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Un roblón sólido es un elemento mecánico de unión no desmontable de dos piezas planas. Está formado por un eje y una cabeza. Para fijar las dos piezas planas se debe efectuar un orificio en ambas caras. Posteriormente se hace pasar el roblón sólido a través del agujero y se deforma plásticamente el extremo del eje, de forma que ya no se puede desmontar.
En la actualidad se pueden encontrar en el mercado roblones de distintas geometrías y distintos materiales. Para cada aplicación será mejor elegir una tipología de roblón u otra. En función de los esfuerzos que tenga que soportar un roblón se deberá escoger el material adecuado. Además, se deben tener en cuenta las condiciones de presión, temperatura y comportamiento a fatiga de dicho material. Otro factor a tener en cuenta en uniones heterogéneas metálicas (diferente material) es la posibilidad de corrosión por par galvánico.
Entre las variantes geométricas más comunes podemos encontrar:
En la siguiente figura se pueden observar las variantes geométricas citadas:
Las referencias a normativa anteriores son para unidades métricas. Para unidades imperiales consúltese la norma ANSI.B18.1.1 (pequeños diámetros) y ANSI.B18.1.2 (grandes diámetros).
El campo de aplicación de los roblones sólidos es muy variado. A continuación se exponen los ámbitos de aplicación más representativos.
De un modo general, se pueden definir unas características preliminares de los roblones sólidos, que son las siguientes:
A partir de aquí se tratan distintos aspectos importantes acerca de los roblones sólidos.
El proceso de unión de dos piezas mediante roblones sólidos es un proceso complejo. Se requiere tener acceso por ambas caras de la pieza. Se puede realizar de forma automatizada o de forma manual. A continuación se expone el método de montaje manual de uniones de roblones sólidos.
Sobre la base de todo lo expuesto anteriormente, se puede ver que no es un proceso sencillo. Se requiere de utillaje para realizar de forma correcta la unión. Se requieren fuerzas elevadas para la deformación del roblón, lo cual dificulta todavía más el proceso, por la necesidad de una prensa hidráulica o de un operario martilleando.
Los roblones sólidos no son desmontables, ya que el proceso de unión está basado en la deformación plástica de los mismos.
Las piezas a unir y el roblón quedan con interferencia dimensional, sin deformaciones curvas. El roblón rellena completamente el agujero, debido a su expansión por deformación plástica.
Los roblones raramente son desmontados, ya que no pueden ser desmontados fácilmente. Solo se desmontan en el caso de que hayan sufrido una deformación plástica, se haya observado una grieta en el mismo o en algunas ocasiones que hayan llegado al fin de su vida útil segura.
Para desmontarlos hay que eliminar la cabeza de uno de los lados. En la mayor parte de los casos con esto puede ser suficiente y el roblón saldrá por sí solo, con unos golpes de martillo o con una prensa hidráulica. En caso contrario, se puede practicar un taladro longitudinal que atraviese el roblón. Si se realiza esto último hay que tener cuidado de no taladrar nada que no sea el roblón, ya que deberíamos sustituir el roblón por uno de mayor diámetro. Una práctica frecuente es sustituir un roblón por un perno, ya que en la actualidad este tipo de unión es mucho más conocida y desempeña su función de forma similar.
El nivel de seguridad actual de los roblones sólidos es muy alto. Se están utilizando roblones sólidos para realizar uniones de responsabilidad de diferentes componentes. La principal baza de este tipo de uniones es la posibilidad de ser inspeccionados mediante técnicas de ensayos no destructivos. Se tienden a fabricar de materiales que tienen un límite de rotura y una elongación de rotura altos, de forma que la fractura no es frágil, sino dúctil. Esto es muy importante desde el punto de vista de la seguridad ya que la unión muestra síntomas de daños antes de la rotura final. Este comportamiento es muy importante de cara a soportar esfuerzos continuados a fatiga.
Además, las uniones por roblones, al contrario de las uniones roscadas, no se pueden aflojar por vibraciones, es por ello que los roblones desempeñan tareas de unión en entornos con presencia de vibraciones.
Otro aspecto a favor de los roblones sólidos con respecto a las uniones roscadas es la no existencia de cambios de sección. Cada surco de la rosca constituye un concentrador de tensión y, por tanto, un punto candidato a convertirse en una grieta.
Los roblones (y remaches) están pensados para trabajar resistiendo el esfuerzo cortante. No obstante, en algunas ocasiones también puede trabajar a tracción. A continuación se exponen los fallos más típicos de los roblones y las fórmulas para calcular el material y el diámetro del roblón.
Como su nombre indica consiste en el corte transversal del roblón sólido. Es el fallo más crítico del roblón. El criterio de diseño se calcula como:
siendo n el número de secciones que trabajan a cortante (ver figura inferior), d el diámetro del remache, y la tensión de fluencia a tracción.
Consiste en el aplastamiento de las caras laterales del remache debido a la compresión realizada por las chapas. La distribución de tensiones es compleja, por lo que se considera un modelo simplificado, según el cual, la tensión se obtiene considerando, como área resistente a compresión, la proyección diametral del área de contacto. La tensión de aplastamiento más desfavorable estará en la chapa más delgada. El criterio de diseño para evitar este fallo se calcula como:
siendo el espesor de la chapa más delgada, d el diámetro del remache.
Los roblones sólidos están adaptados a una multitud de condiciones de trabajo. De hecho son en ocasiones utilizados para trabajar en condiciones muy adversas.
Se pueden unir multitud de materiales con roblones sólidos. Se pueden unir chapas de metales (acero, aluminio, latón, cobre, etc.), láminas de materiales compuestos (materiales a base de fibras de carbono, plásticos reforzados, etc.) o incluso materiales naturales como cuero. En el caso de uniones de metales diferentes, se debe tener en cuenta la compatibilidad de los metales en cuanto a corrosión galvánica.
La apariencia de un roblón sólido viene determinada fundamentalmente por la forma de la cabeza del mismo. Las cabezas con forma esférica son muy visibles una vez montadas. Si lo que se quiere es que la unión quede oculta después de ser montada, se puede optar por la instalación de una cabeza avellanada, solución que es muy utilizada en la industria aeronáutica.
En ocasiones se instalan roblones sólidos cuando se desea conseguir una determinada apariencia exterior, con un estilo antiguo. Esto se utiliza por ejemplo en verjas decorativas de forja y otros elementos decorativos que se pueden encontrar en la vía pública.
Los costes de los roblones sólidos dependen fundamentalmente del material del que estén fabricados y del método de montaje.
Con respecto al tipo de material, cabe destacar que existen multitud de materiales para roblones sólidos, que van desde el acero hasta las aleaciones de titanio. Los tratamientos térmicos pueden encarecer todavía más las piezas.
Con respecto al método de montaje, se debe hacer hincapié en la relación directa que hay entre los costes de montaje y los tiempos de montaje unitarios. El montaje manual resulta muy caro y solo es rentable en reparaciones o series muy cortas. El montaje automatizado es la mejor solución para grandes series, ya que el tiempo de montaje es muy pequeño.
Para más información se pueden consultar guías de precios en la bibliografía.
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