto es mucho mas limitada no siendo así para el 17-7 PH.-
¿Qué significa Mechanically Zinc Plate?
Este es un método que utilizamos para aplicar zinc a nuestros muelles de cara a protegerlos contra la corrosión. El proceso consiste en rotar los muelles en una mezcla de partículas de zinc y piedras de cristal. La función de las piedras es que el zinc quede perfectamente adherido a los muelles. Esto proporciona una protección corrosiva para todas nuestras partes de acero y elimina el riesgo de fractura por presencia de hidrógeno que es muy común cuando este procedimiento se realiza utilizando algún método de deposición utilizando la electricidad. (electroplated).-
¿Cómo se cuando una arandela elástica está comprimida al 100%?
Muchos usuarios se quejan de que es difícil determinar cuando se ha llegado al 100% de la carga que resiste el muelle temiendo por una sobrecarga que causaría el efecto contrario al deseado. (rigidizar la unión).
Algunos técnicos dicen ¨sentir¨ cuando el muelle ha legado a su tope. Esto puede ser cierto para métricos de hasta media pulgada pero se dificulta para medidas mayores además de ser un ¨método¨ arriesgado.-
La forma mas adecuada para controlar la carga sobre la unión es controlando el torque que se aplica al tornillo en el momento del montaje. Por esta razón uno de los datos que aparecen en el listado de estas arandelas es el torque de apriete. Dado este torque a la unión y teniendo un coeficiente de fricción estándar para el acero de 0,2 resulta que habremos logrado que el muelle nos entregue su carga máxima sin excederla. Esta operación se debe realizar con una llave que posea torquímetro.
La ecuación a utilizar es:
T = K.Fi.d
Donde:
T: Momento torsor ó de apriete (N.mts)
K: Coeficiente de rozamiento. (Como se mencionó anteriormente este valor es de aprox. 0,2)
Fi (N) = Fuerza que se genera en el perno y que por lo tanto se transmite al muelle.
D (mts) = Diámetro del perno utilizado (M10 = 0,01 mts – M12 = 0,012 mts – M20 = 0,02 mts, etc)
¿Por qué otras arandelas muelles que tienen las mismas dimensiones que nuestras arandelas de brida tienen valores de fuerza máxima diferente?
Esto es debido a que la mayoría de los fabricante de arandelas muelles DIN 2093 utilizan las fórmulas de Almen and Lazlo para el cálculo de fuerza de los muelles en función del desplazamiento. Esta ecuación funciona muy bien mientras se mantenga en lo cierto que los bordes de las arandelas son rectos y que las cargas se aplican en los bordes de los diámetros externo e internos de los muelles. Ahora bien, en realidad en las arandelas de brida y a medida que nos acercamos a la posición de flat (arandela plana) las fuerza se aplican un poco hacia adentro de los puntos que consideran Almen and Lazlo y esto hace incrementar el valor de fuerza. Por lo tanto las fuerzas indicadas en nuestro listado tienen en cuenta este fenómeno.
¿Qué tipos de protecciones anti-corrosivas están disponibles para este tipo de arandelas elásticas de brida?
Aparte del zinc plating, ofrecemos otros métodos de protecciones como nickel plating, cromado amarillo, phosfating (negro), recubrimiento de aceite, etc
¿Por qué el acero inoxidable es magnético?
Todos los acero inoxidables son magnéticos con excepción del grupo de los austenísticos (serie 300). Incluso los del grupo austenísticos pueden volverse magnético si son trabajados en frío. Nuestras muelles son fabricados usando material trabajado en frío por lo tanto sensiblemente magnéticos.
¿Cuántas veces puede ser usada una arandela de brida?
Indefinidamente, mientras durante su uso no se exceda sus límites ó no aparezcan daños tanto por el buen ó mal uso. Pueden dañarse por excesivos ciclos a fatiga, por exposición durante mucho tiempo a temperaturas altas y por estar expuestas a condiciones ambientales corrosivas.