La palabra inglesa para Screw es tornillo, que ha cambiado considerablemente de significado en los últimos siglos y, al menos desde 1725, significa "acoplamiento".
Además de conocer el nombre, pasaron miles de años para que se prescribiera que el pequeño tornillo se apretara en el sentido de las agujas del reloj y se aflojara en el sentido contrario.
¿Por qué los tornillos deben apretarse en el sentido de las agujas del reloj?
Los seis tipos más simples de máquinas herramienta son los tornillos, las superficies inclinadas, las palancas, las poleas, las cuñas, las ruedas y los ejes.
El tornillo se encuentra entre las seis máquinas simples, pero no es más que un eje y un plano inclinado que gira a su alrededor. Hoy en día, los tornillos han evolucionado hasta alcanzar tamaños estándar. La forma típica de utilizar los tornillos es apretarlos con un giro en el sentido de las agujas del reloj (en lugar de hacerlo en el sentido contrario para aflojarlos).
Sin embargo, al principio de la invención, los tornillos se fabricaban todos a mano y la finura de los mismos no era uniforme, sino que dependía en gran medida de las preferencias personales del artesano.
A mediados del siglo XX, el ingeniero de la corte francesa Jaques Besson inventó un torno que permitía cortar tornillos y la técnica tardó cien años en difundirse. El inglés Henry Maudsley inventó el torno moderno en 1797, mejorando significativamente la finura de la rosca. A pesar de ello, todavía no existe un estándar uniforme para el tamaño y la elegancia de los tornillos.
Esto cambió en 1841. Joseph Whitworth, el aprendiz de Maudsley, presentó un artículo a la Institución de Ingenieros Municipales en el que pedía la integración del modelo de tornillo. Hizo dos sugerencias:
1. El ángulo de inclinación de la rosca del tornillo debe ser de 55 grados como estándar;
2. Independientemente del diámetro del tornillo, la cantidad de cables por pie debe seguir un estándar determinado.
Aunque el tornillo es pequeño, se necesitan n tipos de máquinas herramienta y n + 1 tipos de dispositivos para fabricarlo en los primeros tiempos, y los primeros tornillos no son fáciles de fabricar porque su proceso de producción "requiere tres herramientas y dos máquinas herramienta". Para resolver el problema común de fabricación británico, el estadounidense William Sellers inventó una rosca de talón plano y parte superior plana en 1864, un pequeño cambio que hizo que la fabricación de tornillos solo necesitara una herramienta y una máquina herramienta. Más rápido, más simple y más barato.
Las roscas de Seller se hicieron populares en los Estados Unidos y pronto se convirtieron en el estándar para las compañías ferroviarias estadounidenses.
Las roscas de Seller se hicieron populares en los Estados Unidos y pronto se convirtieron en el estándar para las compañías ferroviarias estadounidenses.
Las principales variables del proceso de apriete:
(1) Par (T): el par de apriete aplicado, en Nm (Nm);
(2) Fuerza de sujeción (F): el tamaño real de sujeción axial (presión) entre los cuerpos de conexión, unidad de ganado (N);
(3) Coeficiente de fricción (U): coeficiente de torsión consumido por la cabeza del perno, par de roscas, etc.;
(4) Ángulo de rotación (A): En función de un par específico, el perno produce un cierto alargamiento axial o el ángulo de rosca que la conexión necesita para girar por compresión.
1. Método de control de par
Definición:Un método de control que detiene inmediatamente el apriete cuando el par de apriete alcanza un par de control establecido específico.
Ventajas:El sistema de control es sencillo y es fácil comprobar la calidad del apriete con un transductor de torsión o una llave dinamométrica de alta precisión.
Desventajas:La precisión del control no es alta (error de precarga ± aproximadamente 25%) y no puede aprovechar completamente el potencial del material.
2. Método de control del ángulo de torsión
Definición:Primero, atornille el perno a un pequeño torque y luego, desde este punto, atornille con un método de control de ángulo específico.
Ventajas:La precisión de la fuerza de precarga axial del perno es alta (±15%), puede obtener una precarga axial considerable y el valor puede concentrarse alrededor del valor promedio.
Desventajas:El sistema de control es más complicado para medir dos parámetros, el torque y el ángulo; además, no es fácil para el departamento de inspección de calidad encontrar un método apropiado para verificar los resultados del apriete.
3. Método de control del punto de fluencia
Definición:Un método para dejar de apretar un perno después de haberlo estirado hasta el punto de fluencia.
Ventajas:La precisión de apriete es muy alta y puede controlar el error de precarga dentro de ±8%, pero su precisión depende principalmente de la resistencia al rendimiento del perno en sí.
Desventajas:El proceso de apriete requiere un cálculo y una evaluación dinámicos y continuos de la pendiente de la curva de torsión y ángulo, y la velocidad de cálculo y en tiempo real del sistema de control tiene altos requisitos.