Los resortes son componentes mecánicos utilizados en diversos productos, como relojes, automóviles y teléfonos móviles. Hay muchos tipos de plumas, cada una con características únicas, lo que dificulta la selección.
Por lo tanto, es necesario aprender más sobre ellos. Este artículo explica los tipos comunes de resortes, sus aplicaciones, materiales y las causas de fallas mecánicas de los resortes para ayudarlo a elegir el correcto.
Ley de Hooke: comprensión del principio del resorte
Un resorte es un componente mecánico que almacena energía cuando es comprimido por una carga y la libera nuevamente cuando se retira la carga. Este es el funcionamiento normal de todos los resortes, independientemente de su tipo, tal como se expresa en la ley de Hooke.
La ley de Hooke relaciona la fuerza que ejerce una carga sobre un resorte y su elasticidad. Según la ley, la fuerza ejercida por una carga necesaria para comprimir o expandir un resorte es directamente proporcional al desplazamiento, expresado por la siguiente expresión matemática: F= -kX
Dónde;
F = fuerza ejercida por la carga sobre el resorte
X = desplazamiento del resorte (este es un valor negativo que indica que la fuerza para restablecer el resorte actúa en la dirección opuesta)
k = constante del resorte, que indica la rigidez del resorte y depende del tipo de resorte
Tipos de plumas y sus usos
Existen diferentes tipos de resortes con diferentes capacidades. Generalmente, hay tres categorías principales y cada categoría tiene sus subcategorías. A continuación encontrarás las características de los diferentes tipos de resortes y sus aplicaciones.
Categoría uno: resortes helicoidales
Los resortes helicoidales tienen una forma helicoidal general (de ahí el nombre) pero diferentes secciones transversales. Son los tipos de resortes más comunes en la creación rápida de prototipos y se utilizan ampliamente en la fabricación de productos. A continuación se muestran los diferentes tipos de resortes helicoidales.
Resortes de compresión
Los resortes de compresión son resortes en espiral abiertos con un diámetro y una distancia entre las espiras individuales constantes. Los resortes sólo se pueden comprimir en una dirección porque resisten la compresión axial. Este tipo de resortes se utilizan a menudo en la fabricación de productos como válvulas y suspensiones.
resortes de tensión
Los resortes de tensión son resortes de compresión cerrados. Funcionan estirándose cuando se aplica tensión y almacenando energía. Cuando se libera la tensión, el resorte mecánico vuelve a su forma original y libera la energía. Los resortes de tensión son una parte importante de las puertas de garaje, palancas tensoras, alicates de mandíbula y básculas.
Resortes de torsión
Un resorte de torsión está unido a dos componentes con sus dos extremos horizontal o verticalmente. Funcionan almacenando y liberando energía rotacional. Cuanto más apretado esté el devanado, más energía almacenará y liberará el resorte cuando se libere la carga. Se utilizan en puertas de garaje, relojes, etc.
muelles helicoidales
Los resortes helicoidales son tiras metálicas rectangulares formadas en una espiral plana que pueden almacenar y liberar una cantidad razonable de energía a un ritmo constante. Debido a la constante liberación de energía, se utilizan en la fabricación de relojes mecánicos, sillones, juguetes, etc.
Categoría dos: ballestas
Este tipo de resortes consisten en placas o láminas metálicas rectangulares que se atornillan o fijan y se utilizan para la absorción de impactos en vehículos pesados. Los diferentes tipos de ballestas se enumeran a continuación.
Resorte de hoja elíptica
Una ballesta elíptica consta de dos láminas apiladas, atornilladas y aseguradas de forma semielíptica, conectadas en direcciones opuestas. Aunque están orientados en direcciones opuestas, los clips de resorte no son necesarios porque la hoja experimenta el mismo estiramiento cuando se comprime. Estos resortes eran importantes en los primeros automóviles, donde los fabricantes los fijaban al eje y al chasis. Sin embargo, hoy en día ya no son tan importantes.
Ballesta semielíptica
Las ballestas semielípticas están formadas por láminas de acero del mismo ancho y grosor pero de diferentes longitudes. La hoja más larga/superior es la hoja principal. Son las ballestas más populares en los automóviles porque requieren menos mantenimiento y tienen una larga vida útil.
Con ballestas semielípticas, un extremo está fijado rígidamente al bastidor del vehículo y el otro a los grilletes. Por lo tanto, la longitud varía cuando se conduce por terrenos irregulares, lo que ayuda a absorber los impactos.
Resorte de hoja cuarto elíptico
Al igual que la ballesta elíptica, la ballesta de un cuarto de elíptica también es más antigua. También se le conoce como resorte voladizo. Un extremo se fija al costado del marco con una abrazadera en U o un perno en I, el otro está conectado sin apretar al eje. Por lo tanto, cuando las vigas del eje delantero se someten a golpes, las palas pueden enderezarse fácilmente y absorber el impacto.
Ballesta elíptica de tres cuartos
Esta ballesta es una combinación de un cuarto de resorte elíptico y un resorte medio elíptico. Los extremos de la media elipse están unidos al bastidor del vehículo y al resorte del cuarto de elipse. Por otro lado, el extremo libre del cuarto del resorte elíptico se fija al bastidor del vehículo mediante pernos en I.
Ballesta transversal
Se trata de ballestas semielípticas montadas en todo el ancho del vehículo. En esta disposición, la hoja más larga se encuentra en la parte inferior, mientras que la sección central está fijada al marco mediante un perno en U mediante resortes transversales que provocan el rodamiento. Por lo tanto, en la industria del automóvil sólo se utilizan de forma limitada.
Categoría tres: resortes de disco
Los resortes de disco son resortes de forma cónica y efecto flexible. Por tanto, se pueden utilizar en espacios limitados. A continuación se muestran los tipos de resortes de disco.
Resorte de disco Belleville
Los resortes de disco Belleville o resortes de disco cónicos tienen una construcción en forma de copa. Por tanto, no se acuestan. Pueden comprimir y soportar cargas pesadas. Por tanto, son adecuados para productos utilizados en condiciones de alto estrés.
Resorte de disco curvado
Los resortes de disco curvos o discos de media luna funcionan aplicando una ligera presión a su contraparte. Por lo tanto, pueden resistir el aflojamiento debido a la vibración. Son aplicables a productos que utilizan pernos roscados, sujetadores, tornillos y tuercas en máquinas sujetas a vibraciones fuertes y constantes.
Resorte de disco ranurado
Los resortes de disco ranurados tienen ranuras en el diámetro exterior e interior. Esto reduce la carga del resorte y aumenta la deflexión. Se utilizan a menudo en transmisiones automáticas, embragues y embragues de sobrecarga.
Resortes de placa corrugada
Los manantiales ondulados parecen diseños arquitectónicos con sus múltiples olas a su alrededor. Por lo tanto, son adecuados para cargas predecibles, ya que pueden actuar como amortiguadores y absorber tensiones durante la compresión axial.
Funciones de las plumas
Los resortes son una parte importante de muchos productos industriales. Algunas funciones del resorte y sus correspondientes áreas de aplicación se enumeran a continuación.
Propiedades de absorción de impactos
Los resortes pueden comprimirse y expandirse debido a la carga/fuerza aplicada. Por tanto, tienen una buena capacidad de absorción de impactos. Este uso de resortes es muy importante en la industria automotriz porque cuando se golpea un vehículo, el resorte se comprime para absorber el impacto. Luego libera la energía continuamente.
Almacenar y liberar energía.
Los resortes pueden almacenar y liberar energía mecánica constantemente. Por tanto, pueden servir como alternativa a las baterías en algunos dispositivos. Un ejemplo importante son los relojes mecánicos y los cerrojos.
Controlar el movimiento del mecanismo.
Los resortes pueden controlar el movimiento de algunos componentes. Por eso se suelen utilizar en garajes, puertas, básculas, resortes de válvulas para motores de combustión interna y resortes de control en embragues.
Amortiguación de vibraciones
Los resortes también ayudan a amortiguar o amortiguar las vibraciones. Por lo tanto, son importantes para producir productos estables en entornos vibrantes. Los resortes mecánicos se utilizan, entre otras cosas, para amortiguar las vibraciones en automóviles y vagones de ferrocarril.
Tipos de materiales utilizados para fabricar resortes
Los muelles están hechos de diferentes materiales y fabricados mediante procesos innovadores. A continuación se muestran algunos ejemplos de materiales utilizados y su significado.
Los muelles están hechos de diferentes materiales y fabricados mediante procesos innovadores. A continuación se muestran algunos ejemplos de materiales utilizados y su significado.
1. Acero de baja aleación
Los aceros de baja aleación contienen níquel o molibdeno y, por tanto, son superiores a los aceros al carbono. Los resortes fabricados con estos materiales tienen las siguientes propiedades:
- Su alta resistencia al calor los hace adecuados para su uso en máquinas que utilizan o generan mucho calor.
- Alta resistencia a la compresión, lo que resulta en una vida útil más larga bajo cargas axiales.
- La adición de cromo, molibdeno y níquel aumenta la resistencia a la fluencia y a la corrosión del resorte.
2. Alambre estirado en frío
El alambre trefilado en frío se crea mediante endurecimiento, lo que mejora la estructura cristalina básica del material. Por lo tanto, los resortes de alambre estirado en frío tienen mayor resistencia a la tracción, tolerancia a la tensión y tolerancia a la temperatura.
3. Alambre de resorte endurecido con aceite
Los hilos endurecidos al aceite tienen una alta resistencia a la fatiga, al calor y a la fatiga permanente. Por esta razón, en la industria del automóvil se utilizan a menudo alambres para resortes endurecidos en aceite. También se utilizan en la fabricación de productos de suspensión.
4. Tira endurecida con bainita
Las tiras de bainita endurecidas están hechas de acero tratado térmicamente. Por lo tanto, los resortes fabricados con acero endurecido con bainita tienen una alta resistencia y resistencia a la fatiga.
5. Acero inoxidable para muelles
El acero inoxidable contiene cromo, níquel, magnesio e incluso carbono. Los resortes de acero inoxidable tienen un alto límite elástico, resistencia a la corrosión y resistencia al calor. Por lo tanto se pueden utilizar en arandelas, ganzúas y antenas.
6. Cobre y titanio
Las aleaciones de cobre o titanio son resistentes a la corrosión, al calor, robustas y duraderas. Por lo tanto, los resortes de cobre y titanio se utilizan principalmente como resortes de torsión en bisagras de puertas comunes, bisagras retráctiles y algunos dispositivos médicos.
Proceso de fabricación común para tipos de resortes.
Los resortes se fabrican mediante un proceso que consta de bobinado, tratamiento térmico, rectificado, revestimiento y acabado. El proceso es sencillo, aunque existen algunas variaciones según el tipo de resorte.
1. Bobinado
El operador inserta el alambre de resorte en una máquina CNC o en una máquina de resorte mecánica y lo endereza. Luego enrolla, da forma o dobla el alambre estirado hasta darle la forma deseada. Estos procesos también pueden ocurrir individualmente o en combinación.
– El bobinado implica enrollar el cable estirado en la bobina deseada utilizando una bobinadora de resorte o una máquina bobinadora de resorte CNC. El bobinado es aplicable en la producción de resortes de compresión, tensión y torsión.
-La formación utiliza una bobinadora de resorte o un formador de resorte CNC que utiliza múltiples curvas, anillos y radios para crear diferentes formas de resorte. El moldeado se aplica en la producción de resortes de tensión, resortes de torsión y moldes de alambre.
-Al doblar, el alambre recto se dobla en diferentes formas utilizando una máquina dobladora CNC. Por tanto, es adecuado para fabricar moldes de alambre.
2. Tratamiento térmico
El tratamiento térmico hace que el resorte formado sufra un alivio de tensión. Por lo tanto, puede volver fácilmente a su forma original cuando se somete a tensión. Dependiendo del tipo y cantidad de material, el resorte se calienta a una temperatura determinada durante un tiempo determinado.
Dependiendo del tipo de material y del proceso de fabricación, se repite el tratamiento térmico y luego se produce el enfriamiento.
3. Lazos
El pulido implica pulir el extremo del resorte con una amoladora. Esto hace que se mantenga erguido cuando se orienta verticalmente.
4. Revestimiento y acabado
El revestimiento y el acabado son importantes para mejorar las propiedades estéticas y funcionales del resorte. Por ejemplo, el revestimiento de cobre galvánico hace que el resorte sea conductor y el revestimiento en polvo mejora su valor estético. Las opciones de acabado incluyen granallado (resortes formados en frío), acabado, recubrimiento en polvo y anodizado.
Causas de errores y soluciones para tipos de resortes.
Un resorte roto puede causar daños a la máquina, mayores costos de mantenimiento y, como resultado, pérdida de confianza en un producto basado en resortes mecánicos. Por lo tanto, debes intentar evitar las vacaciones de primavera. La mejor manera de hacerlo es comprender las causas. A continuación se detallan las causas y soluciones de los resortes rotos.
1. Estrés primaveral
La tensión del resorte se produce cuando se somete el resorte a una fuerza que su diseño no puede soportar. Esto hará que el resorte se rompa. Puede resolver este problema reduciendo la fuerza a lo que el diseño puede soportar o creando un resorte diseñado para esa tensión. Puedes realizar este resorte utilizando el material adecuado u optimizando el tratamiento térmico.
2. Elección incorrecta del material
El tipo de material utilizado para fabricar el resorte puede determinar las propiedades del resorte. Por ejemplo, los resortes de acero inoxidable y cobre son muy resistentes a la corrosión. Por lo tanto, si desea dicha propiedad, sería incorrecto utilizar otro material. Puedes evitar esto aprendiendo sobre los diferentes materiales con los que están hechas las plumas.
3. Mano de obra deficiente o incorrecta
Tratamientos superficiales como recubrimiento en polvo, anodizado, etc. ayudar a mejorar las propiedades estéticas o funcionales del resorte. Por ejemplo, puede utilizar anodizado para mejorar la resistencia a la corrosión del resorte. Por lo tanto, si la superficie de un resorte está mal tratada o no se trata cuando es necesario, puede hacer que el resorte sea susceptible a la corrosión y provocar fallas en condiciones severas o corrosivas.
4. Temperatura de trabajo indefinida
El resorte debe ser adecuado para la temperatura de funcionamiento. Puede mejorar la resistencia al calor del resorte eligiendo un material con esta propiedad, sometiéndolo a un tratamiento térmico o utilizando una opción de acabado.
5. Procesos de fabricación deficientes
Al fabricar resortes, se debe prestar atención a la calidad. Esto determina su función y estética. Ejemplos típicos del método de mecanizado utilizado son el mecanizado CNC. Los fabricantes deben examinar de cerca el proceso y asegurarse de que las herramientas estén diseñadas con precisión para reducir la rotura de los resortes.
Concluyendo
Los resortes son una parte importante de cualquier producto que se mueva. Cuando se comprimen y expanden, pueden almacenar y liberar energía. Para elegir el resorte adecuado, es necesario saber qué tipos de resortes se utilizan hoy en día.
Cada pluma tiene sus propias características y propiedades dependiendo de los materiales utilizados, diseño y proceso de fabricación. Por lo tanto, al decidir fabricar un resorte para su producto, debe considerar los factores anteriores. O puede obtener asesoramiento profesional de expertos en primavera.
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Preguntas frecuentes
¿Cuáles son los tres tipos de manantiales que existen?
Los principales tipos de resortes son los resortes helicoidales, los resortes de disco y las ballestas. Cada tipo de resorte tiene varias subcategorías con características, funciones y aplicaciones únicas. Las subcategorías de resortes helicoidales incluyen resortes de torsión, resortes de tensión, resortes en espiral y resortes de compresión.
¿Qué tipos de resortes de disco existen?
Hay cuatro tipos de resortes de disco, cada uno con características y aplicaciones únicas. Los cuatro son: muelles Belleville, proa, ranura y placa ondulada.
¿Qué tipo de resorte es el más común?
Los resortes de torsión son el tipo de resorte más común. Se utilizan en bisagras de puertas y funcionan almacenando energía rotacional cuando se abre la puerta. Cuando se suelta la puerta, el resorte libera energía para devolver la puerta a su posición original.
