Llave de impacto

Una llave de impacto (también conocida como impactador, pistola de impacto, llave de aire, pistola de aire, pistola de cascabel, pistola de torsión, pistola de viento) es una herramienta diseñada para almacenar energía en una masa giratoria, que es transferida al eje de salida, de modo que suministre un torque elevado que se transmite al tornillo o tuerca a través de un "vaso" como el de la llave tubo. Fue inventada por Robert H. Pott de Evansville, Indiana.

El aire comprimido es la fuente de energía más común, aunque también se utiliza energía eléctrica o hidráulica, y los dispositivos eléctricos inalámbricos se están volviendo cada vez más populares desde mediados de la década de 2000.^[1]

Las llaves de impacto se utilizan ampliamente en muchas industrias, como reparación de automóviles, mantenimiento de equipos pesados, ensamblaje de productos, proyectos de construcción importantes y cualquier otro caso en el que se necesite una salida de alto par. Para el ensamblaje del producto, se usa comúnmente una herramienta de pulso, ya que presenta un apriete sin reacción al tiempo que reduce los niveles de ruido que sufren los impactos regulares. Las herramientas de pulso utilizan aceite como medio para transferir la energía cinética del martillo al yunque. Esto proporciona un impulso más suave, una relación par/peso ligeramente menor y la posibilidad de diseñar un mecanismo de apagado que apaga la herramienta cuando se alcanza el par correcto. Las herramientas de pulso no se denominan "llaves de impacto", ya que el rendimiento y la tecnología no son los mismos.

Las llaves de impacto están disponibles en todos los tamaños estándar de llave tubo, desde pequeñas herramientas de ¼ "para montajes y desmontajes pequeños, hasta 3½" y mandos cuadrados más grandes para construcciones importantes. Las llaves de impacto son una de las herramientas neumáticas más utilizadas.

En funcionamiento, el motor acelera una masa giratoria que almacena energía y luego se conecta repentinamente al eje de salida (el yunque), creando un impacto de alto par. El mecanismo del martillo está diseñado de manera que después de aplicar el impacto, el martillo puede girar libremente y no se queda bloqueado. Con este diseño, la única fuerza de reacción aplicada al cuerpo de la herramienta es el motor que acelera el martillo y, por lo tanto, el operador siente muy poco par, aunque se aplica un par máximo muy alto al dado. (Esto es similar a un martillo convencional, donde el usuario aplica una fuerza pequeña y constante para balancear el martillo, lo que genera un impulso muy grande cuando el martillo golpea un objeto). El diseño del martillo requiere un cierto torque mínimo antes de permitir el uso del martillo. para girar por separado del yunque, lo que hace que la herramienta deje de martillar y, en su lugar, empuje suavemente el sujetador si solo se necesita un par bajo, instalando/quitando rápidamente al tornillo o tuerca.

Fuentes de energía[editar]

El aire comprimido es la fuente de energía más común de las llaves de impacto, proporcionando un diseño de bajo costo con la mejor relación potencia a peso. Casi siempre se usa un motor consistente en un rotor con paletas, generalmente con cuatro a siete paletas, y varios sistemas de lubricación, el más común de los cuales usa aire engrasado, mientras que otros pueden incluir conductos de aceite especiales dirigidos a las partes que lo necesitan y un aceite sellado separado para el montaje del martillo.

La mayoría de las llaves de impacto accionan el martillo directamente desde el motor, dándole una acción rápida cuando el sujetador requiere solo un par bajo. Otros diseños utilizan un sistema de reducción de engranajes antes del mecanismo de martillo, la mayoría de las veces un conjunto de engranajes planetarios de una etapa, generalmente con un martillo más pesado, que ofrece una velocidad más constante y un par de "giro" más alto. Las llaves de impacto eléctricas están disponibles, ya sea con alimentación de red o para uso automotriz, con alimentación de 12 voltios, 18 voltios o 24 voltios de CC. Recientemente, las llaves de impacto eléctricas inalámbricas se han vuelto comunes, aunque típicamente sus salidas de potencia son significativamente más bajas que sus equivalentes eléctricas con cable o de aire. Algunas herramientas industriales funcionan hidráulicamente, utilizan motores hidráulicos de alta velocidad y se utilizan en algunos talleres de reparación de equipos pesados, grandes obras de construcción y otras áreas donde se dispone de un suministro hidráulico adecuado. Las llaves de impacto hidráulicas tienen la ventaja de una alta relación potencia/peso.

Tamaños y estilos[editar]

Llave de impacto grande de 2½ "con accionamiento Ingersoll-Rand frente a llave de impacto de ½".

Las llaves de impacto están disponibles en todos los tamaños y en varios estilos, según el uso. Las llaves de accionamiento de ¼ "están comúnmente disponibles tanto en línea (el usuario sostiene la herramienta como un destornillador, con la salida en el extremo) como con empuñadura de pistola (el usuario sostiene un mango que está en ángulo recto con la salida) y con menos frecuencia en un accionamiento en ángulo, que es similar a una herramienta en línea pero con un conjunto de engranajes cónicos para girar la salida 90 °. Los impactos de ⅜ "suelen estar disponibles en forma de empuñadura de pistola y en una forma especial en línea conocida como llave de" mariposa ", que tiene una paleta grande y plana del acelerador en el costado de la herramienta que puede inclinarse hacia un lado o hacia el otro para controlar la dirección de rotación, en lugar de usar un control de inversión separado, y tiene una forma que permite el acceso a áreas estrechas. Las llaves de impacto con accionamiento en línea y en ángulo regulares de ⅜ "son poco comunes, pero están disponibles. Las unidades de accionamiento de ½" prácticamente solo están disponibles en forma de empuñadura de pistola, y cualquier tipo en línea es prácticamente imposible de obtener, debido al aumento de torque transmitido al usuario y al mayor peso de la herramienta que requiere el mango más grande.

Las llaves de impacto con accionamiento de again "nuevamente están esencialmente disponibles solo en forma de empuñadura de pistola. Las herramientas de accionamiento de 1" están disponibles tanto en empuñadura de pistola como en "mango D" en línea, donde la parte posterior de la herramienta tiene un mango cerrado para que el usuario las sostenga. Ambas formas a menudo también incorporan un mango lateral, lo que permite que ambas manos sostengan la herramienta a la vez. Las llaves de 1¼ "y más grandes generalmente están disponibles en forma de" mango en T ", con dos mangos grandes a cada lado del cuerpo de la herramienta, lo que permite aplicar el par máximo al usuario y brinda el mejor control de la herramienta. Impacto muy grande Las llaves (hasta varios cientos de miles de libras-pie de torque) generalmente incorporan ojales en su diseño, lo que les permite ser suspendidas de una grúa, elevador u otro dispositivo, ya que su peso es a menudo más de lo que una persona puede mover. Un diseño reciente combina una llave de impacto y un trinquete de aire, a menudo llamado "trinquete de aire sin reacción" por los fabricantes, incorporando un conjunto de impacto antes del conjunto de trinquete. Este diseño permite pares de salida muy altos con un esfuerzo mínimo para el operador y evita las lesiones comunes de golpear con los nudillos en alguna parte del equipo cuando el sujetador se aprieta y el torque aumenta repentinamente. Hay diseños especiales disponibles para ciertas aplicaciones, como quitar las poleas del cigüeñal sin quitar el radiador en un vehículo.

Se utilizan varios métodos para sujetar el casquillo o accesorio al yunque, como un pasador con resorte que encaja en un orificio correspondiente en el casquillo, evitando que se retire el casquillo hasta que se use un objeto para presionar el pasador, un anillo de cerdas que sujeta el casquillo por fricción o encajándolo en las muescas mecanizadas en el casquillo y un orificio pasante, donde se inserta un pasador completamente a través del casquillo y el yunque, bloqueando el casquillo. Los anillos de retención se utilizan en la mayoría de las herramientas más pequeñas, y el orificio pasante se usa solo en llaves de impacto más grandes, típicamente de ¾ "o más. Los retenedores de pasadores solían ser más comunes, pero parecen estar siendo reemplazados por anillos de retención en la mayoría de las herramientas, a pesar de Falta de bloqueo positivo. El accionamiento hexagonal hembra de ¼ "se está volviendo cada vez más popular para llaves de impacto pequeñas, especialmente versiones eléctricas inalámbricas, lo que les permite adaptarse a puntas de destornillador estándar en lugar de enchufes.

Muchos usuarios optan por equipar sus llaves de impacto neumáticas con un tramo corto de manguera de aire en lugar de conectar un accesorio de aire directamente a la herramienta. Dicha manguera ayuda enormemente a colocar la llave en áreas estrechas, al no tener el conjunto completo del acoplador sobresaliendo de la parte posterior de la herramienta, además de facilitar al usuario la colocación de la herramienta. Un beneficio adicional es la reducción considerable del desgaste del acoplador, al aislarlo de la vibración de la herramienta. Un tramo corto de manguera también evita que el accesorio de aire se rompa en la base de la herramienta si el usuario pierde su agarre y la herramienta puede girar.

Efectos del impulso de impacto[editar]

Como la salida de una llave de impacto, al martillar, es una fuerza de impacto muy corta, el par efectivo real es difícil de medir, con varias clasificaciones diferentes en uso. Como la herramienta entrega una cantidad fija de energía con cada golpe, en lugar de un par fijo, el par de salida real cambia con la duración del pulso de salida. Si la salida es elástica o capaz de absorber energía, el impulso simplemente será absorbido y prácticamente no se aplicará ningún par de torsión, y de manera algo contraintuitiva, si el objeto es muy elástico, la llave puede girar hacia atrás a medida que la energía es devuelto al yunque, mientras no está conectado al martillo y puede girar libremente. Una llave que es capaz de liberar una tuerca oxidada en un perno muy grande puede ser incapaz de girar un tornillo pequeño montado en un resorte. El "par máximo" es el número que dan los fabricantes con más frecuencia, que es el par máximo instantáneo que se entrega si el yunque está bloqueado en un objeto perfectamente sólido. El "par de trabajo" es un número más realista para colocar continuamente un sujetador muy rígido. A menudo se cita el "par de torsión de tuerca", con la definición habitual de que la llave puede aflojar una tuerca apretada con la cantidad de par especificada en un período de tiempo específico. Controlar con precisión el par de salida de una llave de impacto es muy difícil, e incluso un operador experimentado tendrá dificultades para asegurarse de que un sujetador no esté apretado demasiado o insuficientemente apretado con una llave de impacto. Se encuentran disponibles extensiones de casquillo especiales, que aprovechan la incapacidad de una llave de impacto para trabajar contra un resorte, para limitar con precisión el par de salida. Diseñados con acero elástico, actúan como grandes resortes de torsión, flexionándose a su capacidad de torsión y evitando que se aplique más torsión al sujetador. Algunas llaves de impacto diseñadas para el ensamblaje de productos tienen un sistema de control de torque incorporado, como un resorte de torsión incorporado y un mecanismo que apaga la herramienta cuando se excede el torque dado. Cuando se requiere un par de torsión muy preciso, solo se usa una llave de impacto para ajustar el sujetador, con una llave dinamométrica para el apriete final. Debido a la falta de estándares al medir el par máximo, se cree que algunos fabricantes inflan sus clasificaciones o usan mediciones que tienen poca relación con el rendimiento de la herramienta en el uso real. Muchas llaves de impacto neumáticas incorporan un regulador de flujo en su diseño, ya sea como un control separado o como parte de la válvula de inversión, lo que permite que el par se limite aproximadamente en una o ambas direcciones, mientras que las herramientas eléctricas pueden usar un gatillo de velocidad variable para el mismo efecto.

Mecanismos de martillo[editar]

El mecanismo del martillo en una llave de impacto debe permitir que el martillo gire libremente, impacte el yunque, luego se suelte y gire libremente nuevamente. Se utilizan muchos diseños para realizar esta tarea, todos con algunos inconvenientes. Dependiendo del diseño, el martillo puede impulsar el yunque una o dos veces por revolución (donde una revolución es la diferencia entre el martillo y el yunque), con algunos diseños entregando golpes más rápidos y débiles dos veces por revolución, o golpes más lentos y poderosos. sólo una vez por revolución.

Un diseño de martillo común tiene el martillo capaz de deslizarse y girar sobre un eje, con un resorte que lo mantiene en la posición hacia abajo. Entre el martillo y el eje impulsor hay una bola de acero en una rampa, de modo que si el eje de entrada gira por delante del martillo con suficiente par, el resorte se comprime y el martillo se desliza hacia atrás. En la parte inferior del martillo y en la parte superior del yunque hay dientes de perro, diseñados para grandes impactos. Cuando se utiliza la herramienta, el martillo gira hasta que sus dientes de perro hacen contacto con los dientes del yunque, impidiendo que el martillo gire. El eje de entrada continúa girando, lo que hace que la rampa levante la bola de acero, levantando el conjunto del martillo hasta que los dientes de perro ya no se enganchen con el yunque y el martillo esté libre para girar nuevamente. Luego, el martillo salta hacia la parte inferior de la rampa de bolas y es acelerado por el eje de entrada, hasta que los dientes de perro entran en contacto con el yunque nuevamente, generando el impacto. Luego, el proceso se repite, dando golpes cada vez que los dientes se encuentran, casi siempre dos veces por revolución. Si la salida tiene poca carga, como cuando se gira una tuerca suelta en un perno, el torque nunca será lo suficientemente alto como para hacer que la bola comprima el resorte, y la entrada impulsará suavemente la salida. Este diseño tiene la ventaja de un tamaño pequeño y simplicidad, pero se desperdicia energía moviendo todo el martillo hacia adelante y hacia atrás, y la ejecución de múltiples golpes por revolución da menos tiempo para que el martillo se acelere. Este diseño se ve a menudo después de una reducción de engranajes, compensando la falta de tiempo de aceleración al entregar más torque a una velocidad más baja.

Una animación de un martillo de embrague de pasador. Normalmente, el martillo gira mientras el yunque permanece fijo unido al sujetador, pero al girar el yunque se demuestra más claramente la acción de los pasadores.

Otro diseño común utiliza un martillo fijado directamente en el eje de entrada, con un par de pasadores que actúan como embragues. Cuando el martillo gira más allá del yunque, una rampa de bolas empuja los pasadores hacia afuera contra un resorte, extendiéndolos hasta donde golpearán el yunque y entregarán el impacto, luego se sueltan y regresan al martillo, generalmente haciendo que las bolas "se caigan. "al otro lado de la rampa en el instante en que golpea el martillo. Dado que la rampa solo necesita tener un pico alrededor del eje, y el acoplamiento del martillo con el yunque no se basa en una cantidad de dientes entre ellos, este diseño permite que el martillo acelere una revolución completa antes de hacer contacto con el yunque, lo que más tiempo para acelerar y generar un impacto más fuerte. Las desventajas son que los pasadores deslizantes deben soportar impactos muy altos y, a menudo, provocan la falla prematura de la herramienta.

Otro diseño más utiliza un peso oscilante dentro del martillo y una sola protuberancia larga en el costado del eje del yunque. Cuando el martillo gira, el peso oscilante primero contacta con el yunque en el lado opuesto al que se usó para impulsar el yunque, empujando el peso a su posición para el impacto. A medida que el martillo gira más, el peso golpea el costado del yunque, transfiriendo la energía del martillo y su propia energía a la salida, luego se balancea hacia el otro lado. Este diseño también tiene la ventaja de martillar solo una vez por revolución, así como su simplicidad, pero tiene la desventaja de hacer vibrar la herramienta ya que el peso oscilante actúa como excéntrico, y puede ser menos tolerante al hacer funcionar la herramienta con poca potencia de entrada. Para ayudar a combatir la vibración y la conducción desigual, a veces dos de estos martillos se colocan alineados entre sí, con desviaciones de 180°, ambos golpeando al mismo tiempo.

Un nuevo diseño (a partir de 2016) encierra el mecanismo de golpeteo en fluido hidráulico para reducir la cantidad de contacto de metal con metal, reduciendo en gran medida el ruido y la vibración.^[2]

Vasos y accesorios[editar]

Los vasos y extensiones para llaves de impacto están hechos de metal de alta resistencia, ya que cualquier efecto de resorte reducirá en gran medida el par de torsión disponible sobre el tornillo o tuerca a ajustar. Aun así, el uso de múltiples extensiones, juntas universales, etc. debilitará el impulso del impacto, y por ello el operador debe minimizar su uso. El uso de vasos sin impacto o accesorios con una llave de impacto a menudo resulta en la deformación, fractura o daño del accesorio, ya que la mayoría no son capaces de soportar el alto torque repentino de una herramienta de impacto y puede resultar en pelar la cabeza del tornillo. Los vasos y accesorios anti-impacto están hechos de un metal más duro y quebradizo. Siempre se deben usar anteojos de seguridad cuando se trabaja con herramientas de impacto, ya que los impactos fuertes pueden generar metralla a alta velocidad si falla un vaso, accesorio o perno.