Los muelles moldeados, los muelles planos y los muelles de ballesta se encuentran entre los tipos más antiguos de muelles metálicos y se han establecido como elementos de construcción indispensables en numerosas ramas de la industria. Hoy son parte integrante de una amplia gama de aplicaciones, sobre todo en ingeniería mecánica, construcción de vehículos, ingeniería de precisión e ingeniería eléctrica. Su propiedad central -absorber energía mecánica mediante deformación, almacenarla y liberarla de nuevo cuando sea necesario- se utiliza de diversas formas (es única). Esta capacidad de almacenar y convertir la energía mecánica los convierte en el componente de construcción ideal para la compensación de fuerzas y desplazamientos.
Requisitos pertinentes para el desarrollo y la fabricación de muelles planos, moldeados y de ballesta:
- Materiales adecuados que, además de una gran resistencia y conformabilidad, también tienen propiedades técnicas adicionales, como resistencia al calor, conductividad eléctrica, antimagnetismo, etc., en función de la aplicación.
- Fundamentos para el cálculo de muelles planos, moldeados y de ballesta que cumplan los requisitos técnicos
- Procesos de fabricación avanzados para una producción precisa y económica.
- Métodos de medición y equipos de prueba fiables para determinar las características de los muelles, con el fin de comprobar su funcionamiento durante y después de la producción, así como durante las pruebas experimentales en la aplicación.
El desarrollo de conjuntos en los que se utilizan muelles moldeados, muelles planos y ballestas suele ir asociado a un esfuerzo experimental. Hay muchas razones para ello: por un lado, los muelles no suelen incluirse en el proceso de diseño hasta una fase tardía; por otro, los métodos de cálculo existentes no siempre captan adecuadamente las condiciones reales de funcionamiento. Además de la amplia experiencia en el diseño clásico de muelles planos, moldeados y de ballesta, ahora se utiliza cada vez más el método de los elementos finitos (MEF ) como herramienta de cálculo.
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Aplicaciones para muelles perfilados, muelles planos y ballestas
Las aplicaciones de los muelles de material plano son innumerables e inabarcables. Van desde simples muelles de ballesta a complicados muelles planos y muelles moldeados que se adaptan con precisión a la geometría de los componentes circundantes. A pesar de esta diversidad, pueden clasificarse según su función, uso previsto y forma del muelle.
Clasificación de los muelles metálicos según el uso previsto:
- Elementos de almacenamiento > almacenamiento de energía mecánica (almacenamiento de energía) mediante remodelación (muelles de tracción y mecanismos de bobinado)
- Elementos de medición > utilización de la relación lineal entre fuerza y distancia (balanza de resorte, sensores de fuerza y par)
- Elementos antivibratorios y amortiguadores > absorben los choques y las vibraciones (muelles de compensación, muelles de suspensión)
- Elementos de reposo > provisión de fuerzas de precarga y movimientos restauradores (elementos de bloqueo y puentes de contacto)
- Elementos de apoyo > tareas de distribución de fuerzas para movimientos dentro de un rango limitado (compensación de vibraciones)
Subdivisión en muelles rectos, curvos, en espiral y en forma de disco:
Recto muelles planos se utilizan a menudo en los sistemas de contacto de los dispositivos de conmutación eléctrica, por ejemplo en los relés. Los muelles de contacto de material plano pueden instalarse pretensados de esta manera. Las vías de conmutación se cierran de forma fiable mediante las fuerzas de resorte existentes.
Resortes planos curvos uno se diferencia en resortes de hojas curvas y resortes con forma . En el caso de la ballesta curva, la ballesta está formada por arcos rectos y circulares. Cualquier forma de resorte adaptada a la tarea en cuestión es posible para resortes perfilados. El cálculo es complejo. Generalmente no se dispone de modelos de cálculo válidos. Lo que se requiere son muchos años de experiencia del técnico, que a menudo determina las dimensiones mediante aproximaciones conocidas y en experimentos. En particular, los radios de curvatura mínimos deben respetarse en las directrices de diseño.
Debajo resortes de hojas en espiral voluntad Muelles helicoidales con y sin espacio entre espirales y resortes helicoidales combinados. Resortes planos en forma de disco , al cual el disco muelles y Arandelas de muelle se puede utilizar como un solo resorte o en una combinación de resortes.
Diseño y construcción
Hay que tomar numerosas decisiones al desarrollar muelles moldeados, muelles planos o muelles de ballesta. Entre ellas están la selección del tipo de muelle, la forma específica del muelle, la elección del material, la determinación de las dimensiones, así como la consideración de la situación de montaje y las opciones de producción y ensayo. La ayuda más importante para estas decisiones son los cálculos del comportamiento de deformación de los muelles. Como normalmente hay que determinar más de dos parámetros del muelle, el diseño básico se lleva a cabo en un proceso iterativo. También debe realizarse una verificación funcional y de resistencia para cada muelle diseñado. Esto implica comprobar si el índice, las fuerzas y el recorrido del muelle requeridos se mantienen dentro de las tolerancias especificadas.
Al determinar la geometría del muelle, hay que tener en cuenta, además de los requisitos funcionales, los aspectos relacionados con la fabricación y los materiales, para que la producción sea lo más eficaz y rentable posible. Por ello, el diseño de muelles metálicos requiere conocimientos especializados y experiencia en las áreas de conformado en frío y tratamiento térmico. Al fin y al cabo, la geometría del muelle no sólo determina su fiabilidad, sino a menudo también la funcionalidad de todo el producto en el que se utiliza.
Fabricación
En función de los requisitos, la forma y la cantidad, los muelles planos, los muelles moldeados y los muelles de ballesta se fabrican mediante un proceso puro de doblado/estampado y plegado o mediante corte por láser con conformado posterior por doblado, estampado y canteado. No hay límites para la conformación de muelles planos o moldeados. Los tratamientos superficiales finales, como el rectificado vibratorio, el acabado en tambor, el fosfatado, el bruñido, el galvanizado, la pintura, etc., completan el proceso de producción. Además, los resortes se pueden instalar directamente en los conjuntos proporcionados. La selección de materiales para muelles es amplia: además de los aceros normales para muelles, hay disponibles aceros inoxidables, metales no férreos y metales para collares en forma de banda o placa.
Espesor del material: 0,1 a 3,0 mm
Anchos de banda: 1,0 mm – 150 mm
Tamaños de panel: 1500 x 2500 mm
Tecnología de producción: láseres, estampado, punzonado, doblado, pulido, ensamblado.
Tecnología de superficie : Tumbado, fosfatado, bruñido, galvanizado y pintado … otras superficies bajo pedido
Para la producción óptima de muelles planos, de hojas y de forma individual es necesaria una experiencia sólida y larga. Debido al diseño individual y complejo, rara vez es posible un diseño y un cálculo estandarizados. Por eso Gutekunst Formfedern documenta detalladamente cada producción y utiliza esta información para los diseños posteriores.
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