¿Qué son los fuelles soldados por los bordes?

La industria de la maquinaria enfrenta desafíos constantes a la hora de crear componentes confiables, flexibles y precisos que puedan soportar duras condiciones de operación. Las soluciones tradicionales a menudo no son suficientes, lo que genera costosas reparaciones y tiempos de inactividad.

Los fuelles soldados en los bordes ofrecen una solución innovadora para la industria de la maquinaria. Con su diseño y proceso de fabricación únicos, los fuelles soldados en los bordes brindan una flexibilidad, durabilidad y precisión superiores para una amplia gama de aplicaciones. Desde el movimiento axial hasta el angular y lateral, estos componentes innovadores pueden manejarlo todo y al mismo tiempo garantizar un rendimiento confiable incluso en los entornos más exigentes.

¿Qué son los fuelles soldados por los bordes?

Los fuelles soldados en los bordes son componentes flexibles y herméticos que se utilizan para adaptarse al movimiento en sistemas mecánicos y, al mismo tiempo, mantener un entorno sellado. Estos fuelles se construyen soldando entre sí una serie de diafragmas metálicos delgados, generalmente fabricados con materiales resistentes a la corrosión, como acero inoxidable, Inconel o Hastelloy. Los bordes soldados de los diafragmas forman convoluciones que permiten que los fuelles se compriman, se extiendan y se flexionen sin fugas.

La función principal de los fuelles soldados por los bordes es servir como sello dinámico en aplicaciones que requieren movimiento y, al mismo tiempo, mantener una barrera entre dos medios o entornos diferentes. Están diseñados para soportar altas presiones, temperaturas extremas y condiciones corrosivas, lo que los hace adecuados para su uso en una amplia gama de industrias, incluidas la aeroespacial, la fabricación de semiconductores, la criogenia y los sistemas de vacío.

Factores de diseño

Espesor de la placa del diafragma

Las placas más delgadas permiten una mayor flexibilidad y movimiento, pero pueden limitar la capacidad de presión. Las placas más gruesas pueden soportar presiones más altas, pero reducen la flexibilidad. Los espesores típicos de los diafragmas varían de 0,002 a 0,060 pulgadas (0,051 a 1,524 mm), siendo los más comunes entre 0,005 y 0,015 pulgadas (0,127 a 0,381 mm).

Forma de la placa del diafragma

Las formas más comunes incluyen placas circulares, rectangulares y cuadradas. Las placas circulares proporcionan una distribución uniforme de la tensión y son adecuadas para aplicaciones de alta presión. Las placas rectangulares y cuadradas ofrecen mayor estabilidad para el movimiento lateral, pero pueden tener mayores concentraciones de tensión en las esquinas.

La forma de la placa también afecta el perfil de convolución del fuelle. Las convoluciones más profundas permiten un mayor movimiento axial, mientras que las convoluciones menos profundas proporcionan una mejor estabilidad para el movimiento lateral.

Forma de la soldadura

La forma de soldadura más común es la soldadura a tope, en la que los bordes de las placas adyacentes se sueldan directamente entre sí, lo que proporciona un sellado resistente y hermético.

Se pueden utilizar otras formas de soldadura, como las soldaduras escalonadas o las soldaduras a solape, para aplicaciones específicas. Las soldaduras escalonadas pueden ayudar a reducir las concentraciones de tensión, mientras que las soldaduras a solape permiten utilizar materiales de placa más gruesos.

Equilibrio de la cara del sello

Cara del sello El equilibrio se refiere a la distribución de la presión en las superficies de sellado de los fuelles soldados por los bordes. En un diseño equilibrado, la presión que actúa en el interior del fuelle se distribuye uniformemente por toda la superficie de sellado. Esto evita una presión excesiva en cualquier área, lo que podría provocar fugas o desgaste prematuro.

Los diseños desequilibrados, en los que la presión no se distribuye de manera uniforme, pueden generar fuerzas de contacto más elevadas en determinadas áreas de la superficie del sello. Esto puede provocar un desgaste acelerado, distorsión de la superficie del sello y una menor eficacia del sellado.

Tipos de fuelles soldados en los bordes

Fuelle ondulado anidado

Los fuelles ondulados anidados presentan una serie de convoluciones anidadas con pliegues internos y externos alternos. Este diseño proporciona una excelente flexibilidad y permite un movimiento axial significativo. Los fuelles ondulados anidados se utilizan comúnmente en aplicaciones que requieren relaciones de compresión altas, como en sistemas de vacío y válvulas.

Fuelle de media luna

Los fuelles en forma de medialuna tienen un perfil de convolución en forma de medialuna único. Este diseño ofrece un equilibrio de flexibilidad axial y lateral, lo que los hace adecuados para aplicaciones con requisitos de movimiento angular y de compensación moderados. Los fuelles en forma de medialuna se utilizan a menudo en conexiones de ejes de sellos y acoplamientos de bombas.

Fuelle de placa plana

Como sugiere el nombre, los fuelles de placa plana se construyen a partir de placas de diafragma planas. Este diseño simple proporciona una buena estabilidad y se utiliza a menudo en aplicaciones con requisitos de movimiento limitados. Los fuelles de placa plana suelen ser menos flexibles que otros tipos, pero ofrecen excelentes capacidades de presión y temperatura.

Fuelles de barrido único

Los fuelles de barrido simple tienen convoluciones que barren en una sola dirección, creando una forma similar a una copa. Este diseño permite un movimiento lateral significativo en un plano mientras brinda estabilidad en el plano perpendicular. Los fuelles de barrido simple se utilizan en aplicaciones que requieren un gran desplazamiento lateral, como en los conectores de bombas y juntas de escape.

Fuelle toroidal

Los fuelles tóricos presentan convoluciones con una forma toroidal parcial. Esta geometría única proporciona una excelente flexibilidad angular y lateral, lo que hace que los fuelles tóricos sean ideales para aplicaciones con altos requisitos de desalineación o desplazamiento. Las aplicaciones comunes incluyen juntas cardánicas y conectores flexibles en sistemas de tuberías.

Tipos de movimiento

Movimiento axial

El movimiento axial se refiere a la compresión y extensión del fuelle a lo largo de su eje central. Este tipo de movimiento permite que el fuelle absorba desplazamientos lineales, compense la expansión térmica o proporcione una conexión sellada y flexible entre dos componentes.

Movimiento angular

El movimiento angular se produce cuando el fuelle se somete a una fuerza de flexión, lo que hace que se flexione en un ángulo con respecto a su eje central. Los fuelles soldados en los bordes pueden adaptarse a la desalineación angular entre los componentes conectados, lo que permite un funcionamiento suave incluso cuando las piezas no están perfectamente alineadas.

Movimiento lateral

El movimiento lateral, también conocido como movimiento descentrado o transversal, implica el desplazamiento de un extremo del fuelle con respecto al otro en una dirección perpendicular al eje central. Este tipo de movimiento permite que los fuelles soldados por los bordes compensen la desalineación lateral o proporcionen una conexión flexible que pueda soportar fuerzas de corte.

Proceso de fabricación de fuelles soldados en los bordes

Selección de materiales

El primer paso para fabricar fuelles soldados por los bordes es seleccionar el material adecuado. La elección del material depende de factores como el entorno operativo, la resistencia y flexibilidad requeridas y la compatibilidad con los medios que se contienen o excluyen. Los materiales comunes utilizados para los fuelles soldados por los bordes incluyen acero inoxidable, titanio, inconel y hastelloy.

Estampado de diafragma

Una vez seleccionado el material, se estampan los diafragmas individuales a partir de láminas del material elegido utilizando troqueles de precisión. El proceso de estampación crea la forma básica de cada diafragma, incluidos los contornos o características necesarios.

Limpieza y preparación

Antes de ensamblar los diafragmas para formar un fuelle, se deben limpiar a fondo para eliminar la suciedad, el aceite o los residuos del proceso de estampado. Luego, los diafragmas limpios se apilan en el orden deseado, con los bordes correctamente alineados para prepararlos para la soldadura.

Formación de convolución

Para formar las convoluciones que dan flexibilidad a los fuelles soldados por los bordes, los diafragmas apilados se sueldan entre sí a lo largo de sus bordes exteriores. Este proceso de soldadura se realiza normalmente utilizando técnicas avanzadas, como la soldadura láser, la soldadura por haz de electrones o la soldadura TIG. Los parámetros de soldadura se controlan cuidadosamente para garantizar un sellado resistente y hermético sin comprometer las propiedades del material.

Soldadura de núcleo de fuelle

Una vez formadas las convoluciones, los bordes internos de los diafragmas se sueldan entre sí para crear un núcleo sellado y hermético a la presión. El tipo de soldadura que se utiliza para el núcleo depende del material y de los requisitos de rendimiento; la soldadura por láser y por haz de electrones son las opciones más habituales por su precisión y su mínima aportación de calor.

Soldadura a accesorios finales

Para integrar los fuelles soldados en los bordes en un conjunto más grande, se sueldan accesorios de extremo a los extremos de los fuelles. Estos accesorios de extremo, que pueden ser bridas, tubos o formas personalizadas, proporcionan un medio para conectar los fuelles a otros componentes.

Prueba de fugas

El paso final del proceso de fabricación es la prueba de fugas. Cada conjunto de fuelle soldado en los bordes se somete a una rigurosa prueba de fugas para verificar su integridad de presión y su hermeticidad. Esta prueba generalmente implica presurizar el fuelle con un gas trazador, como helio, y usar un equipo de detección sensible para verificar si hay fugas. Solo los conjuntos de fuelle que pasan la prueba de fugas se consideran listos para su uso.