En el desarrollo y la producción de accionamientos eléctricos, el aluminio y las combinaciones de materiales mixtos son omnipresentes: carcasas de motores, soportes de inversores, módulos de baterías y componentes estructurales de la transmisión se fabrican cada vez más en aluminio, magnesio o materiales compuestos. Esta tendencia reduce el peso y mejora la gestión térmica, pero plantea exigencias muy superiores a los procesos de atornillado y a los sistemas de medición empleados.

El problema: el par de apriete solo describe una parte del proceso

Quien trabaje exclusivamente con el par de apriete como parámetro de control comete un error conceptual en aplicaciones con aluminio. El aluminio presenta un módulo de elasticidad significativamente inferior al del acero: aproximadamente 70 GPa frente a 210 GPa. Esto significa que la relación entre par aplicado y precarga real de la unión varía de forma considerable en función de la geometría del componente, el estado superficial y la temperatura de montaje.

En uniones mixtas -por ejemplo, un tornillo de acero en una rosca de aluminio con arandela de plástico- se añaden efectos de relajación, fluencia y diferencias en los coeficientes de dilatación térmica. El resultado: un par de apriete nominalmente correcto puede corresponder a una precarga real muy diferente de la prevista en el diseño.

Por qué el ángulo de giro es el parámetro decisivo

El ángulo de giro describe la deformación elástica real del sistema de unión durante el apriete. A diferencia del par, el ángulo de giro es independiente de la fricción en la rosca y en la superficie de apoyo, lo que lo convierte en un indicador mucho más fiable del estado de tensión real en la unión.

En materiales blandos como el aluminio, la zona elástica es más estrecha y el paso a la deformación plástica se produce antes. Un análisis preciso del ángulo de giro permite detectar:

  • Apriete insuficiente antes de alcanzar la precarga de diseño
  • Sobreapriete con riesgo de deformación plástica de la rosca o del componente
  • Comportamiento anómalo de la curva par-ángulo que indica defectos en el componente o en el proceso

El QUANTEC MCS® en aplicaciones con materiales mixtos

El QUANTEC MCS® Analysewerkzeug de GWK dispone de medición de ángulo de giro sin punto fijo (festpunktlose Drehwinkelmessung), lo que permite registrar la curva par-ángulo completa sin necesidad de un punto de referencia externo. Con una precisión de ±1 % entre el 10 y el 100 % del rango nominal, el sistema ofrece resultados reproducibles incluso en uniones con materiales mixtos de comportamiento complejo.

La construcción robusta en aluminio-titanio garantiza la estabilidad del instrumento en entornos de producción exigentes. La compatibilidad con QuanLab Pro®, Ceus y QS-Torque permite integrar los datos de medición directamente en los flujos de trabajo de desarrollo y aseguramiento de la calidad.

Análisis de proceso en desarrollo y QS

En la fase de desarrollo, el QUANTEC MCS® actúa como un laboratorio de atornillado compacto: permite caracterizar el comportamiento de la unión para cada combinación de material, geometría y lubricante antes de fijar los parámetros de proceso. En producción, el Q-CHECK® -herramienta de QS y auditoría con ±1 % entre 10 y 100 % del rango nominal y 2 GB de memoria interna- posibilita la verificación del par de continuación (Weiterdrehmoment) conforme a VDI/VDE 2645-3 para los estudios de capacidad de proceso (PFU).

Ambos instrumentos se complementan: el QUANTEC MCS® proporciona el análisis en profundidad durante el desarrollo; el Q-CHECK® garantiza la vigilancia sistemática del proceso en la línea de producción.

Calibración trazable: la base de cualquier medición fiable

Toda medición de par y ángulo de giro es tan fiable como la calibración del instrumento que la realiza. GWK dispone de un laboratorio de calibración acreditado por DAkkS -tanto en instalaciones fijas como con servicio móvil in situ- y de la DWPM-1000®, una máquina de ensayo totalmente automática de clase 0,2 para la calibración de llaves de par y ángulo de giro.

Para empresas que necesiten capacidad de medición de alta precisión de forma temporal, el servicio GWK ToolRent® ofrece instrumentos calibrados en régimen de alquiler semanal, mensual o anual, con envío a cualquier parte del mundo.

Conclusión: la calidad de la unión en accionamientos eléctricos exige análisis del ángulo de giro

El control exclusivo del par de apriete no es suficiente para garantizar uniones atornilladas seguras en aluminio y materiales mixtos. Solo la evaluación combinada de par y ángulo de giro -con instrumentos de alta precisión y calibración trazable- permite asegurar la precarga real de la unión y detectar desviaciones del proceso a tiempo.

Accuracy by GWK.

¿Desea analizar sus uniones atornilladas en aluminio o materiales mixtos con mayor profundidad? Contacte con el equipo de GWK para recibir asesoramiento técnico personalizado.