Todo sobre el remachado ciego

En el mundo de las celebridades, el precio de ser conocido es que el público sabe demasiado sobre la vida privada de una estrella. Pero, en el mundo del ensamblaje, el precio de ser una tecnología bien conocida es que los usuarios finales a veces saben demasiado sobre un beneficio del proceso y muy poco sobre sus otros beneficios.

Esta es la situación con el remachado ciego. Mucha gente en el sector de fabricación sabe que el proceso permite que un ensamblador instale completamente un remache en una junta desde un solo lado de una pieza o estructura. Muchos menos conocen las otras ventajas importantes que ofrecen estos remaches sobre los sujetadores roscados.

Para empezar, los remaches no se pueden apretar demasiado, demasiado o demasiado, ni se pueden aflojar. Unen de forma rápida, sencilla y económica metales, plásticos, composites, madera, tableros de fibra y estructuras tubulares huecas. Los remaches ciegos también resisten la vibración, aseguran las uniones con una longitud de abrazadera corta y eliminan la posibilidad de dañar la superficie.

Curiosamente, los remaches ciegos son uno de los tipos de sujetadores más antiguos y existen desde hace más de un siglo. El remache POP (llamado así porque “explotaba” cuando se instalaba) fue patentado por el ingeniero británico Hamilton Neil Wylie en 1916. En 30 años, los remaches ciegos de vástago roto de acero y aluminio se utilizaron ampliamente en varias industrias en Europa y Estados Unidos.

Los remaches ciegos siguen siendo populares en Europa, y allí se producen algunos de los desarrollos e instalaciones de remaches más interesantes. Por ejemplo, Sarev SRL Unipersonale, con sede en Padua, Italia, fabrica varios tipos de remaches ciegos, incluido el remache Mass compuesto por un cuerpo de cobre, un mandril recubierto de cobre y un terminal faston de latón.

Gracias a estas características, el remache también conduce corriente y se utiliza a menudo en el montaje de electrodomésticos y paneles eléctricos. Está diseñado a medida por los ingenieros de Sarev y en función del número de cables a conectar y del tipo de materiales a sujetar en la aplicación.

Mucho más al noreste, en Nizhny Novgorod, Rusia, el fabricante de turbocompresores para automóviles CZ as utiliza remaches ciegos tubulares para fijar una placa de identificación a la carcasa del compresor del producto. Los remaches se instalan con un mandril unidireccional a una velocidad de hasta 70 por minuto. Inicialmente se utilizaron tornillos de martillo para sujetar las placas en su lugar, pero el martillo a menudo dañaba la cabeza del tornillo y los tornillos instalados tenían mal aspecto.

Cuando se introdujeron por primera vez los remaches ciegos, estaban hechos de aluminio y se usaban como sujetadores de reemplazo para remaches sólidos que requerían reparación. Más de 100 años después, los remaches vienen en varios tipos, materiales y estilos de cabeza, y se utilizan cada vez más para ensamblar productos en industrias tan diversas como la aeroespacial, automotriz, electrónica, energía solar, joyería y carpintería.

El remachado ciego tiene un historial de éxito de décadas, especialmente con ensamblajes grandes. Como resultado, los remaches ciegos se utilizan en electrodomésticos, camiones pesados, tractores, puertas de garaje y construcciones metálicas prefabricadas. Sin embargo, los remaches también se utilizan cada vez más para ensamblar productos pequeños, como por ejemplo componentes electrónicos de teléfonos móviles.

Un remache ciego es un sujetador de dos piezas que consta de un cuerpo de remache hueco con cabeza y un mandril (o vástago) sólido. El cuerpo parece un pequeño tubo ensanchado en un extremo. Un agujero, o núcleo, generalmente se extiende a lo largo del cuerpo. El mandril sobresale del núcleo y parece un clavo o un alambre.

Después de perforar o perforar un agujero a través de las piezas a unir, se inserta el cuerpo del remache. A continuación, se colocan las mordazas en la boquilla de la remachadora para sujetar adecuadamente el mandril. A medida que la herramienta introduce la cabeza del mandril en el cuerpo del remache, la cabeza expande las paredes del remache radialmente para llenar el orificio. Este tirón también deforma el cuerpo del remache hasta convertirlo en una cabeza o bulbo que soporta carga en el extremo del remache, sujetando las hojas entre sí. Una vez que la herramienta alcanza una fuerza de ajuste o carga de tracción predeterminada, el mandril se rompe y cae al suelo o se mueve mediante vacío hacia un dispositivo de recolección.

Los proveedores de equipos señalan que la recolección con mandril es especialmente importante en las plantas automotrices y aeroespaciales para limitar los desechos. Pequeños trozos de metal sueltos en un automóvil pueden producir ruidos que molestan al conductor, mientras que en un avión pueden causar graves daños estructurales.

La instalación típica de un remache ciego toma menos de un segundo y requiere que el trabajador apriete el gatillo de la herramienta solo una vez. La instalación de remaches extralargos puede requerir dos presiones del gatillo si la carrera del pistón de la herramienta es demasiado corta o su potencia de tracción es demasiado baja.

“Aunque el remachado ciego es un método de fijación confiable, tiene limitaciones”, dice Craig Bonnville, director de ventas de la división de remachado GESIPA en SFS Group USA Inc. “La instalación de la fijación es rápida y permanente. Sin embargo, si es necesario retirar y volver a trabajar el remache, se debe tener especial cuidado para retirarlo correctamente sin dañar la aplicación. Además, capacitar al ensamblador sobre la herramienta es útil para garantizar que todo funcione según lo previsto y que el remache esté correctamente fijado en la aplicación”.

GESIPA fabrica varias herramientas de instalación de ensamblaje, incluido el modelo portátil eléctrico GAV 8000. La versión básica eco viene sin monitorización de procesos, mientras que la versión electrónica ofrece esta capacidad.

Bonnville dice que ambas versiones vienen con menús fáciles de usar y botones de función en una pantalla HMI. Las herramientas manejan remaches con longitudes de cuerpo superiores a 30 milímetros y un diámetro de brida de hasta 11,4 milímetros. Todos los mandriles gastados se evacuan a través de una manguera conectada a un contenedor de recogida.

"A menudo se anima a los ingenieros automotrices a diseñar sujetadores, clips y remaches ciegos para reducir la complejidad del ensamblaje y la logística en la gestión de componentes de clase C", explica Steven Sherman, vicepresidente de ingeniería de Industrial Rivet & Fastener Co. (IRFC). , que fabrica todo tipo de remaches desde 1912. "Según nuestra experiencia, cada vez que se diseñan, se diseñan para nuevas aplicaciones a un ritmo mucho mayor por una gran cantidad de razones".

Los remaches ciegos vienen en diferentes tipos, materiales, diámetros, rangos de agarre y estilos de cabeza. Los remaches de extremo abierto estándar son los más comunes y menos costosos, pero no son herméticos ni muy fuertes.

Los remaches de extremo cerrado tienen una configuración de extremo en forma de copa que elimina la entrada de agua desde el interior del cuerpo del remache, pero no entre el exterior del cuerpo y el material. Los remaches sellados son similares a los estándar, excepto que el mandril está completamente cerrado, lo que da como resultado un sello hermético después de la instalación.

Los remaches multiagarre se comprimen cuando se usan en material delgado, dejando menos material colgando de la parte posterior. Los remaches no estructurales rompen el mandril cerca de la cabeza del lado ciego, dejando un tramo corto de mandril en el cuerpo del remache y el núcleo parcialmente lleno.

Los remaches estructurales, por el contrario, retienen parte del mandril después de romperse para proporcionar alta resistencia al corte y a la tracción, y resistencia a las vibraciones. Estos remaches se pueden utilizar para complementar los adhesivos estructurales asegurando las piezas mientras se cura el adhesivo.

Los remaches ciegos se especifican según el material del remache y del mandril (en ese orden), y siempre se recomienda combinar ambos materiales. Los materiales de los remaches incluyen acero, acero inoxidable, aluminio, cobre, latón y plástico. Los materiales específicos de la industria incluyen remaches de nailon, que los fabricantes de equipos originales y de nivel 1 automotrices utilizan para unir componentes de plástico moldeado, y remaches Monel e Inconel de aleaciones no ferrosas, que a menudo se especifican para aplicaciones aeroespaciales.

El diámetro estándar de un remache oscila entre 0,094 y 0,375 pulgadas. Sin embargo, los fabricantes de mercados específicos suelen requerir remaches con un diámetro de hasta 0,625 pulgadas.

"Ciertos tipos de remaches, como nuestra serie Speed ​​Fastening, están ganando popularidad considerablemente", señala Samir Custovic, gerente de producto para fijación ciega en Norteamérica en Stanley Engineered Fastening. “Hay varias versiones disponibles, incluidas NeoSpeed, Briv y Chobert, que se instalan mediante un exclusivo sistema de mandril de repetición. Durante la colocación, nuestra herramienta tira del mandril a través del remache, lo que produce una expansión tanto axial como radial, al mismo tiempo que proporciona sujeción y relleno del orificio”.

La herramienta a la que se refiere Custovic es la Stanley SB25PT-05 alimentada por batería, que es compatible con la serie hidroneumática predecesora en la que se basa. Ambas tienen el mismo diseño de interfaz, lo que facilita al operador la transición de una herramienta con cable a una inalámbrica.

Igualmente importante es que la herramienta crea rápidamente uniones repetibles con alta precisión. Sus características estándar incluyen un gatillo de baja fuerza con un solo dedo, un mango ergonómico de agarre suave para comodidad del operador y una luz LED para garantizar una línea de visión clara hacia la aplicación.

Durante el último año, un fabricante estadounidense ha estado utilizando los remaches ciegos SB25PT-05 y NeoSpeed ​​para ensamblar escaleras industriales. La empresa ha instalado millones de estos remaches durante este tiempo y los prefiere a los remaches macizos que utilizaba anteriormente. Le gusta especialmente que el sistema permite una recarga rápida de remaches y no deja residuos de mandril.

Cada remache ciego tiene un rango de agarre específico que indica la combinación de materiales más gruesa y delgada que puede mantener unidos adecuadamente. Cuanto más amplia sea la gama, mayor será la variación de espesores en los que se puede utilizar un solo remache.

Los estilos de cabeza de remache ciego incluyen cúpula (estándar), cúpula de gran tamaño y plana. El cabezal de cúpula de gran tamaño se utiliza normalmente en materiales más blandos para aumentar el área de carga. Una cabeza plana está avellanada para un ajuste al ras.

Para sujetar conjuntos hechos de materiales compuestos, como plástico, fibra de vidrio y madera contrachapada, se utilizan remaches con diferentes estilos recalcados. Estos remaches producen una expansión trifurcada (como la apertura de pétalos de flores) en la parte posterior del material, por lo que la fuerza de sujeción se distribuye.

El Bulb-Tite fabricado por GESIPA es uno de esos remaches. Cuenta con un cabezal de cierre de gran diámetro que distribuye suavemente la presión sobre materiales sensibles y porosos. Las aplicaciones automotrices comunes incluyen la unión de materiales compuestos al montar altavoces, módulos de puertas, paneles de instrumentos y carrocería, y asientos.

El cabezal de cierre evita que el remache se salga de la aplicación y el mandril bloqueado mantiene la unión unida de forma segura incluso cuando se expone a cargas elevadas. A los usuarios finales también les gusta que el cabezal de cierre sea estéticamente agradable y tenga un perfil bajo. El remache tiene un amplio rango de agarre y produce una unión firme que permanece libre de ruidos cuando se expone a vibraciones.

También son populares entre los fabricantes las tuercas remachables y los espárragos para tuercas. La tuerca remachable de una sola pieza presenta roscas internas que soportan carga para unir piezas removibles en material que puede ser demasiado delgado para acomodar una rosca. Un perno de tuerca combina una tuerca remachable con un tornillo y es un reemplazo eficaz de un perno soldado. También se puede instalar sobre material prepintado.

La instalación de remaches ciegos requiere una herramienta que mantenga el cuerpo en su lugar mientras el mandril se introduce dentro o a través del remache. Se encuentra disponible una amplia gama de herramientas manuales y automatizadas. Entre estos últimos se encuentran los hidroneumáticos y los eléctricos inalámbricos, que en los últimos 25 años se han vuelto más ligeros, potentes y ergonómicos.

Cada herramienta está equipada con una o más boquillas para establecer la gama de tamaños de remaches más utilizados. Hay boquillas especiales disponibles para aplicaciones particulares donde se requiere mayor alcance en canales estrechos o funcionalidad de pivote.

Las herramientas manuales tipo alicates generalmente se limitan a aplicaciones de bajo volumen. Sólo pueden instalar remaches de menor diámetro y de materiales más blandos. Por otro lado, las herramientas manuales son ligeras y versátiles.

Las herramientas de instalación automatizadas, que incluyen remachadoras con empuñadura de pistola y remachadoras en línea o verticales, ofrecen una mayor capacidad de tracción y son más capaces de resistir el impacto que se crea cuando se coloca un remache. Las herramientas con empuñadura de pistola están diseñadas para usarse en un plano horizontal.

Las remachadoras en línea brindan una opción para el remachado vertical y se pueden colgar de un contrapeso, como un destornillador en línea. Para aplicaciones de gran volumen, las remachadoras pueden equiparse con múltiples cabezales que instalan más de un sujetador a la vez. Las herramientas también se pueden suministrar con unidades de alimentación automática que contienen varios miles de remaches.

"Aproximadamente el 98 por ciento de las herramientas utilizadas para instalar remaches ciegos para el ensamblaje son de tipo manual", dice Sherman. “Esto se debe a que las herramientas portátiles son la forma más sencilla de unir múltiples capas de metal y plástico. Los fabricantes también utilizan herramientas en línea y montadas en robots, pero sólo cuando la aplicación lo requiere”.

IRFC ofrece una gama completa de herramientas para instalar remaches ciegos, incluidas herramientas manuales y de palanca, de alimentación automática, neumáticas, de batería y de extremo de brazo que se montan en un robot. Esta última herramienta es independiente de los robots y está hecha y diseñada a medida por ingenieros de IRFC para cada aplicación.

Hace menos de dos años, IRFC presentó la tercera generación de su herramienta alimentada por batería Freeset. Los sensores de fuerza y ​​distancia en la herramienta permiten monitorear el proceso de cada instalación de remaches. Otras características incluyen una pantalla LCD, un contador de remaches y una tarjeta Wi-Fi que envía datos de forma inalámbrica al controlador de la herramienta, así como al centro de datos de la planta, para el seguimiento y análisis de la gestión.

El otoño pasado, GESIPA presentó su PowerBird Pro Gold Edition, una herramienta inalámbrica con una fuerza de ajuste de 20 kilonewtons para remaches extrafuertes. Maneja remaches de 2,4 a 6,4 milímetros de diámetro y funciona con un paquete de baterías del Sistema inalámbrico Alliance (CAS) basado en tecnología de iones de litio o de alta densidad. Una batería de 2 amperios hora viene estándar con la herramienta, y se ofrece una batería compacta de 4 amperios hora como accesorio.

"Además de ser más ergonómica, esta herramienta permite a los ensambladores instalar un gran volumen de remaches con una sola carga de batería", explica Bonnville. "A los usuarios finales también les gusta la batería CAS porque se puede utilizar en todas nuestras herramientas de instalación de remaches PowerBird, y muchos clientes tienen más de un tipo de herramienta PowerBird".

También funciona con batería la remachadora SMART PB2500 de Stanley. Su inteligencia, por así decirlo, proviene de un sistema de seguimiento de procesos a bordo con pantalla táctil integrada. Después de obtener datos de fuerza-distancia para cada instalación de remaches, el sistema los compara inmediatamente con una "buena" curva de fuerza-distancia. Luego se notifica al operador si el remache instalado está bien o no. Se pueden almacenar hasta 500.000 resultados de configuración en la herramienta para su posterior análisis.

La herramienta también está habilitada para Wi-Fi y Bluetooth y está diseñada para remachar ciegos ya sea en una línea de ensamblaje o en una ubicación remota. Custovic dice que ofrece la calidad y robustez de la herramienta PB2500 original, además de ser inalámbrica para mejorar aún más la accesibilidad, la movilidad y la productividad de los trabajadores.

La herramienta de instalación de remaches ciegos de alimentación automática de IRFC se llama Kingset y alimenta remaches estándar (0,1875 pulgadas de diámetro) desde una tira de plástico que se carga en la herramienta. Pesa 5,5 libras y tiene un tiempo de ciclo de dos segundos y un tiempo de recarga de ocho a 10 segundos. Todos los mandriles gastados se recogen para evitar que abarroten el área de trabajo.

Un fabricante de componentes electrónicos utiliza Kingset desde hace tres años para montar chasis de chapa metálica. Sherman dice que a la empresa le gusta que la herramienta agilice el proceso y reduzca el movimiento del operador. El operador inserta simultáneamente el remache mientras alinea los orificios pretaladrados en el metal, lo que reduce el tiempo del ciclo para cada ensamblaje en aproximadamente 2 minutos. Los ciclos más cortos permiten a la empresa producir unas 600.000 unidades cada año.

Jim es editor senior de ASSEMBLY y tiene más de 30 años de experiencia editorial. Antes de unirse a ASSEMBLY, Camillo fue editor de PM Engineer, Association for Facilities Engineering Journal y Milling Journal. Jim tiene un título en inglés de la Universidad DePaul.