Cómo garantizar la integridad de las uniones atornilladas cuando se utiliza un limitador de compresión en un ensamblaje de plástico

Se ensamblaron manualmente varias combinaciones de sujetadores para determinar las diferencias aproximadas en cuanto a eficiencia. Los resultados son los siguientes:

El montaje con un perno con arandela estampada fue el más rápido, seguido del montaje con un limitador de compresión con cabeza, que debe orientarse. Como era de esperar, la adición de un tercer componente (la arandela) ralentizó significativamente el proceso de montaje, requiriendo el doble de tiempo.

Cuando se automatiza un ensamblaje, es imprescindible garantizar que el diseño sea lo más eficiente posible. La adición de un tercer componente, como una arandela, puede no ser deseable cuando se automatiza debido a los retos que plantean la alimentación y la alineación. Otros factores comunes que afectan a la eficiencia son el número de componentes y la facilidad de orientación. Todos los pernos, limitadores de compresión con cabeza y algunas arandelas requieren orientación. Debido a su relación relativamente baja entre la cabeza y el diámetro exterior y a su corta longitud, los limitadores de compresión con cabeza y las arandelas son más difíciles de orientar mecánicamente que los pernos. Por el contrario, los limitadores de compresión simétricos no necesitan ser orientados. Un ensamblaje con un perno con arandela estampada solo requiere la orientación de un componente, mientras que uno con un limitador de compresión con cabeza o una arandela requiere la orientación de dos componentes.

El uso de un limitador de compresión con cabeza o un perno con reborde en conjuntos reparables puede ser preferible, ya que no habría ninguna arandela que pudiera omitirse accidentalmente durante el reensamblaje. También son preferibles en aplicaciones en las que hay múltiples ubicaciones de montaje y/o un control de calidad deficiente.

Por lo general, los sujetadores son los componentes menos costosos de un ensamblaje. La siguiente tabla muestra los precios representativos de cada combinación de componentes mencionada anteriormente, basados en un uso anual de 1 millón de ensamblajes que incorporan una unión M6.

Las diferencias de costo relativas entre los pernos y los limitadores de compresión varían en función del proveedor de los componentes y las características de los pernos. De estas tres combinaciones posibles, el método con arandela, perno y limitador de compresión sin cabeza ofrece el menor costo de componentes para controlar la superficie de apoyo. Sin embargo, como se ha indicado anteriormente, el costo de los componentes de fijación suele ser el menos significativo en comparación con el costo total del ensamblaje.

A continuación se muestra un análisis estimado del costo total de cada configuración, suponiendo un costo de mano de obra de 50 dólares estadounidenses por hora para ensamblar un millón de componentes:

En este análisis no se han tenido en cuenta los costos administrativos asociados con el pedido, la manipulación y el mantenimiento del inventario de componentes, así como de sus proveedores. La adición de un tercer componente puede aumentar estos costos. Además, si el proceso de ensamblaje está automatizado, la tecnología necesaria para alimentar y orientar una arandela también aumentará el costo total. En cualquier caso, un perno con reborde o una arandela pueden sustituir a un limitador de compresión con cabeza en la mayoría de las aplicaciones para aumentar la eficiencia del ensamblaje y reducir el costo total del mismo.

El mejor método para garantizar una superficie de apoyo adecuada sobre el plástico en un ensamblaje atornillado depende de los requisitos y limitaciones de la aplicación. Una arandela puede ser preferible en aplicaciones de menor volumen y/o sin mantenimiento. En aplicaciones de mayor volumen, automatizadas y/o con mantenimiento, un limitador de compresión sin cabeza con un perno con brida es el más fácil de ensamblar y ofrece el costo total más bajo. 

Ambas configuraciones, con arandela o perno con reborde, proporcionarán una solución más económica que el uso de un limitador de compresión con cabeza.