El concepto de resorte admite el uso de elastómeros, de líquidos compresibles y de gases.

 

Resortes de material elastómero

 

Sabemos de la gran capacidad del material elastómero para sufrir deformaciones elásticas, de tal manera que es apropiado como elemento aislador de vibraciones.

En nuestro ámbito aeronáutico su princi­pal aplicación está en las bancadas de los motores.

Las características de deformación-deflexión de los resortes fabricados con elastómeros no son lineales.

Hay un grupo numeroso de posibles formas de estos resortes.

Los más usuales son los cilindros de compre­sión y los casquillos para esfuerzos cortantes.

 

Resortes de líquido

 

Son resortes de líquidos a base de silicona.

Tienen estos líquidos la propiedad de comprimirse hasta el 90 % de su volumen, con presiones de carga moderadas.

Su constante elástica es elevada lo cual indica que pueden sostener cargas muy altas en un volumen de resorte relativamente pequeño.

Sobre todo si se compara con los resortes de tipo mecánico.

El problema es el coste debido a la precisión de fabricación y estanqueidad necesaria.

Resortes de gas

 

Dada la compresibilidad de los gases tenemos aquí un tipo de resorte cuyo constante elástica aumen­ta a medida que progresa la deformación, pero en gene­ral la constante elástica es baja.

Por esta razón este tipo de resorte necesita mucho espacio y la deformación que sufre es alta.

Hay que tener en cuenta también la variación de la presión del gas con la temperatura.

En el plano favorable cuenta con la posibilidad de modular la constante elástica variando la presión del gas, lo cual es un método para ajustar la altura en carga del sistema donde se instala.

 

Vida por Fatiga de los Resortes

 

 

La vida útil de servicio de un resorte está limi­tada principalmente por la aplicación de cargas cícli­cas, cuando el resorte pierde rigidez y elasticidad e incluso puede romperse por fatiga.

Naturalmente a este factor cíclico de riesgo deben sumarse las condiciones de trabajo del resorte, algunas veces muy duras.

Los fabricantes emplean y recomiendan varios méto­dos para prolongar la vida por fatiga del material.

1. Emplear resortes con alambre de mayor diámetro o espesor para conseguir este objetivo.

Además, el proyectista de un mecanismo deja espacio de mon­taje suficiente para acomodar un resorte de mayor rigidez cuando se somete a carga cíclica.
2. El perdigoneo  del material es uno de los procedimientos más seguros para mejorar la vida por fatiga.

3. Cuestión de materiales: calidad extrema en la selección y acabado de los alambres, sin defectos superficiales.

4. Disminuir o eliminar cargas de impacto y dinámi­cas de alta magnitud, así como la presencia de fuerzas laterales, no axiales.

5. Si el alambre debe ser delgado (< 118″) se usar cuerda de piano  para aplicacio­nes en sitios estrechos y resortes sometidos a carga.

Si el alambre es, o puede ser, de mayor metro se suele emplear resortes tipo empleados en las válvulas del motor de explosión.

6. Es preferible el acero al cromo-vanadio cuando la temperatura de trabajo llega a 200 °C.

Si supera esta temperatura, hasta 260 ºC, es preferible el acero al cromo-silicio.

Por supuesto, acero inoxi­dable si hay condiciones de corrosión.

 

Materiales para Resortes

 

 

Ya hemos indicado que una cualidad esencial del material empleado para fabricar resortes es que tenga alto Módulo de Elasticidad.

Se emplean muchos materiales en la fabricación de resortes.

 

He aquí un resumen del tema.

l. Los aceros ASTM que van desde la serie 227 a 230, inclusive, pueden considerarse materiales estándar para la mayor parte de resortes, aunque el ASTM 227 no se recomienda para aplicaciones con cargas cíclicas (fatiga).

Pueden llevar tratamiento anticorrosión.

Téngase presente que los aceros al carbono son magnéticos.

El resorte construido con los materiales se entrega normalmente electropulido, con aspecto especu­lar, la capa pulida muy delgada, de micras.

2. El alambre de cuerda de piano para resortes se fabrica en ASTM A228.

Es una aleación de acero común, alta en carbono, estirado en frío.

Ofrece resistencia a tracción uniforme.

El resorte hecho en alambre de cuerda de piano se usa, con prefe­rencia, cuando el espacio de montaje es limitado y la carga en el resorte es alta.

3. Los aceros ASTM A232 (cromo-vanadio), A401 (cromo-silicio) y el más barato A59, presentan buena resistencia a la corrosión en todas las apli­caciones.

Igualmente poseen buenas característi­cas de resistencia a la fatiga.

El fabricante puede suministrarlos pasivados para aumentar la resis­tencia a la corrosión.

No se recomiendan para apli­caciones en las que la temperatura de trabajo es superior a 260 ºC (menos el cromo-vanadio que el cromo-silicio, como hemos visto).

Son ligeramen­te magnéticos.

El A59 es el que tiene menor con­ductividad eléctrica (45 % que el cobre).

4. El acero inoxidable A316 mejora la resistencia a la corrosión con la presencia de molibdeno y la dis­minución del contenido de carbono (0,08).

El fabricante suele entregar el resorte perfectamente limpio (limpieza con ultrasonidos) y pasivado.

Resiste el ataque en atmósfera con cloruros y por eso es candidato para uso en ambientes marinos, de hecho se le como «acero de grado naval».

Sin embargo, su excelente resistencia a la corrosión empeora cuando la temperatura de trabajo es rela­tivamente baja.

De tan solo 50 °C, aunque es una temperatura que no se alcanza en las aguas más cálidas.

A partir de esa temperatura es propenso a sufrir picaduras de corrosión.

Es ligeramente magnético.

En todo caso, es uno de los aceros inoxidables austenísticos más importante para empleo en resortes.

 

Los de acero inoxidable 17-7 PH tienen muy larga vida de servicio trabajando en condiciones rudas.

Endurecido por precipitación es el que presenta mayor Módulo de Elasticidad (2,7 x 104 kg/mm2) dentro de los aceros inoxidables para resortes.

El inoxidable 302, que aparece también en la tabla, tiene buenas características de resistencia mecáni­ca siempre que la temperatura de trabajo sea mode­rada.

5. Aleaciones cobalto-níquel.

Estos materiales dan lugar a resortes de gran dureza y muy resistentes a la corrosión, incluidos compuestos como el cloru­ro de sodio.

No son magnéticos y su banda térmi­ca de servicio llega a 450 ºC (842 °F).

Tipos de resortes de estos materiales (Inconel 600, Inconel X-750 y Ni-SpanC) se encuentran en nuestro ámbito aeronáutico, en la industria naval y tam­bién en la industria de instrumental médico.

Pose­en buena conductividad eléctrica, en general supe­ra a la conductividad del cobre, y es característica su constancia de Módulo de Elasticidad con el cambio de temperatura.

Tratamiento superficial

Los resortes tienen un tratamiento superficial, quizás el más común es la delgada película de aceite ligero que da el fabricante a los resortes de tracción.

He aquí algunas pautas de aplicación:

a. Los resortes para trabajos duros de cuerda de piano se suelen suministrar cincados (Fe-Zn) y horneados para eliminar la fragilidad debida a la exposición al hidrógeno.
b. Los resortes estándar fabricados en acero inoxida­ble son pasivados según la especificación ASTM A967.

c. Los resortes para baterías (acumuladores eléctri­cos) llevan un recubrimiento de níquel, de cobre­ berilio y un último de plata.

La razón de esta pro­tección se explica por diversos motivos:

l. Las cajas de las baterías alcalinas tienen recu­brimiento niquelado; por consiguiente, un con­tacto con otro material recubierto con níquel elimina la posibilidad de corrosión galvánica.

Además el níquel es buen conductor de la elec­tricidad.

2. La aplicación de bronce-berilio se debe a que esta aleación tiene gran dureza.

La aleación es resistente a la corrosión, no es magnética.

3. El recubrimiento con plata mejora aún más la conductividad eléctrica y térmica del resorte.

La conductividad eléctrica de la plata es próxi­ma al 70% de la que posee el cobre.

Un plati­nado ligero permite soldar con facilidad.

 

Resortes a Medida

 

 

Además de los materiales citados, los fabrican­tes hacen resortes a medida de diversos materiales.

• Resortes de latón .

Posee este mate­rial una extraordinaria conductividad eléctrica, es 17 veces más conductor que el cobre.

Su coste es bajo, pero sus características mecanicas pobres (Módulo de Elasticidad de 1 x kg/cm2, que viene a ser la mitad respecto a los ros que se emplean en resortes).

• Los bronces fosforados nen características mecánicas similares a la anterior pero es aún más conductor de la electricidad, 18 veces la del cobre-.

Tienen la ventaja de que soportan mejor las cargas de flexión.

• Desde luego, si lo importante para el resorte alta conductividad eléctrica (21 veces del cobre) y moderadas características de resistencia mecánica.

No hay otro material mejor que cobre-berilio, razón por la cual se encuentra en el recubrimiento de algunos resortes con alambre de cuerda de piano.

Además, es muy elástico, con buenas propiedades de resistencia a la Temperatura máxima de servicio 200 °C.