El torque de fricción, también conocido como torque predominante, es definido por la NASA como "el torque requerido para superar la fricción cinética de las roscas de acoplamiento más el torque requerido para superar cualquier función de bloqueo cuando el 100% de la función de bloqueo está enganchada y el sujetador no está asentado" .
En otras palabras, el torque predominante es el torque de bajada 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.
Aún más simple, es la cantidad de torque necesaria para asentar un tornillo.
Para las juntas en las que el torque de fricción tiene una cierta variación inherente, puede ser más adecuado centrar los procesos de control de calidad y fijación en el valor del "torque por encima de la fricción".
En aplicaciones aeroespaciales, por ejemplo, donde el control de calidad cumple con estándares extremadamente estrictos, se puede considerar que incluso una variación muy pequeña del torque predominante entre juntas causa una diferencia significativa en la carga de sujeción entre ellas. Por lo tanto, a menudo se prefiere centrar el proceso de apriete en torno al torque de sujeción en lugar del torque final, ya que este último incluiría cantidades variables de torque predominante y, por lo tanto, produciría diferentes cantidades de precarga en diferentes juntas.
Sin embargo, en aplicaciones menos exigentes, las variaciones en la fricción entre juntas se consideran lo suficientemente pequeñas como para que sea aceptable utilizar un valor de torque final que ya incluya el torque de funcionamiento. No obstante, a menudo es crucial validar esta suposición de baja variabilidad midiendo el torque de fricción o predominante durante cada apriete y registrando su valor para el control de calidad, o incluso fallando la operación si el valor medido está fuera del rango aceptable.
No importa cuál sea la aplicación en cuestión, el K-DUCER de Kolver hace que lidiar con el torque de fricción sea más fácil que nunca.
La característica de “torque predominante/de fricción” puede ayudar a medir la cantidad de par de funcionamiento que se encuentra durante la bajada y, si es necesario, puede compensarlo dinámicamente al sumarlo al torque total aplicado a la junta.
Echemos un vistazo a los dos ejemplos mencionados anteriormente y cómo podemos configurar nuestra herramienta K-DUCER para tratar con cada aplicación.
TORQUE DE FRICCIÓN - COMPENSACIÓN
Supongamos que estamos trabajando en una aplicación aeroespacial con un torque de instalación especificado de 190 lbf-in por encima del torque de fricción, donde el torque de fricción encontrado puede estar entre 10 y 60 lbf-in.
Especificaciones:
Torque por encima de la marcha: 190 lbf-in
Torque de fricción: 10-60 lbf-in
El objetivo en este caso es aplicar una cantidad total de torque que varía en función de la cantidad de torque de fricción detectada, lo que da como resultado una cantidad constante de fuerza de sujeción en cada operación de ensamble (a diferencia de una cantidad constante de torque total pero una cantidad variable de la fuerza de sujeción).
Lo primero que debe hacer es ejecutar varios aprietes de esta junta cerca del torque final máximo permitido para la aplicación, en este caso nuestro objetivo de 190 lbf-in más el extremo superior del rango de torque de fricción, 60 lbf-in, para un total objetivo de 250 lbf-in.
Para ello, asegúrese de que se haya desactivado cualquier opción de torque avanzada y que el torque objetivo en el menú principal esté configurado en 250 lbf-in.
Ahora podemos realizar 10 o más operaciones de apriete.
Debido a que queremos visualizar los gráficos de torque/ángulo y torque/tiempo, nos resulta más fácil trabajar en una computadora usando el software gratuito K-GRAPH de Kolver.
Para cada operación de apriete, queremos anotar el ángulo y/o el momento en que se asienta el tornillo. Esto es fácilmente reconocible ya que el gráfico de torque de repente comienza a aumentar en un ángulo más pronunciado hasta que se completa el apriete.
Después de aproximadamente 10 recorridos, debería tener un valor promedio constante para ese ángulo o punto de tiempo.
En este ejemplo, medimos el punto de asentamiento de la junta en promedio después de 9500 grados de bajada.
En la interfaz de pantalla táctil de K-DUCER, abramos el menú principal y luego seleccionemos Torque Avanzado.
Ignoremos la opción Max-Power Phase, manteniéndola en OFF, y configuremos la función Running Torque en el modo "compensar".
Para el valor de la ventana, estableceremos entre 0 y 9000 grados (ligeramente menos que nuestro valor promedio de 9500, solo para darle un poco más de protección).
Debido a que el torque de fricción que medimos, mientras oscilaba, tenía una tendencia relativamente plana, elegiremos la opción de "valor promedio".
Y como las especificaciones indican que se puede esperar que el torque de fricción esté entre 10 y 60 lbf-in, estableceremos los límites de torque en esos valores +- 10%, es decir, min = 9 lbf-in y max = 66 lbf-in.
Ahora volvamos al menú principal, abramos la configuración de torque y ángulo y ajustemos el torque objetivo. Como recordará, para nuestro paso anterior, originalmente establecimos el torque objetivo para incluir el torque de fricción; ahora queremos borrar eso y establecer nuestro torque objetivo para que coincida con nuestra especificación "sobre la fricción" de 190 lbf-in, ya que el torque de fricción ahora se detectará automáticamente y se sumará a ese valor.
Ahora podemos volver a la pantalla principal y empezar a trabajar en el modo de compensación de torque de fricción.
A medida que completamos con éxito nuestra primera operación de apriete, observe cómo alcanzamos con éxito nuestro valor objetivo " sobre la fricción " y cómo la interfaz visualiza el torque de fricción que medimos y el torque total que se aplicó.
En este caso, podemos ver que el torque de apriete aplicado fue de 190,5 lbf-in, justo en el objetivo.
Justo debajo, vemos que el K-DUCER midió 50 lbf-in de PVT (torque predominante/de fricción) que luego agregó a nuestro torque objetivo para calcular el torque total a aplicar. Buscando un torque objetivo total de 240 lbf-in, muestra haber dado en el blanco con 240,5 lbf-in de torque total aplicado.
Si realizamos algunas pruebas más, observaremos cómo el torque predominante medido varía ligeramente de un apriete a otro, pero el atornillador lo compensa variando el torque total aplicado, asegurando que nuestro torque objetivo de sujeción se mantenga constante a lo largo de nuestra serie.
En nuestro resumen final, por ejemplo, podemos ver que el PVT medido fue de 52,5 lbf-in, con el K-DUCER aplicando un total de 242,6 lbf-in para lograr nuestro torque de sujeción objetivo de 190,1 lbf-in.
TORQUE DE FRICCIÓN - MONITOREO
Ahora tomemos una aplicación en la que el torque de ensamble se especifica como un valor de torque total, que ya incluye el torque de fricción.
Especificaciones:
Torque total: 88 lbf-in
Torque de fricción: Desconocido
En nuestro nuevo caso de ejemplo, tenemos un tornillo que debe apretarse a 88 lbf-in y, si bien esta cifra ya representa el torque de fricción, todavía queremos medirlo para asegurarnos de no encontrarnos con un torque superior a la variabilidad esperada de junta a junta.
Después de configurar el torque objetivo en 88 lbf-in y asegurarnos de que todas las opciones de torque avanzadas estén desactivadas, ejecutemos una serie de resúmenes para identificar la ventana de torque en funcionamiento, como en el ejemplo anterior.
Después de varios ajustes, está claro que el punto de asiento siempre ocurre después de unos 6300 grados, así que volvamos al menú de nuestro K-DUCER, abramos nuestras opciones avanzadas, activemos PV/Running Torque en modo "monitor" y configuremos nuestro ángulo ventana a 0 - 6000 (nuevamente, prefiero dar un poco de amortiguación al punto de asiento, terminando de acortar ligeramente la ventana de torque de fricción). 
También notamos que el torque de fricción está constantemente cerca de 5 lbf-in, y esperamos que varíe muy poco durante la producción, así que establezcamos los valores mínimo y máximo en 4.5 y 5.5 lbf-in respectivamente. Esto es importante porque si más tarde encontramos un valor de torque de fricción medio fuera de estos límites, la operación de apriete fallará (correctamente).
En otras palabras, durante la producción confiamos en un valor objetivo que incluye el torque de fricción porque esperamos que el torque de fricción ofrezca poca variabilidad, pero también queremos la seguridad de que la operación de apriete dará como resultado una señal NOK (falla) si el torque de fricción encontrado varía más de lo esperado, ya que eso daría como resultado un torque de apriete incorrecto.
Volviendo a la pantalla principal, ahora estamos listos para realizar nuestro primer apriete.
La pantalla ahora indica que el tornillo se apretó a un valor aceptable de 90 lbf-in y también indica, justo debajo, que se midieron 5 lbf-in de torque durante el recorrido.
A medida que realizamos algunas operaciones de ajuste más, se muestra que, de hecho, se encuentra muy poca variabilidad en el torque de fricción, con el K-DUCER mostrando constantemente un valor PVT MEDIDO de alrededor de 5 lbf-in.
Si bien en este caso no se necesitó compensación de torque de fricción, la función de monitoreo de K-DUCER nos dio la tranquilidad de saber que su variabilidad era extremadamente baja y que era poco probable que afectara la fuerza de sujeción en la junta.
Si hubiéramos encontrado un torque de fricción de, digamos, 9 lbf-in, el ajuste habría fallado.
En nuestro próximo artículo, veremos un caso de uso más complejo en el que se debe emplear una estrategia de torque de varios pasos para dar el apriete de una junta que tiene dos fases diferentes de torque de fricción.
* NASA