Norma DIN 2093

Ámbito y aplicación de la norma DIN 2093

Se considera un muelle de platillo o “disc spring” a un elemento anular (arandela) de forma cónica con propiedades elásticas que ofrecen una resistencia a una fuerza de compresión aplicada axialmente. Los Muelles de platillos pueden estar sujetos a cargas estáticas y dinámicas.

La norma DIN 2093 especifica los requerimientos necesarios que debe cumplir un muelle de platillo en diferentes aspectos como son: su diseño, su proceso de producción, tolerancias de producción y de funcionamiento (Fuerza y Desplazamiento) así como la relajación permitida a diferentes temperaturas y los ciclos de vida de fatiga que deben soportar según la variación de tensiones a la que esté expuesta.

Para ello esta norma define diferentes métodos de fabricación según el espesor del muelle, y las proporciones del muelle (entre diámetros, y entre altura y espesor) conformando tres diferentes grupos, con la finalidad de cubrir un amplio espectro en fuerza y desplazamiento. Los principales aspectos que cubre la norma son:

  • Materiales permitidos para la fabricación del muelle
  • Procesos de fabricación para garantizar sus propiedades elásticas, durabilidad y eficiencia de fabricación.
  • Dimensiones y proporciones que debe cumplir la pieza
  • Fuerza esperada en función del desplazamiento
  • Niveles de tensiones que debe resistir el material del muelle así como expectativa de relajación y de fatiga en función de la variación de tensiones.
  • Tolerancias de guiado para los apilamientos tanto para guiado interno como externo.

Puntos principales de la norma

Debido a la extensión de la norma, tan solo detallaremos aquellos aspectos más relevantes. No obstante al final de la página es posible descargar la norma completa en PDF.

Grupos de muelles de platillo

La norma establece una clasificación de los muelles en 3 grupos, en función del espesor de los mismos. Esta distinción por grupo tiene influencia luego en los métodos de fabricación. También define si el muelle debe tener superficies de apoyo (espesor reducido), así como en otros aspectos del muelle. Los grupos son:

GRUPOESPESOR (t)SUPERFICIE DE APOYO (t’)

1

< 1,25 mm

NO

2

1,25 mm – 6 mm

NO

3

> 6 mm (hasta 14 mm)

SI

Materiales

Para la fabricación de muelles de platillo como norma estándar se establece el uso de aceros con un módulo de elasticidad de 206.000 N/mm2 tales como DIN 17221 (51CrMoV4) y DIN 17222 (51CrV4). Debe tenerse en cuenta que el uso de aceros al carbono DIN 1.1231 (CK 67) y DIN 1.1248 (CK 75), solamente será usado para la fabricación de muelles del Grupo 1. No obstante es posible el uso de otros materiales, como aceros inoxidables o aleaciones de cobre, los cuales tienen un módulo de elasticidad diferente. De todas formas es posible consultar con nosotros diferentes dimensiones y materiales no incluidos en la norma.

Procesos de fabricación

En función del grupo al que pertenece el muelle a fabricar la norma establece los procedimientos de fabricación, así como el acabado de las superficies:

GRUPOFABRICACIONAcabado superficie superior e inferiorAcabado lados interior y exterior

1

Estampación y cantos redondeados Ra < 3,2 μm

Ra < 12,5 μm

2

Estampación, mecanizado de diámetro ext e int y cantos redondeados Ra < 6,3 μm

Ra < 6,3 μm

Estampación “Fine-Blanked” y cantos redondeados

Ra < 6,3 μm

Ra < 3,2 μm

3

Forjado en caliente o frío, mecanizado de todas las superficies y cantos redondeados Ra < 12,5 μm

Ra < 12,5 μm

 

Debe tenerse en cuenta que el acabado de las superficies, así como el de los bordes, no aplica en el caso de que las piezas sean sometidas a un proceso de “shot-penned”.

Dimensiones y clasificación por fuerza

La norma DIN 2093 establece también una serie de medidas de muelles de platillo en base a unos diámetros exteriores concretos y a una proporcionalidad en el resto de sus medidas que permita cumplir los estándares de fuerza. Para cada diámetro exterior se definen tres series (A, B y C) las cuales responden a un diferente nivel de fuerza (alto, medio y bajo).

Para cada serie se define una proporcionalidad concreta entre sus medidas, que se traduce en los tres niveles de fuerza diferentes.

En el catálogo de los diferentes fabricante es común verlos identificados por la serie y el diámetro exterior (por ejemplo: A50, C71 o B100). Además de estas piezas que define la norma, es posible fabricar otras siguiendo las mismas directrices, aunque ya no responderán estrictamente a ninguna de las 3 series.

ABC

D,ext / altura

18 28 40

Altura / espesor

0,4 0,75

1,3

Fuerza alta media

baja

Tolerancias

Las tolerancias, tanto dimensionales, como de fuerzas e incluso dureza del material están definidas en la norma. Estas tolerancias difieren en función del grupo al que pertenecen los muelles, e incluso dentro de cada grupo hay variaciones según el espesor de la pieza. La siguiente tabla nos muestra las tolerancias en cada grupo y en función de los espesores de las piezas:

Espesor del material (mm)Tolerancia en el espesor (mm)Tolerancia en altura sin compresión (mm)Tolerancia en fuerza al 75% del recorido (%)Dureza (HRC)

Grupo 1

0,2 a 0,6 + 0,02- 0,06 + 0,10- 0,05 + 25- 7,5 42 – 52
> 0,6< 1,25

+ 0,03

- 0,09

Grupo 2

1,25 a 2,0 + 0,04- 0,12

+ 0,15

- 0,08

+ 15

- 7,5

> 2,0 a 3,0

+ 0,20

- 0,10

> 3,0 a 3,8

+ 0,30

- 0,15

+ 10

- 5

> 3,8 a 6,0

+ 0,05

- 0,15

Grupo 3

> 6,0 a 14 ± 0,10 ± 0,30

± 5

Diámetro exterior De Diámetro interior Di

Las tolerancias de fabricación del Diámetro exterior (De) y el Diámetro interior (Di) vienen determinadas por el rango de medidas de dichos diámetros. Podemos ver estas tolerancias en la siguiente tabla:

De o Di
Rango en mm

De h12  Tolerancia (mm)

Di h12  Tolerancia (mm)

3 a 6 0 a -0,12 0 a +0,12
> 6 a 10 0 a -0,15 0 a +0,15
> 10 a 18 0 a -0,18 0 a +0,18
> 10 a 18 0 a -0,21 0 a +0,21
> 30 a 50 0 a -0,25 0 a +0,25
> 50 a 80 0 a -0,30 0 a +0,30
> 80 a 120 0 a -0,35 0 a +0,35
> 120 a 180 0 a -0,40 0 a +0,40
> 180 a 250 0 a -0,46 0 a +0,46
> 250 a 315 0 a -0,52 0 a +0,52
> 315 a 400 0 a -0,57 0 a +0,57
> 400 a 500 0 a -0,63 0 a +0,63
> 500 a 600 0 a -0,68 0 a +0,68