Llave de impacto

Una llave de impacto (también conocida como impactador, pistola de impacto, llave neumática, pistola de aire, pistola de traqueteo, pistola dinamométrica, pistola de viento) es una herramienta eléctrica con llave de tubo diseñada para ofrecer un alto par de torsión con un mínimo esfuerzo por parte del usuario, almacenando energía en una masa giratoria y luego entregándola repentinamente al eje de salida. 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 han vuelto cada vez más populares desde mediados de la década de 2000.

Las llaves de impacto se utilizan ampliamente en muchas industrias, como la reparación de automóviles, el mantenimiento de equipos pesados, el ensamblaje de productos, los proyectos de construcción importantes y cualquier otra instancia en la que se necesite una salida de par alto. Para el ensamblaje de productos, se utiliza comúnmente una herramienta de pulso, ya que presenta un ajuste sin reacción y reduce los niveles de ruido que sufren los impactos habituales. 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 de par a peso ligeramente menor y la posibilidad de diseñar un mecanismo de apagado que apague la herramienta cuando se alcanza el par correcto. Las herramientas de pulso no se conocen como "llaves de impacto", ya que el rendimiento y la tecnología no son los mismos.

Las llaves de impacto están disponibles en todos los tamaños de entrada de llave de tubo estándar, desde herramientas con entrada de 1⁄4 in (6,4 mm) pequeñas para pequeños ensamblajes y desmontajes, hasta entradas cuadradas de 3+1⁄2 in (89 mm) y más grandes para construcciones importantes.

En funcionamiento, una masa giratoria es acelerada por el motor, almacenando energía y luego conectada repentinamente al eje de salida (el yunque), creando un impacto de alto par. El mecanismo del martillo está diseñado de tal manera que después de dar el impacto, el martillo puede girar nuevamente libremente y no permanece 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 entrega un par máximo muy alto al casquillo. (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 par mínimo antes de que el martillo pueda girar por separado del yunque, lo que hace que la herramienta deje de martillar y, en su lugar, impulse suavemente el sujetador si solo se necesita un par bajo, instalando/retirando rápidamente el sujetador.

El aire comprimido es la fuente de energía más común para las llaves de impacto, ya que proporciona un diseño de bajo costo con la mejor relación potencia-peso. Casi siempre se utiliza un motor de paletas normal, generalmente con cuatro a siete paletas, y varios sistemas de lubricación, el más común de los cuales utiliza aire aceitado, mientras que otros pueden incluir conductos de aceite especiales dirigidos a las piezas que lo necesitan y un sistema de aceite separado y sellado para el conjunto del martillo. La mayoría de las llaves de impacto impulsan el martillo directamente desde el motor, lo que le da una acción rápida cuando el sujetador requiere solo un par bajo. Otros diseños utilizan un sistema de reducción de engranajes antes del mecanismo del martillo, generalmente un conjunto de engranajes planetarios de una sola etapa, generalmente con un martillo más pesado, que proporciona una velocidad más constante y un par de "giro" más alto. Hay llaves de impacto eléctricas disponibles, ya sea alimentadas por la red eléctrica o para uso automotriz, alimentadas por CC de 12 voltios, 18 voltios o 24 voltios. Recientemente, las llaves de impacto eléctricas inalámbricas se han vuelto comunes, aunque si bien su potencia de salida era inicialmente significativamente menor que la de las llaves de impacto eléctricas con cable o neumáticas, la introducción de motores de CC sin escobillas y baterías de iones de litio han hecho que las herramientas de impacto inalámbricas sean tan o incluso más potentes que las llaves de impacto neumáticas o con cable de tamaños de impulsión de 1⁄4 a 1 pulgada (6,4 a 25,4 mm), y las de impacto inalámbricas rara vez se producen con tamaños de impulsión superiores a 1 pulgada (25 mm). Una llave de impacto de trinquete también es un tipo de llave de impacto con un mecanismo de bloqueo que se bloquea en su lugar cuando se gira la cantidad de revoluciones requerida. El mecanismo de bloqueo evita que la herramienta se gire con la mano. Una trinquete tiene un rango de 200 a 300 libras. Algunas herramientas industriales funcionan con 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.

Las llaves de impacto están disponibles en todos los tamaños y en varios estilos, según la aplicación. Las llaves con accionamiento de 1⁄4 in (6,4 mm) suelen estar disponibles tanto en forma de empuñadura en línea (el usuario sostiene la herramienta como un destornillador, con la salida en el extremo) como de empuñadura de pistola (el usuario sostiene un mango que está en ángulo recto con la salida), y con menos frecuencia en forma de accionamiento en ángulo, que es similar a una herramienta en línea pero con un conjunto de engranajes cónicos para girar la salida 90°. Las llaves de impacto de 3⁄8 in (9,5 mm) suelen estar disponibles en forma de empuñadura de pistola y en una forma en línea especial conocida como "mariposa". llave, que tiene una paleta de aceleración grande y plana en el costado de la herramienta que se puede inclinar 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 de 3⁄8 in (9,5 mm) son poco comunes, pero están disponibles. Las unidades con accionamiento de 1⁄2 in (13 mm) prácticamente solo están disponibles en forma de empuñadura de pistola, y cualquier tipo en línea es prácticamente imposible de obtener, debido al mayor torque transmitido de regreso al usuario y al mayor peso de la herramienta que requiere el mango más grande. Las llaves de impacto con un impulsor de 3⁄4 in (19 mm) nuevamente están disponibles esencialmente solo en forma de empuñadura de pistola. Las herramientas con impulsor de 1 in (25 mm) están disponibles tanto en empuñadura de pistola como en línea con "mango en D", donde la parte posterior de la herramienta tiene un mango cerrado para que el usuario lo 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 1+1⁄4 in (32 mm) 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 máximo torque al usuario y brinda el mejor control de la herramienta. Las llaves de impacto de gran tamaño (hasta varios cientos de miles de libras-pie de par) suelen incorporar ojales en su diseño, lo que les permite ser suspendidas de una grúa, elevador u otro dispositivo, ya que su peso es a menudo mayor que el que una persona puede mover. Un diseño reciente combina una llave de impacto y una carraca neumática, a menudo denominada "carraca neumática sin reacción" por los fabricantes, incorporando un conjunto de impacto antes del conjunto de carraca. Este diseño permite pares de salida muy altos con un mínimo esfuerzo por parte del operador y evita la lesión común de golpearse los nudillos contra alguna parte del equipo cuando el sujetador se aprieta y el par aumenta repentinamente. Hay diseños especiales disponibles para ciertas aplicaciones, como quitar las poleas del cigüeñal sin quitar el radiador de un vehículo.

Se utilizan varios métodos para fijar el casquillo o accesorio al yunque, como un pasador con resorte que encaja en un orificio correspondiente en el casquillo, evitando que el casquillo se retire hasta que se use un objeto para presionar el pasador, un anillo de retención que sujeta el casquillo por fricción o encajando en hendiduras 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, generalmente de 3⁄4 pulg. (19 mm) o más. Los retenedores de pasador solían ser más comunes, pero parecen estar siendo reemplazados por anillos de retención en la mayoría de las herramientas, a pesar de la falta de un bloqueo positivo. 1⁄4 in (6,4 mm) de punta hexagonal hembra se está volviendo cada vez más popular para las llaves de impacto pequeñas, especialmente las versiones eléctricas inalámbricas, lo que les permite adaptarse a las puntas de destornillador estándar en lugar de a los dados. Se pueden comprar accesorios adaptadores que permiten que las herramientas con punta hexagonal se acoplen a los dados con punta cuadrada y viceversa.

Muchos usuarios optan por equipar sus llaves de impacto neumáticas con una manguera de aire de longitud corta en lugar de conectar un accesorio de aire directamente a la herramienta. Este tipo de manguera ayuda en gran medida a colocar la llave en áreas estrechas, al no tener el conjunto de acoplador completo 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. Una manguera de longitud corta también evita que el accesorio de aire se rompa en la base de la herramienta si el usuario pierde el agarre y la herramienta gira.

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, y se utilizan varias clasificaciones diferentes. Como la herramienta proporciona 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 se absorberá y prácticamente nunca se aplicará ningún par y, de manera un tanto contraria a la intuición, si el objeto es muy elástico, la llave puede girar hacia atrás a medida que la energía se devuelve al yunque, mientras que 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 con más frecuencia los fabricantes, que es el par pico instantáneo entregado si el yunque está bloqueado en un objeto perfectamente sólido. El "par de trabajo" es el número que se indica con más frecuencia en la figura. es un número más realista para el accionamiento continuo de un sujetador muy rígido, y normalmente se mide accionando un dispositivo de prueba de tensión de torsión Skidmore-Wihelm durante 5 a 10 segundos. El "par de torsión rompetuercas" se cita a menudo en las especificaciones de herramientas de impacto, y la definición habitual es que la llave puede aflojar una tuerca apretada con la cantidad especificada de torsión en un período de tiempo específico. Controlar con precisión el par de torsión 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 demasiado o demasiado apretado con una llave de impacto. Hay extensiones de casquillo especiales disponibles, comúnmente comercializadas como barras de torsión o extensiones de torsión que aprovechan la incapacidad de una llave de impacto de trabajar contra un resorte, para limitar con precisión el par de torsión de salida. Diseñados con acero para resortes, actúan como grandes resortes de torsión, flexionándose a su clasificación de torsión y evitando que se aplique más torsión al sujetador. Algunas llaves de impacto diseñadas para el montaje de productos tienen un sistema de control de par incorporado, como un resorte de torsión incorporado y un mecanismo que apaga la herramienta cuando se excede el par indicado. Cuando se requiere un par muy preciso, una llave de impacto solo se utiliza para ajustar el sujetador, y una llave dinamométrica se utiliza para el ajuste final. Debido a la falta de estándares consistentes para medir los valores de par, se cree que algunos fabricantes inflan sus clasificaciones o utilizan 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 limitar el par aproximadamente en una o ambas direcciones, mientras que las herramientas eléctricas pueden utilizar un disparador de velocidad variable para el mismo efecto.

El mecanismo del martillo de una llave de impacto debe permitir que el martillo gire libremente, impacte el yunque, luego se suelte y vuelva a girar libremente. Se utilizan muchos diseños para lograr esta tarea, todos con algunas desventajas. Según el 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); algunos diseños brindan golpes más rápidos y débiles dos veces por revolución, o más lentos y potentes solo una vez por revolución.

Un diseño común de martillo llamado mecanismo de bola y leva 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 de transmisión 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 impactos fuertes. Cuando se utiliza la herramienta, el martillo gira hasta que sus dientes de perro entran en contacto con los dientes del yunque, lo que impide que 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 acoplan al yunque y el martillo queda libre para girar de nuevo. A continuación, el martillo salta hacia delante hasta 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 de nuevo, lo que produce el impacto. A continuación, el proceso se repite, dando golpes cada vez que los dientes se encuentran, casi siempre dos veces por revolución, aunque se han producido herramientas de impacto con tres dientes de impacto. Si la salida tiene poca carga, como cuando se hace girar una tuerca suelta en un perno, el par nunca será lo suficientemente alto como para hacer que la bola comprima el resorte, y la entrada impulsará suavemente la salida de la misma manera que un taladro o un destornillador eléctrico. El mecanismo de impacto de bola y leva se ve más comúnmente en herramientas de impacto eléctricas, ya que permite que la fuente de energía gire continuamente incluso mientras se impacta, lo que evita que el motor se detenga. Este diseño tiene la ventaja de ser pequeño y simple, pero se desperdicia energía moviendo todo el martillo hacia adelante y hacia atrás, y dar múltiples golpes por revolución da menos tiempo para que el martillo acelere, lo que hace que este diseño sea menos eficiente que los mecanismos de embrague de pasador o contrapeso que se ven en las herramientas de impacto neumáticas. Este diseño se ve a menudo después de una reducción de engranajes, que reduce la velocidad y aumenta el par del motor que impulsa el mecanismo de impacto, y compensa la falta de tiempo de aceleración entregando más par a una velocidad menor.

Otro diseño común utiliza un martillo fijado directamente sobre 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 producirán el impacto, luego se liberarán y volverán a entrar en el martillo, generalmente haciendo que las bolas se "caigan" por el otro lado de la rampa en el instante en que el martillo golpea. 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 durante una revolución completa antes de entrar en contacto con el yunque, lo que le da más tiempo para acelerar y producir un impacto más fuerte. Las desventajas son que los pasadores deslizantes deben soportar impactos muy fuertes y, a menudo, causan la falla temprana de la herramienta.

Otro diseño utiliza un peso oscilante dentro del martillo y una única protuberancia larga en el costado del eje del yunque. Cuando el martillo gira, el peso oscilante primero entra en contacto con el yunque en el lado opuesto al que se utiliza para impulsar el yunque, empujando el peso a la posición para el impacto. A medida que el martillo gira más, el peso golpea el costado del yunque, transfiriendo la energía del martillo y la suya propia 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 un excéntrico y puede ser menos tolerante al funcionamiento de la herramienta con baja potencia de entrada. Para ayudar a combatir la vibración y el impulso desigual, a veces se colocan dos de estos martillos en línea entre sí, con desfases de 180°, y ambos golpean al mismo tiempo.

Un nuevo diseño (a partir de 2016) recubre el mecanismo de golpeteo con fluido hidráulico para reducir la cantidad de contacto entre metales, lo que reduce en gran medida el ruido y la vibración.

Los casquillos y las extensiones para llaves de impacto están hechos de un metal de alta resistencia, ya que cualquier efecto de resorte reducirá en gran medida el par disponible en el sujetador. Aun así, el uso de múltiples extensiones, juntas universales, etc. debilitará los impactos y el operador debe minimizar su uso. El uso de casquillos o accesorios que no sean de impacto con una llave de impacto a menudo provocará que el accesorio se doble, se fracture o se dañe de otro modo, ya que la mayoría no son capaces de soportar el alto par repentino de una herramienta de impacto y puede provocar que se descascare la cabeza del sujetador. Los casquillos y accesorios que no son de impacto están hechos de un metal más duro y quebradizo. Siempre se deben usar gafas de seguridad cuando se trabaja con herramientas de impacto, ya que los fuertes impactos pueden generar metralla a alta velocidad si un casquillo, accesorio o sujetador falla.

Las marcas de llaves de impacto neumáticas que se utilizan habitualmente en aplicaciones de taller y construcción incluyen Ingersoll Rand, Snap-On, MAC Tools, Matco y Chicago Pneumatic. Las llaves de impacto inalámbricas que se utilizan habitualmente son fabricadas por Milwaukee, DeWalt, Makita y Bosch. Para aplicaciones especializadas como paradas en boxes en deportes de motor, donde se debe aplicar una gran cantidad de torsión a una tuerca de rueda en un corto período de tiempo. Las llaves de impacto Ingersoll Rand modificadas eran comunes en la competencia de NASCAR hasta el comienzo de la temporada 2022, cuando se introdujeron las ruedas de bloqueo central y las antiguas llaves Ingersoll Rand fueron reemplazadas por llaves de impacto Paoli, que se utilizan ampliamente en Fórmula Uno, Indycar y el Campeonato Mundial de Resistencia.

Una llave de impacto normalmente ofrece más par y acepta brocas más grandes que un destornillador de impacto. Esto hace que la llave de impacto sea más adecuada para tornillos y tuercas grandes en entornos mecánicos pesados (como por ejemplo tuercas de rueda), mientras que el destornillador de impacto con su par menor y broca más pequeña es más adecuado para atornillar tornillos más pequeños, como por ejemplo en trabajos de construcción.

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