Com funcionen els cargols

Parabolts són components fonamentals de la fabricació moderna, àmpliament utilitzats en productes comercials i industrials que van des d'avions de línia fins a eines de jardineria. Tot i que la seva funció pot semblar senzilla, els cargols posseeixen propietats mecàniques i característiques de disseny relativament complexes per aconseguir connexions fiables.

El rendiment pràctic d'un cargol depèn no només del seu ajust dins del forat de muntatge, sinó també d'un conjunt d'especificacions específiques. El tipus de cargol, les dimensions físiques, la densitat del fil, la qualitat del material i els requisits d'estrenyiment són factors crítics per a un muntatge efectiu del cargol. De la mateixa manera, la combinació combinada de femelles i cargols té un impacte significatiu en el conjunt de components i el rendiment global del producte. Un cargol massa llarg pot causar interferències mecàniques, mentre que un cargol amb una resistència a la tracció insuficient pot provocar danys en l'equip. Per tant, entendre com fan la seva funció els cargols pot marcar la diferència entre un projecte reeixit i un de fracassat.

Rosca de cargol

Les rosques són una de les característiques clau d'un cargol. Funcionen basant-se en el principi bàsic d'un pla inclinat embolicat helicoïdalment al voltant de la tija de la fixació. Aquesta hèlix converteix la força de rotació en moviment lineal axial. En girar el cargol, la femella d'acoblament es desplaça per la superfície helicoïdal inclinada. Com més gran sigui el parell de tensió aplicat, més gran serà la força axial que empènyer la femella cap endavant, que estira la tija del cargol i genera una força de subjecció que comprimeix els components units. Els fils amb un pas més fi poden millorar la capacitat d'articulació. Percargols d'alta resistència, el rodatge del fil realitzat després del tractament tèrmic millora encara més la resistència del fil i la resistència a la fatiga.

Forces mecàniques

Apretar un cargol implica diversos tipus de forces mecàniques que mantenen l'articulació muntada segura. Les forces primàries generades durant la instal·lació del cargol es descriuen a continuació:

Força de subjecció:Força de compressió que exerceix el cargol sobre l'articulació per subjectar dos o més components forts junts.

Precàrrega:Es produeix quan les fils s'enganxen i la tija del cargol s'estira durant l'estrenyiment. La precàrrega manté el fil acoblat i bloquejat en posició.

Força de tall:Càrrega transversal que actua perpendicularment a l'eix del cargol. La força de tall pot existir independentment o superposada a la càrrega de tracció.

Força de tracció:Càrrega aplicada al llarg de l'eix longitudinal del cargol, actuant sobre la seva longitud en lloc de la seva secció transversal.

La força de subjecció manté els components units i es determina conjuntament per la precàrrega i la rigidesa de les peces connectades. La separació de la junta i la fallada del cargol es produeixen quan la càrrega de tracció externa compensa completament la precàrrega. En general, una precàrrega més alta produeix una força de subjecció més gran i una unió cargolada més fiable. En condicions de muntatge ideals, les juntes ben ajustades haurien de minimitzar la càrrega directa de cisalla. Les fórmules de càlcul detallades es poden trobar a les referències de disseny de fixació professionals.

Fabricació per al rendiment mecànic

L'American Society for Testing and Materials (ASTM) estableix nombrosos estàndards que regulen les dimensions dels cargols, les matèries primeres i els processos de post-tractament. Els cargols estan disponibles en diverses longituds nominals i configuracions de capçal múltiples, inclosos els estils hexàgons, ovals, plans i de capçal. El rendiment mecànic global d'un cargol es pot avaluar pel seu allargament a la fractura, mentre que la resistència a la fluència defineix el llindar de tensió en què es produeix la deformació plàstica. La resistència a la tracció és sempre superior a la resistència a la fluència. En servei, les càrregues operatives dels cargols han de romandre per sota del límit elàstic. Els cargols amb una gran bretxa entre la resistència a la tracció i el límit elàstic es consideren dúctils; experimenten un allargament plàstic considerable abans de la fractura final.

Hi ha molts tipus de cargols disponibles, com araPerns en T.Es poden fabricar amb una àmplia gamma de materials, entre els quals l'acer és l'opció predominant per a la majoria d'aplicacions d'alta resistència. Els cargols d'acer es classifiquen segons la resistència a la tracció i la resistència a la fluència expressada en Newtons per mil·límetre quadrat (N/mm²). Per exemple, un cargol d'acer de classe 5.8 té una resistència a la tracció nominal d'aproximadament 500 N/mm² i una resistència a la fluència nominal d'aproximadament 400 N/mm². Altres materials de cargol habituals, com ara acer inoxidable resistent a la corrosió, acer aliat i materials compostos, segueixen el mateix sistema de classificació.