Como hemos visto antes, el torque de fricción, también llamado torque predominante, es el torque necesario para superar la fricción y/o cualquier característica de bloqueo en una aplicación de sujeción roscada, que no produce carga de sujeción ni estiramiento del perno; en otras palabras, el torque de funcionamiento es el torque requerido para asentar la cabeza del tornillo contra el componente que se está sujetando, antes de que comience el apriete y la sujeción reales.
Si bien la mayoría de las especificaciones de torque se refieren al torque total aplicado, incluido el torque de fricción, en ciertas aplicaciones, con mayor frecuencia en los mundos aeroespacial y automotriz de seguridad crítica, la variación en el torque de fricción que se encuentra entre las juntas se considera lo suficientemente significativa como para justificar una estrategia de apriete especial. El torque final especificado para estas aplicaciones suele indicarse como un torque por arriba de la fricción y ahí es donde las herramientas de torque inteligentes se vuelven esenciales. Un atornillador eléctrico inteligente en este tipo de aplicación mediría el torque predominante en tiempo real y luego lo agregaría al torque objetivo de forma dinámica, asegurando un torque de sujeción consistente aplicado a todas las juntas; en nuestro último artículo, cubrimos cómo configurar el K-DUCER de Kolver para lograr esta estrategia.
Sin embargo, puede haber situaciones en las que haya variables adicionales involucradas y sea necesaria una estrategia de apriete de varios pasos.
Un caso común es cuando tenemos una fase inicial de torque predominante que es mayor que el torque de sujeción final. Si esa fuera la única variable, entonces solo tendríamos que usar la función de torque de funcionamiento del K-DUCER, establecer su intervalo junto con el torque mínimo y máximo permitido, y luego asegurarnos de que se alcance el torque de sujeción deseado como se esperaba.
Sin embargo, en ciertos casos, el torque predominante puede alcanzar su punto máximo antes de tiempo y luego caer considerablemente durante la fase de reducción antes de que se asiente el tornillo. En estas situaciones, si estamos midiendo dinámicamente el torque de funcionamiento y lo tenemos en cuenta para calcular el torque de cierre final, queremos usar el último de los dos.
Esta situación surge con frecuencia en el caso de los sujetadores de corte y formación de roscas, donde el atornillador encuentra un alto torque para el taladrado inicial o la formación de roscas, y luego vuelve a una cantidad más estándar de torque de apriete hasta que el tornillo ha sido asentado y puede comenzar el apriete final.
Para abordar esta variable adicional, será necesario configurar una herramienta inteligente para seguir varios pasos para producir una señal OK.
En el caso del K-DUCER, esto se puede lograr combinando la función de torque de funcionamiento con la función de fase de potencia máxima, que se encuentra en la segunda página de la pantalla del menú de torque avanzado.
Al activar la fase de potencia máxima para el intervalo inicial, digamos los primeros 3600 grados, permitiremos que el atornillador eléctrico funcione con el torque que sea necesario para superar el pico inicial de resistencia, necesario para formar la cuerda o cortar el material. La combinación de esto con la función de torque de fricción en modo de compensación para la fase posterior, digamos de 3600 a 9000 grados, asegurará que el atornillador mida el torque de fricción encontrado durante el segundo intervalo y lo agregue al torque objetivo para calcular el torque final aplicado al tornillo.
Por ejemplo, supongamos que nuestra aplicación tiene un tornillo autoperforante que debe apretarse a 3,8 Nm por encima del torque de fricción. Después de realizar varias pruebas, analizamos la curva de torque-ángulo y observamos que la fase inicial de formación de la rosca es tan alta como 9 Nm y toma alrededor de 5400 grados, seguida de un torque de fricción promedio de 4,1 Nm hasta el punto de asentamiento del tornillo, lo que sucede bastante consistentemente en un ángulo de aproximadamente 9000 grados.
Ahora estamos listos para configurar nuestro K-DUCER.
Primero vayamos a la pantalla de configuración de torque y ángulo y configuremos el torque objetivo en 3,8 Nm, según nuestra documentación.
Luego podemos abrir nuestra configuración avanzada de torque y, en la segunda página, activar la fase de potencia máxima. Esta configuración le dice al atornillador que puede aplicar tanto torque como sea necesario durante un intervalo específico, que configuramos en 5400 grados, ya que esa es la longitud que medimos para la fase de formación de rosca. Alternativamente, se puede especificar un intervalo de tiempo.
Volvamos a la primera página de la pantalla de configuración avanzada de torque, activemos la configuración de torque predominante/fricción. Debido a que nuestras especificaciones indican que el torque objetivo está "por encima del torque de fricción", necesitamos trabajar en modo de compensación. Como hemos visto en artículos anteriores, el modo de compensación no solo medirá el torque predominante encontrado, sino que también lo sumará al torque objetivo; la suma del torque objetivo más el torque predominante medido formarán el torque final aplicado al sujetador.
Como el torque de fricción que hemos analizado en nuestro gráfico anterior es relativamente plano, estableceremos el modo en "promedio" y el intervalo de 5400 a 9000 grados. También podemos establecer nuestros límites de torque de fricción en 3,5 a 4,5 Nm.
Ahora, de vuelta en la pantalla de inicio, estamos listos para apretar nuestro primer tornillo.
Como podemos ver en la captura de pantalla anterior, nuestra operación se completó con éxito, midiendo un torque predominante de 4 Nm y alcanzando un torque objetivo de 3,7 Nm. Se observa que el torque total aplicado es de 7,7 Nm (la suma de nuestro torque predominante medido más nuestro torque objetivo).
Si abrimos la pantalla de gráficos, también podemos ver cómo el atornillador superó la resistencia inicial de formación de rosca de aproximadamente 8,8 Nm, antes de caer a aproximadamente 4 Nm durante la fase de asentamiento. A continuación, podemos observar cómo la curva de torque vuelve a ascender durante la fase de apriete hasta un torque de cierre final de 7,7 Nm.
Debido a que los tornillos formadores de rosca crean las roscas internas al desplazar el material, en lugar de cortarlo, dan como resultado un ajuste sin juego que proporciona fuerzas de unión muy grandes que evitan el aflojamiento incluso bajo fuertes vibraciones, incluso sin el uso de arandelas de seguridad. Esta característica los hace especialmente adecuados para la industria automotriz, donde cada vez son más frecuentes. Los tornillos de rosca cortante siguen una curva de torque similar, con un pico durante el roscado inicial seguido de un torque de funcionamiento más bajo, pero con un perfil de torque general más bajo debido al corte que consume menos energía en lugar de la formación de roscas. Este factor los hace adecuados para materiales en los que es necesario evitar las tensiones internas perturbadoras o cuando se prefieren herramientas de torque más bajo.
Es posible que se necesiten otras estrategias de varios pasos cuando se trata de compensar la relajación de la junta, un fenómeno que ocurre, en cantidades variables, en prácticamente todas las juntas sujetas debido al empotramiento de superficies que no coinciden.
Para las juntas diseñadas correctamente, la relajación es lo suficientemente pequeña como para que pueda ignorarse con seguridad (y a menudo ya se tiene en cuenta una pérdida del 5 %); sin embargo, en otras situaciones, el operador puede querer reducir este efecto y, a menudo, un simple cambio descendente justo después de la fase de torque predominante, pero antes del torque final, puede ayudar a lograr este propósito. El cambio descendente agregará un retraso de 50 a 100 ms justo antes de aplicar el torque de cierre, contrarrestando de manera efectiva los efectos de relajación a corto plazo en la articulación.
Tenga en cuenta que para las juntas en las que se utilizan piezas, arandelas y juntas de asentamiento prolongado, es probable que la relajación se produzca durante un período de tiempo más largo y que probablemente sea más adecuada una estrategia de ajuste diferente. En esas situaciones, también se recomienda realizar un análisis de prueba exhaustivo para intentar cuantificar la relajación a lo largo del tiempo. Para juntas críticas, estas simulaciones se vuelven cruciales para determinar el alcance de la pérdida de precarga y las acciones correctivas requeridas. Este tema lo trataremos en profundidad en un artículo posterior.
No importa cuál sea la aplicación que esté cubriendo, y si necesita una estrategia de torque y ángulo simple, una estrategia de torque predominante o una estrategia de varios pasos, la línea de atornilladores eléctricos de precisión K-DUCER de Kolver hará que la configuración sea fácil e intuitiva y asegure la repetibilidad y la precisión en su línea de producción.