Caragol (enginyeria)

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Caragols en una gran varietat de tipus i mides per a diferents propòsits. Un quart de dòlar (diàmetre de 24 mm) per veure'n l'escala.

Un caragol, cargol, vis o pern és un element mecànic utilitzat per fer una unió desmuntable de peces diferents. Bàsicament és un cilindre amb rosca helicoïdal i cap, freqüentment acompanyat de la corresponent rosca.[1]

El caragol és un operador que deriva directament del plànol inclinat i sempre treballa associat a un orifici roscat.[2] Els caragols permeten que les peces que hi són subjectes puguin ser desmuntades quan l'ocasió ho requereixi.

Caragols d'un ordinador

Taula de continguts

Història[modifica | modifica el codi]

El senyor Joseph Whitworth

Els primers antecedents de la utilització de rosques es remunten al caragol d'Arquímedes, desenvolupat pel savi grec als voltants del 300 a. C., i s'usava extensament ja en aquella època a la vall del Nil per a l'elevació d'aigua.[3][4]

El caragol va ser descrit posteriorment pel matemàtic grec Arquites de Tàrent.[5] En el segle I aC, es feien servir caragols de fusta per tota la Mediterrània en dispositius de premses d'oli i vi.[4] Els caragols de ferro realitzats pels artesans del material no arribaran a Europa fins l'any 1400.[6]

Durant l'Edat Mitjana, i posteriorment, un mètode de turment anomenat "les empulgueres" consistia a col·locar els polzes de la persona per torturar entre dos suports per a picar els dits de l'individu, girant una manivel·la que feia girar una mena de rosca sobre un caragol per a apropar els suports entre si, amb el dit enmig.[6][4]

Durant el Renaixement les rosques es comencen a usar com a elements de fixació en rellotges, màquines de guerra i en altres construccions mecàniques diverses.[4] Leonardo da Vinci en aquell temps desenvolupa mètodes per al tallat de rosques.[6]

Durant el segle XVI van sorgir els caragols de fusta, els quals comencen a aplicar-se en màquines de guerra i altres artilugis mecànics, llavors no hi havia ni caragols ni rosques iguals, ja que eren fabricats de forma artesanal i variaven tant en grandària com en diàmetre de la rosca, així com la seva separació.[6][4]

Un torn del 1871.

En el 1744, s'inventa la clau de fuster, el precursor del primer tornavís simple. Els primers tornavisos van aparèixer al voltant del 1800. Al voltant de l'any 1770, el creador d'instruments anglès Jesse Ramsden (1735-1800) va inventar el primer torn per tallar caragols.[4] L'enginyer britànic Henry Maudslay (1771-1831) va patentar un torn al 1797; una màquina semblant que també va patentar David Wilkinson als Estats Units al 1798. Aquestes màquines van provocar un gran avanç en la producció en massa.[6][4]

El desenvolupament del torn (1840-1870) va reduir dràsticament el cost per unitat gràcies al control de la màquina. Va ser fins a la Revolució industrial quan, amb l'arribada de les màquines es va començar a produir en gran escala, però va continuar el problema que les mesures eren totes diferents, ja que no existia una estandarització en la mètrica de de la seva fabricació.[6][4]

El 1841, l'enginyer anglès Joseph Whitworth va definir la rosca que porta el seu nom, William Sellers va fer el mateix als Estats Units a l'any 1864.[4] Aquesta situació es perllongà fins 1946, quan l'organització ISO defineix el sistema de rosca mètrica, adoptat actualment a pràcticament tots els països. Als EUA se segueix utilitzant la norma de la (Society of Automotive Engineers, SAE).[6][4]

La rosca mètrica té una secció triangular formant un angle de 60º i cap una mica truncat per a facilitar l'engreix.[4]

Característiques dels caragols[modifica | modifica el codi]

Part de la sèrie sobre
Tipus de cargols
Screw Head - Slotted.svg
Pla (entall)
Screw Head - Phillips.svg
Phillips
PH
Screw Head - Pozidrive.svg
Pozidriv
PZ
Screw Head - Square External.svg
Quadrat
Screw Head - Robertson.svg
Robertson (quadrat)
Screw Head - Hex External.svg
Allen
Screw Head - Hex Socket.svg
Hexagonal (Allen)
Screw Head - Torx.svg
Torx
T & TX
Screw Head - Torx Tamperproof.svg
Torx seguretat
TR
Screw Head - Tri-wing.svg
Tri-Wing
Screw Head - Torq-set.svg
Torq
Screw Head - Spanner.svg
Ulls de serp
Screw Head - Triple Square.svg
Triple quadrat
XZN
Screw Head - Polydrive.svg
clau Poly
Screw Head - One-way Clutch.svg
Un-sentit
Screw Head - Spline.svg
clau Spline
Screw Head - Double Hex.svg
Doble hex
Screw Head - Bristol.svg
Bristol
Pentalobular.svg
Pentalobular

Els caragols els defineixen les següents característiques:

  • Diàmetre exterior de la canya: en el sistema mètric s'expressa en mm i en el sistema anglès en fraccions de polzada.
  • Tipus de rosca: (Mètrica, Whitworth, SAE, etc.) Les rosques poden ser exteriors o mascles (caragols) o bé interiors o femelles (femelles), havent de ser les seves magnituds coherents perquè ambdós elements puguin caragolar.
  • Pas de la rosca: distància que hi ha entre dues crestes successives, en el sistema mètric s'expressa en mm i en el sistema anglès pel nombre de fils que hi ha a una polzada.
  • Sentit de la rosca (esquerra o dreta): en els caragols pràcticament és tota a dretes, però alguns eixos de màquines tenen alguna vegada rosca a esquerra. Els caragols de les rodes dels vehicles industrials tenen rosques de diferent sentit en els caragols de les rodes de la dreta (a dretes) que en els de l'esquerra (a l'esquerra). Això és degut al fet que d'aquesta manera els caragols tendeixen a caragolar quan les rodes giren en el sentit de la marxa.
  • Material constituent i resistència mecànica que tenen: llevat d'excepcions la major part de caragols són d'acer de diferents qualitats i resistència mecànica, per a fusta s'utilitzen molts caragols de llautó.
  • Longitud de la canya: és variable.
  • Tipus de cap: en estrella o phillips, bristol, de pala i alguns d'altres especials.
  • Tolerància i qualitat de la rosca

Unions caragolades[modifica | modifica el codi]

La unió caragolada és una forma d’unir peces amb la particularitat que és desmuntable, a més ho fa de forma segura, econòmica i permet unir peces de poc gruix. La unió caragolada està formada pels elements: caragol, femella, peces a unir, juntura; i té la funció d’unir les peces i mantenir-les unides suportant l’acció de les forces separadores. La força separadora que tendeix a separar les peces unides pot ser: axial (en la direcció de l’eix del caragol), transversal (perpendicular a la direcció del caragol) o una combinació d’aquestes dues.

Fallada d'una unió caragolada[modifica | modifica el codi]

La fallada de la unió caragolada pot ser degut a:

  • ruptura del caragol
  • trencament de les peces unides
  • obertura de la junta (per descaragolament, per deformació elàstica)

Descaragolament d'una unió caragolada[modifica | modifica el codi]

En el muntatge d’una unió caragolada s’aplica una tensió prèvia, és a dir, es colla. Aquesta acció de collada origina forces d’acció-reacció tant a les peces unides, com al sistema caragol-femella. El caragol rep un esforç de tracció, tendeix a allargar-se. Contràriament les peces unides es comprimeixen i tendeixen a escurçar-se. Per tant el sistema pateix per un a banda la força de muntatge (creada durant el procés de collar) i la força separadora que vol descomprimir les peces unides.

La força de tracció que pateix el sistema caragol-femella es transmet a causa dels filets de la rosca i degut a la geometria inclinada de l’hèlix apareix un parell de descaragolament. Si no hi hagués fregament entre el caragol i la femella, la força de tracció arribaria a descaragolar la femella. Per tant, el parell de retenció (resistència al descaragolament) l’origina el fregament als filets.

Tot i així pot existir descaragolament degut a:

  • Assentament: la força de contacte entre filets disminueix, no hi ha retenció i es descaragola.
  • Vibracions: si les peces que actuen sobre les peces unides fluctuen, en certs instants les peces estan més comprimides (s’escurcen més), la femella no queda retinguda i es descaragola.
  • Dilatació tèrmica diferent del caragol i de les peces unides. Si el caragol es dilata més que les peces unides, la femella no queda retinguda i es descaragola.

Assegurament contra el descaragolament[modifica | modifica el codi]

La força de reacció elàstica de les peces unides és proporcional a la seva deformació elàstica. Mentre es mantingui aquesta força, hi haurà contacte entre els filets i per tant, autoretenció. No hi haurà perill de descaragolament. Però les peces unides tenen una rigidesa molt gran, per tant, la seva deformació elàstica és molt petita (dècimes de mil·límetre). Cal prevenir un possible descaragolament amb algun sistema d’assegurament. El més recomanable és dissenyar una unió sòlida i collar-la fins un valor pròxim al límit. Si la unió no pot ser sòlida degut a vibracions o a canvis de temperatura, és necessari col·locar elements addicionals d’assegurament contra el descaragolament. Aquests es classifiquen en els següents tipus:

  • dispositius generadors de força axial
  • dispositius generadors de força radial
  • femelles amb filets autotensats
  • dispositius de seguretat absoluta

Marta.Blanch.89 (disc.) 12:25, 12 juny 2011 (CEST)Marta.Blanch.89Marta.Blanch.89 (disc.) 12:25, 12 juny 2011 (CEST)

Tipus de caragols[modifica | modifica el codi]

El terme caragol s'utilitza generalment en forma genèrica, són moltes les varietats de materials, tipus i mides que existeixen. Una primera classificació pot ser la següent: [7]

  • Caragols de mitjana estella
  • Caragols de borderline (per referència amb el seu autor)
  • Caragols de fusta encara que més conegut com a silly (pel seu autor)
  • Caragols de rosques dodecàedre
  • Barnilles roscades d'1m de longitud

Caragols per a fusta[modifica | modifica el codi]

Caragol amb rosca per a fusta

Els caragols per a fusta, reben el nom de vis per fusta, la mida i la qualitat està regulat per la Norma DIN-97, tenen una rosca que ocupa 3/4 de la longitud de l'espiga. Poden ser d'acer dolç, inoxidable, llautó, coure, bronze, alumini i poden estar galvanitzats, niquelats, etc.

Aquest tipus de caragol s'estreny a la punta com una forma d'anar obrint camí a mesura que s'insereix per facilitar el autoenrosct, perquè no és necessari fer un forat previ, el filet és afilat i tallant. Normalment es caragolen amb tornavís elèctric o manual.

Els seus caps poden ser plans, ovals o arrodonits; cadascú complirà una funció específica.

  • Cap pla: s'usa en fusteria, en general, on cal deixar el cap del caragol submergida o a ras amb la superfície.
  • Cap oval: la porció inferior del cap té una forma que li permet enfonsar-se en la superfície i deixar sobresortint només la part superior arrodonida. Són més fàcils per treure i tenen millor presentació que els de cap pla. S'usen per fixació d'elements metàl·lics, com a eines o xapes de picaportes.
  • Cap arrodonit: s'usa per a fixar peces massa primes com per permetre que el caragol s'enfonsi en elles; també per unir parts que requeriran arandeles. En general es fan servir per funcions similars als de cap oval, però en forats sense rosca previa. Aquest tipus de caragol és molt fàcil de treure.

Els diferents tipus de cap poden tenir:

  • Cap fresada (ranura recta): tenen les ranures rectes tradicionals.
  • Cap Phillips: tenen ranures en forma de creu per minimitzar la possibilitat que el tornavís llisqui.
  • Cap tipus Allen: amb un forat hexagonal, per encaixar una clau Allen.
  • Cap torxa: amb un forat al cap en forma d'estrella de disseny exclusiu torxa.

Les característiques que defineixen els caragols de fusta són: Tipus de cap, material constituent, diàmetre de la canya i longitud.

Caragols tirafons per a parets i fusta DIN-571[modifica | modifica el codi]

Hi ha una varietat de caragols que són més gruixuts que els clàssics de fusta, que es diuen tirafons' i s'utilitzen molt per a caragolar els suports d'elements pesants que vagin penjats en les parets dels edificis, com per exemple, tendals, aparells d'aire condicionat, etc. En aquests casos es perfora la paret al diàmetre del caragol triat, i s'insereix un tac de plàstic a continuació es caragola el caragol que rosca a pressió el tac de plàstic i així queda subjecte molt fort el suport. També s'utilitza per al caragolat de la fusta de grans embalatges per exemple. Aquests caragols tenen el cap hexagonal i una gamma de M5 a M12.

Autorroscants i autoperforants per a xapes metàl·liques i fustes dures[modifica | modifica el codi]

Diferents tipus de cap de caragols de xapa
Caragol autoroscant

Ambdós tipus de caragols poden obrir el seu propi camí. Es fabriquen en una àmplia varietat de formes especials. Se selecciona l'adequat atenent al tipus de treball que realitzarà i el material en el qual ho emprarà.

Els 'autorroscants' tenen la major part de la seva canya cilíndrica i l'extrem en forma cònica. De cap pla, oval, arrodonida o chata. La rosca és prima, amb el seu fons pla, perquè la planxa s'allotgi en ell. S'usen en làmines o perfils metàl·lics, perquè permeten unir metall amb fusta, metall amb metall, metall amb plàstic o amb altres materials. Aquests caragols són completament tractats (des de la punta fins al cap) i les seves vores són més afilats que el dels caragols per a fusta.

Els 'autoperforants' la seva punta és una broca, el que evita haver de fer perforacions guies per a instal·lar-los. S'usen per a metalls més pesants: van tallant una rosca per davant de la peça principal del caragol.

Les dimensions, tipus de cap i qualitat estan regulats per Normes DIN.

Caragols de rosca cilíndrica per a unions metàl·liques[modifica | modifica el codi]

caragol cap Allen DIN 912

Per a la unió de peces metàl·liques s'utilitzen caragols amb rosca triangular que poden ser caragolats en un forat cec o en una rosca amb arandel·la en un forat passant.

Aquest tipus de caragols és el qual s'utilitza normalment en les màquines i el més important que es requereix dels mateixos és que suportin bé els esforços als quals estan sotmesos i que no s'afluixin durant el funcionament de la màquina on estan inserits.

El destacable d'aquests caragols és el sistema de rosca i el tipus de cap que tinguin ja que hi ha variacions d'uns sistemes a uns altres. Pel sistema de rosca els més usats són els següents

  • Rosca mètrica de pas normal o pas fi
  • Rosca anglesa Whitworth de pas normal o fi
  • Rosca americana SAE

Pel tipus de cap que tinguin els més usats són els següents:

  • Cap hexagonal .Tipus DIN 933 i DIN 931
  • Cap Allen .Tipus DIN 912
  • Cap avellanada DIN 63
  • Cap cilíndrica DIN 84
  • Cap Torx

Característiques de la rosca mètrica[modifica | modifica el codi]

Esquema gràfic d'un acoblament de caragol i rosca mètrica

La rosca mètrica està basada en el Sistema Internacional SI i és una de les rosques més utilitzades en l'assemblatge de peces mecàniques. El joc que té en els vèrtexs de l'acoblament entre el caragol i la rosca permet el greixat. Les dades constructives d'aquesta rosca són els següents:

  • La secció del filet és un triangle equilàter l'angle del qual val 60º
  • El fons de la rosca és arrodonit i la cresta de la rosca lleument truncada
  • El costat del triangle és igual al pas
  • L'angle que forma el filet és de 60º
  • Pas és la distància entre dos punts homòlegs. Exemple: entre les crestes contigües.
  • El seu diàmetre exterior i l'avanç es mesuren en mil·límetres, sent l'avanç la longitud que avança en direcció axial el caragol en una volta completa.
  • S'expressa de la següent forma: exemple: M24 x 2 x 60. La M significa rosca mètrica, 24 significa el valor del diàmetre exterior en mm, 2 significa el pas en mm i 60 significa la longitud de la rosca en mm.

Característiques de la rosca Whitworth[modifica | modifica el codi]

Caragol amb mostres d'òxid

La primera persona que va crear un tipus de rosca normalitzada, aproximadament sobre 1841 va ser l'enginyer mecànic anglès Sir Joseph Whitworth

El sistema de rosques Whitworth encara s'utilitza, per a reparar la vella maquinària i té un filet de rosca més gruixut que el filet de rosca mètric.

El sistema Whitworth va ser un estàndard britànic, abreviat a BSW (BS 84:1956) i el filete de rosca fi estàndard britànic (BSF) va ser introduït en 1908 perquè el fil de rosca de Whitworth resultava gruixut per a alguns usos.

L'angle del fil de rosca és de 55° en comptes dels 60º que té la rosca mètrica la profunditat i el grossor del filet de rosca variava amb el diàmetre del caragol (és a dir, com més gruixut és el pern, més gruixut és el filet de rosca).

En aquest sistema de rosques el pas es considera com el nombre de filetes que hi ha per polzada, i el diàmetre s'expressa en fraccions de polzada. (Exemple 1/4", 5/16")

Característiques de la rosca estàndard nord-americana SAE UNF[modifica | modifica el codi]

Els Estats Units tenen el seu propi sistema de rosques, generalment cridat l'estàndard unificat del fil de rosca UNF, que també s'utilitza extensivament al Canadà i en la majoria dels altres països al voltant del món.

Almenys 85% dels caragol del món es dimensionen a les dimensions unificades del fil de rosca, i la selecció més gran de les grandàries i dels materials de caragols es troba regulat per aquest tipus estàndard (font: Revisió de caragol del món, premsa industrial, 2006).

Una versió d'aquest estàndard, anomenada SAE, va ser utilitzada en la indústria d'automòbil nord-americana. El SAE encara és associat a les dimensions en polzades, tot i que la indústria automotriu dels EUA (i altres Indústries Pesades que usen el sistema SAE) han convertit gradualment als caragols mètrics ISO, a partir dels anys 70 cap avant, perquè la producció de peces i la comercialització de producte globals afavoreixen l'estandarització internacional.

No obstant això, tots els automòbils venuts al voltant del món contenen els caragols mètrics (els muntatges de motor) i imperials (per exemple, les rosques de l'estiró, els sensors de l'oxigen, les peces elèctriques internes dels assemblatges, els caragols del cos, dels llums, del maneig, del fre i de la suspensió).

Els caragols de màquina es descriuen com 0-80, 2-56, 3-48, 4-40, 5-40, 6-32, 8-32, 10-32, 10-24, etc. fins a la grandària 16. El primer nombre es pot traduir a un diàmetre, el segon és el nombre de fils de rosca per polzada. Hi ha un fil de rosca gruixut i un fil de rosca fi per a cada grandària, el fil de rosca fi que és preferit en materials fins o quan es desitja la seva força lleument major.

Les grandàries 1/4" diàmetre i més gran s'assenyalen com 1/4" - 20, 1/4" - 28, etc. el primer nombre que dóna el diàmetre en polzades i el segon nombre que indica la quantitat de fils de rosca per polzada. La majoria de les grandàries del fil de rosca són disponibles en UNC o UC (fil de rosca gruixut unificat, l'exemple 1/4 " - 20) o UNF (exemple 1/4 " - 28 UNF o UNEF).

Roscats[modifica | modifica el codi]

Nomenclatura[modifica | modifica el codi]

Els roscats poden ser exteriors o mascles o bé interiors o femelles, les magnituds han de coincidir perquè es puguin enroscar.

Roscat Exterior o Mascle Roscat Interior o Femella
1 Fons o Base Cresta o Vèrtex
2 Cresta o Vèrtex Fons o Base
3 Costat Costat
4 Diàmetre del nucli Diàmetre del nucli
5 Diàmetre exterior Diàmetre interior
6
Profunditat de la rosca
7
Pas

Parts del cargol

Entrades o filets

Sentit de la rosca[modifica | modifica el codi]

En funció del moviment relatiu entre el caragol i la torca, existeixen caragols (i rosques) a dretes que són els que en girar-los en el sentit contrari al de las agulles del rellotge surten de la rosca i es desenrosquen (a), i a esquerres, que són els que en girar el caragol en el sentit contrari al de les agulles del rellotge, entra a la rosca enroscant-se (c). Normalment es fan anar rosques a dretes.

ROSQUES NORMALITZADES. TIPUS I DESIGNACIÓ

  • Rosca triangular.
    • Mètrica: M Ø (diàmetre exterior de la rosca Ø en mil·límetres).
    • Mètrica fina: M Øxp (pas p en mm).
    • Whitworth: Ø" (diàmetre exterior de la rosca Ø en polzades).
    • Whitworth fina: W Øxp (pas p en polzades).
    • Whitworth de tub: R Ø" (diàmetre nominal del tub Ø en polzades).
  • Rosca trapezoïdal: Tr &Oslashxp (diàmetre exterior de la rosca &Oslash i pas p en mm).
  • Rosca rodona: Rd &Oslashxp (diàmetre exterior de la rosca &Oslash i pas p en polzades).

Usos[modifica | modifica el codi]

Els roscats triangulars s'usen en caragols de fixació; si es talla la punta es facilita les operacions de desmuntatge, però per contra disminueix l'estanqueïtat de la unió. Els roscats fins (amb pas menor del normal) s'usen quan la longitud de la unió atornillada es petita, per exemple en unions de parets primes de tubs; també es poden utilitzar quan es vol evitar l'afluixament de la unió, ja que el major nombre de filets de contacte entre el caragol i la rosca incrementa el fregament.

Per a l'enroscat de tubs s'utilitzen els anomenats roscats de gas derivats del sistema Witworth, caracteritzats per una elevada estanqueïtat (el filet no està tallat) i una relació profunditat/diàmetre petita per a no debilitar la paret del tub.

Per a caragols de transmissió s'usen roscats trapezoïdals simètrics o en forma de dent de serra en aquells casos en els que la força aplicada tingui un sol sentit.

Els roscats rodons, malgrat les seves bones qualitats mecàniques s'usen poc degut a la seva dificultat de fabricació, i és clar, elevat preu. S'usa en aplicacions en els que la unió hagi de suportar impactes.

Dibuixos de rosques[modifica | modifica el codi]

Dibuixos de rosques

Caps de caragols (tipus)[modifica | modifica el codi]

El disseny dels caps dels caragols respon, en general, a dues necessitats: d'una banda, aconseguir la superfície de suport adequada per a l'eina d'estrenyi de forma tal que es pugui aconseguir la força necessària sense que el cap es trenqui o deforme. Per un altre, necessitats de seguretat impliquen (fins i tot en reglaments oficials d'obligat compliment) que certs dispositius requereixin eines especials per a l'obertura, el que exigeix que el caragol (si aquest és el mitjà triat per a assegurar el tancament) no pugui desenroscarse amb un destornillador convencional, dificultant així que personal no autoritzat accedeixi a l'interior.

Caps de cargols

Així, es tenen caps de distintes formes: hexagonal (a), rodona (b), cilíndrica (d, g), avellanada (c, i, f); combinades amb distints sistemes d'estrenyament: hexagonal (a) o quadrada per a \clau anglesa, ranura o entalla (b, c, d) i Phillips (f) per a tornavís, forat hexagonal (i) per a clau Allen, moletellat (g) per a estrenyi manual, etc.

Caragols comercials de cap hexagonal[modifica | modifica el codi]

Clau de boques fixes
Article principal: Clau (estri)

A partir de determinats diàmetres, el normal és que el cap dels caragols comercials sigui hexagonal, principalment els quals enrosquen en peces metàl·liques o en la seva corresponent rosca. Hi ha diversos tipus de caragols comercials de cap hexagonal fabricats segons normes DIN que difereixen uns d'uns altres en la longitud de la rosca que tenen les seves canyes.[8]

Caragols comercials amb cap Allen[modifica | modifica el codi]

Joc de claus Allen
Article principal: Clau Allen

Igual que amb els caps hexagonals hi ha diversos models de caragols amb cap Allen tots ells normalitzats segons les normes DIN corresponent. Els caragols amb cap hexagonal s'utilitzen principalment quan es desitgen superfícies llises i les forces d'estrenyament no són molt elevades.[9]

Caragols per a estrenyiment amb tornavís[modifica | modifica el codi]

Article principal: Tornavís
Tornavís elèctric

Amb els moderns tornavisos elèctrics i pneumàtics que existeixen l'ús de caragols d'autorroscat s'utilitza molt en els diversos tipus de fusteria tant de fusta com metàl·lica ja que és un sistema ràpid d'encaragolat. En l'encaragolat de peces metàl·liques s'utilitza menys perquè el parell d'estrenyiment que s'exerceix és baix i està exposat al fet que s'afluixi durant el funcionament de la màquina.

Caragol de banc

Fabricació de caragols[modifica | modifica el codi]

Els caragols són elements presents en gairebé tots els camps de construccions metàl·liques, de fusta o d'altres activitats, per això hi ha molts tipus, mides, i processos de fabricació.

Des del punt de vista de la utilització es poden citar els següents tipus de caragols.

  • Caragols per a usos generals
  • Caragols de miniatura
  • Caragols d'alta resistència
  • Caragols inviolables
  • Caragols de precisió
  • Caragols grans o especials
  • Caragols de titani

Caragols per a usos generals[modifica | modifica el codi]

Caragol qualitat 8.8

La producció actual de caragoleria està molt automatitzada tant pel que fa a l'estampació del cap com a la laminació de la rosca. Per tant és fàcil trobar en els establiments especialitzats el caragol que es necessiti, sempre que estigui dintre de la gamma normal de fabricació.

Els caragols normals diferencien la seva qualitat en funció de la resistència mecànica que tenen. La Norma (EN ISO 898-1) estableix el següent codi de qualitats 4.6, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8, 10.9 i 12.9. Els fabricants estan obligats a estampar en el cap dels caragols la qualitat a la qual pertanyen.

Quant a dimensions totes estan normalitzades per normes DIN, i les grandàries disponibles, en rosca mètrica per exemple amb cap hexagonal oscil·la entre M3 i M30, la longitud dels caragols estàndard és variable en un graó de 5 mm, des d'un mínim a un màxim segons sigui el seu diàmetre. No obstant això si fos necessari disposar de forma esporàdica de caragols de més longitud, es fabriquen unes varetes roscades de 1 m de longitud, on és possible tallar a la longitud que es desitgi obtenir i amb una fixació de dues rosques pels extrems realitzar la fixació que es desitgi.

Caragols de miniatura[modifica | modifica el codi]

Joc de tornavisos de precisió

Amb el desenvolupament de components electrònics cada vegada més petits ha estat necessari desenvolupar i fabricar caragoleria especialment petita, aquest tipus de caragols es caracteritza per ser autorroscant en matèries toves tals com plàstics, i el seu cap és adaptada per a ser accionats per tornavisos molt petits i de precisió, el material d'aquests caragols pot ser d'acer inoxidable, acer normal o llautó.

Caragols d'alta resistència[modifica | modifica el codi]

Els caragols d'alta resistència es designen per les lletres TR, seguides del diàmetre de la canya i la longitud del plançó, separats pel signe x; seguirà el tipus d'acer del que estan construïts Les rosques es designaran amb les lletres MR, el diàmetre nominal i el tipus de l'acer.

Les característiques de l'acer utilitzat per a la fabricació dels caragols i rosques definits com d'alta resistència estan normalitzades.

El fabricant d'aquest tipus des veu obligat a lliurar un certificat de garantia pel que no es fa necessari els assajos de recepció, llevat que el Plec de Prescripcions Tècniques Particulars els imposi.

Els caragols d'alta resistència duran en el cap, marcades en relleu, les lletres TR, la designació del tipus d'acer, i el nom o signe de la marca registrada del fabricador.

Sobre una de les seves bases, les rosques d'alta resistència duran, marcades en relleu, les lletres MR, la designació del tipus d'acer, i el nom de la marca registrada del fabricador.[10]

Alternativament, amb l'aparició dels Eurocodis en els últims anys, la nomenclatura de caragols d'Alta Resistència sense pretensar ha passat a ser Mètrica longitud classe de resistència, on la classe es compon de dos nombres separats per un punt. El segon d'ells indica el valor nominal del límit de trencament per 100 (fub) en MPa, i el producte dels mateixos per 10 el valor nominal del límit elàstic (fyb) en MPa.

Per exemple, M18x120 10.9 indica un caragol d'alta resistència mètrica 18, longitud nominal 120 mm, límit de trencament 1000 MPa i límit elàstic 900 MPa.

Altres exemples de classes de resistència normalitzats són 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8, 10.9, 12.9

Caragols de precisió[modifica | modifica el codi]

Els caragols de precisió s'instal·len quan les pressions, esforços i velocitats dels processos exigeixen unions més fortes i caragols més fiables que evitin fallades que puguin desencadenar una avaria en la màquina o estructura on van instal·lat.

Aquests caragols es caracteritzen per tenir una resistència extra als esforços de tracció i fatiga. La resistència mitja que poden tenir aquests caragols és de 1300 N/mm² enfront dels 1220 N/mm² que tenen els de la gamma ordinària.

Aquesta gran resistència possibilita el muntatge de caragols de dimensions més petites o menys caragols, estalviant espai, material i temps.

El perfil del filet d'aquests caragols és arrodonit eliminant la punta V aguda que és la causa principal de la fallada de molts caragols.[11]

Caragols inviolables[modifica | modifica el codi]

Caragol de grans dimensions

Els caragols inviolables són un tipus de caragoleria especial que una vegada encaragolats en el lloc corresponent ja és impossible llevar-los, llevat que es forcin i trenquin. Això és gràcies al disseny que té el cap que és inclinada en el seu interior, de forma tal que si s'intenta afluixar surt la clau sense aconseguir-ho. Són caragols anomenats antivandàlics i són molt utilitzats en treballs de manyeria que van amb accés als carrers o llocs on poguessin actuar persones amb males idees. Igual que es fabriquen caragols inviolables també es fabriquen rosques inviolables. Les normes d'aquests caragols de rosca mètrica corresponen a la ISO-7380 i ISO-7991 i es fabriquen amb cap Allen i amb cap Torx.[12]

També s'utilitzen alguns als quals se'ls acobla un segell al capdavant, impedint introduir una clau per a afluixar-ho. Aquests caragols es venen amb el seu tapa corresponent, i solen ser para clau Allen. Com solució temporal o improvisada, es poden introduir a cop de martell uns plomets rodons de pesca en el mateix lloc.

Caragols grans o especials[modifica | modifica el codi]

Article principal: Pern d'ancoratge

Amb les tecnologies modernes actuals és possible fabricar aquells caragols que per les seves dimensions se surtin de la producció estàndard. Per a aquests casos sempre s'ha d'actuar d'acord a les especificacions tècniques que tingui el caragol que es desitja fabricar, grandària, material, qualitat, etc.

Caragols de titani[modifica | modifica el codi]

  • Titani quirúrgic: una de les millors propietats que té el titani és que no és tòxic en contacte amb l'organisme de les persones, la qual cosa, unit a les seves qualitats mecàniques de duresa, poc pes i resistència mecànica, han fet possible una gran quantitat d'aplicacions de gran utilitat com pròtesi articulessis, implants dentals, components per a la fabricació de vàlvules cardíaques i marcapassos, claus o plaques d'osteosíntesi per a la recuperació de fractures òssies, a més de molts altres productes.
Un dels elements imprescindibles per a moltes de les aplicacions quirúrgiques del titani és poder disposar de tota la gamma de caragols que puguin ser necessaris d'acord amb l'aplicació requerida.
El titani des que es va començar a utilitzar en el tractament de les fractures i en ortopèdia no es coneix a la data cap cas d'incompatibilitat reportat conegut.
L'aliatge de titani més empleada en aquest camp conté alumini i vanadi segons la composició: Ti6Al4V. L'alumini incrementa la temperatura de la transformació entre les fases alfa i beta. El vanadi disminueix aquesta temperatura. L'aliatge pot ser ben soldada. Té alta tenacitat.[13]
  • Caragols de titani d'alta resistència mecànica: La indústria aeronàutica utilitza una gran quantitat de caragols de titani i requereix d'ells una gran qualitat i alta resistència mecànica. L'aliatge grau 5-CA -Tu6A el4V- compleix amb tals exigències tècniques. Alguns d'aquests caragols es fabriquen amb recobriment de lubricant de pel·lícula sòlida MoS2 (bisulfur de molibdè).
  • Caragols de titani per a motocicletes, bicicletes i elements de hobby. Aquests caragols milloren l'aspecte i les prestacions dels d'acer i els usuaris aprecien els colorejats que tenen (or, blau, negre, etc.), obtinguts per processos d'anoditzat.
  • Caragols de titani per a ús industrial: En aquest cas la propietat que es busca en el caragol o peça sol·licitada és principalment la seva resistència a l'atac de tot tipus d'àcids.[14]

Tractaments tèrmics dels caragols[modifica | modifica el codi]

La pràctica totalitat de caragols que es fabriquen són d'acer. El procés industrial de fabricació de caragols mitjançant estampació i laminació, requereix l'ús d'acer de gran ductilitat, és a dir amb poc contingut de carboni. Aquesta particularitat, fa que els caragols de menor resistència, 4.6,5.6, 5.8 i 6.8 no rebin tractament tèrmic d'enduriment.

Per a fabricar caragols més resistents de qualitats 8.8 i 10.9, l'empresa productora d'acer SIDENOR,[15] per exemple, produeix un acer creat ex professo per a caragoleria denominat DUCTIL 80 i DUCTIL 100 que es caracteritza per ser pretractat abans del procés de fabricació dels caragols, gràcies que la seva composició química permet que segueixi sent dúctil encara que ja tingui més resistència mecànica, possibilitant la seva la fabricació de caragols en fred.

La composició química del denominat DUCTIL 80 és la següent:

C(.06/.08), Mn(1.30/1.80), Si(.20/.40), Cr(,20/.50), Ti(.20/.40)Nb(.03/.05)

Amb aquest contingut tan baix de C permet mantenir la ductilidad malgrat la seva duresa, amb el contingut de Mn i Si s'aconsegueix templabilitat a baix cost i amb el Nb es manté el control de grandària del gra a alta temperatura.

Composició semblant té l'acer denominat DUCTIL 100 encara que en aquest acer el contingut de C passa a ser de (.05/.20) per a elevar la seva resistència mecànica.

Per a la fabricació de caargols de gran resistència s'utilitza acer que permeti el temperi després d'un tractament de cementació o nitruració.

Tractaments superficials anticorrosius dels caragols[modifica | modifica el codi]

Selecció de caragols cincats i pavonats

L'acer és el metall més emprat en la fabricació de caragols. Satisfà la major part de les demandes de les principals indústries en termes de qualitat tècnica i econòmica per a determinats usos. No obstant això, existeixen una sèrie de limitacions. Per exemple, els acers comuns no són molt resistents a la corrosió. Generalment, la funció dels caragols forma part del suporti de la càrrega, pel que una exposició perllongada pot donar lloc a danys en la integritat de l'estructura amb el consegüent cost de reparació o substitució. A més molts caargols treballen a la intempèrie.

Per a situacions de major protecció anticorrosiva s'utilitza caragoleria fabricada amb acer inoxidable que lògicament és més cara, i fins i tot per a casos més específics es fabriquen caraagols de titani la resistència dels quals anticorrosiva és gairebé total.

Galvanitzat[modifica | modifica el codi]

El galvanitzat o zincat electrolític és un dels mètodes que s'utilitzen per a millorar la resistència a la corrosió dels caragols, mitjançant un petit recobriment sobre la superfície. El galvanizat permet el recobriment dels caragols mitjançant la seva immersió en un bany de zinc fos. Aquesta tècnica consisteix a dipositar sobre la peça una capa de zinc mitjançant corrent continu a partir d'una solució salina que conté zinc. El procés s'utilitza per a protegir peces més petites, quan requereixen un acabat més uniforme que el que proporciona el galvanitzat.

Pavonat[modifica | modifica el codi]

Un altre procés de protecció anticorrosiva ho constitueix el tractament cridat pavonat consistent en un revestiment negre o blavós, brillant o mat, per a peces d'acer, de gran durada, efecte decoratiu i resistència a la corrosió. El pavonat atreu i reté els olis lubricants. El revestiment no augmenta ni disminueix les dimensions dels metalls tractats, pel que les toleràncies per a l'ajust de peces no es veuen afectades. A més, les superfícies tractades poden ser soldades, encerades, envernissades o pintades. S'obté un revestiment mati quan s'aplica sobre una superfície tractada amb doll de sorra o amb un mordent químic, i un revestiment brillant sobre una superfície polida o llisa. Els colors que es poden obtenir varien del negre al blavós, segons la classe d'aliatge tractat.

Mesurament i verificació de caragols[modifica | modifica el codi]

Galga passa no-passa roscats exteriors
Micròmetre per a mesurar rosques

Per a mesurar o verificar el diàmetre de la rosca dels caragols es poden usar mètodes de mesura directes o indirectes.

Mesurament directe[modifica | modifica el codi]

  • Per al mesurament directe s'utilitzen generalment micrómetres les puntes dels quals estan adaptades per a introduir-se en el flanc de les rosques.
  • Un altre mètode de mesura directa és fer-ho amb micròmetre i un joc de varetes que s'introdueixen en els flancs de les rosques i permet mesurar de forma directa els diàmetres mitjos en els flancos d'acord amb el diàmetre que tinguin les varetes.

Mesurament indirecte[modifica | modifica el codi]

Per al mesurament indirecte de les rosques s'utilitzen diversos mètodes:

  • La galga de tipus passa-no passa és la d'ús més comú. Aquestes galges es componen de dues parts de les quals una es diu passa i l'altra no passa, que es regulen simultàniament. El mètode de mesura consisteix a regular la galga a ull -o a la mesura que es vol verificar que té la rosca- i fer passar el caragol a través de les dues parts. La rosca ha d'entrar sense problemes a la part "passa" i, a més, no poder entrar a la "no passa". De vegades cal fer diverses proves, regulant a cada cop l'obertura de la galga, segons el resultat de les mesures anteriors, fins a obtenir la mida correcta.
  • Una altra galga molt comuna consta d'un joc de plantilles dels diferents passos de rosca de cada sistema, on de forma senzilla permet identificar com és el pas que té un caragol o una rosca. Es tracta simplement de fer entrar la rosca a cada forat fins a trobar el que correspon a la seva talla.
  • En laboratoris de metrologia també s'usen els projectors de perfils per a la verificació de rosques de precisió,[16] ja que els projectors ofereixen una mida molt acurada. En els caragols estàndars, o per a usos habituals, aquests instruments (menys sencills i molt més cars) no són necessaris, ja que els valors possibles dels caragols són discrets, relativament allunyats entre ells i corresponents a mesures estandaritzades, de fet només a uns pocs valors d'aquestes.

Estrenyiment de caragols controlat. Parell d'estrenyiment[modifica | modifica el codi]

Clau dinamomètrica

L'estrenyi regulat s'estableix normalment com la precarga que s'ha d'aplicar en caragolar un caragol mitjançant la eina adequada. L'eina que s'utilitza per a estrènyer un caragol amb el parell regulat es diu clau dinamométrica

  • Els estrenyis estan regulats per a la caragoleria pavonada o cincada, amb lubricació adequada, (µ = coeficient de viscositat dinàmic) i qualitat de caragol utilitzada. L'estrenyi regulat proporciona a l'ensamble unes millores essencials perquè va a evitar que l'enclatge quedi fluix amb el risc de desestrenyiment o que s'apliqui una precarga massa forta, amb el risc de deformació de les peces ensamblades, o de ruptura del caragol.
  • La precarga és funció del parell d'estrenyi aplicat al caragol i del coeficiente de frotament. La precarrega és la força en Newton que pressiona a les peces durant l'estrenyiment del caragol.
  • El parell d'estreniment és el resutant d'aplicar una força F a l'extrem d'un braç de palanca constituït per les eines d'estrenyi (claus, destornillador, etc.) que té una longitud L en línia recta, des del punt d'aplicació de la força amb la mà, o una màquina, fins al centre de la rosca.

parell (N•m) = F (Newton) x L (metre)

La conversió de N•m a quilogram-força • metre és la següent:

1 N•m = 0,102 Kp•m, tot i que als càlculs a ull s'aproxima per 1 N•m = 0,1 Kp•m

Els parells d'estrenyiment es calculen al 85% del límit elàstic del caragol en funció de les dimensions i qualitats que tingui. Existeixen taules que regulen els parells d'estrenyiment recomanat per a cada cas.[17]

Defectes i fallades dels caragols[modifica | modifica el codi]

La tornilleria en general és part important de la rigidesa i bon funcionament que cap esperar i desitjar dels elements ensamblados. Per això les fallades o defectes que pugui tenir un caragol pot ocasionar una fallada o una avaria indesitjada.

El primer defecte que pot presentar un caragol és un defecte de disseny o de càlcul perquè les seves dimensions o qualitats no siguin les adequades, en aquest cas la fallada que es pot provocar és un trencament prematur del caragol per no poder suportar les tensions i esforços als quals està sotmès.

El segon defecte en importància que pot tenir un caragol és un defecte de fabricació on les qualitats del material constituent no siguin les previstes en el disseny o un defecte dimensional en el que respecta principalment a les toleràncies que ha de tenir la seva rosca. En aquest cas es pot produir un trencament del caragol o una deterioració de la rosca.

El tercer defecte pot ser un muntatge deficient per no aplicar el parell d'estrenyiment adequat, d'acord amb la seva qualitat i dimensions, en aquest cas si és un excés d'estrenyiment es pot produir trencament del caragol o deterioració de la rosca, i la seva és un defecte d'estrenyiment l'ensamblatge queda fluix i si és un objecte en moviment apareixen vibracions indesitjades que ocasionen una avaria en el mecanisme ensamblat

Líquid penetrant per a afluixar caragols oxidats

El quart defecte es produeix per deterioració del caragol si resulta atacat per l'oxidación i corrosión si no ha estat protegit degudament. En aquest cas i durant les operacions rutinàries de manteniment preventiu del mecanisme s'han de substituir tots els caragols deteriorats per uns nous i protegir-los adequadament de la corrosión i oxidación.

L'últim defecte greu que pot tenir un caragol és quan es procedeix al desmuntatge d'un ensamblatge i si per causa de l'oxidación i corrosió el caragol s'escapça en el moment d'intentar afluixar-ho. Per a aquests casos de caragols deteriorats s'han d'utilitzar productes lubrificantes que permetin afluixar-los sense que es trenqui el caragol.

Diàmetre de broques per forats de Caragols mètrics gamma estàndard[modifica | modifica el codi]

Mida nominal i pas normal Diàmetre broca forat (mm) Mida nominal i pas fi. Diàmetre broca forat (mm)
M4 x 0,7 3,3 M4 x 0,35 3,65
M5 x 0,8 4,2 M5 x 0,50 4,5
M6 x 1 5 M6 x 0,50 5,5
M8 x 1,25 6,8 M8 x 0,75 7,25
M10 x 1,50 8,5 M10 x 0,75 9,25
M12 x 1,75 10,2 M12 x 1 11
M14 x 2 12 M14 x 1 13
M16 x 2 14 M16 x 1,25 14,75
M18 x 2,5 15,5 M18 x 1,25 16,75
M20 x 2,5 17,5 M20 x 1,50 18,50
M22 x 2,5 19,5 M22 x 1,50 20,50
M24 x 3 21 M24 x 1,50 22,50
M27 x 3 24 M27 x 2 25
M30 x 3,5 26,5 M30 x 2 28


Vegeu també[modifica | modifica el codi]

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. Varios autores. Enciclopedia de Ciencia y Técnica, Tomo 13 Tornillos y tuercas. Salvat Editores S.A, 1984. ISBN 84-345-4490-3. 
  2. Definició de caragol. IES Marenostrum. Tecnología. CEJAROSU
  3. Stephanie Dalley and John Peter Oleson (January 2003). "Sennacherib, Archimedes, and the Water Screw: The Context of Invention in the Ancient World", Technology and Culture 44 (1).
  4. 4,00 4,01 4,02 4,03 4,04 4,05 4,06 4,07 4,08 4,09 4,10 Article sobre la història dels caragols. Enllaç en (en castellà)
  5. Huffman, Carl A. Archytas of Tarentum: Pythagorean, philosopher, and mathematician king (en anglès). Cambridge University Press, 2005, p.82. ISBN 0521837464. 
  6. 6,0 6,1 6,2 6,3 6,4 6,5 6,6 Article sobre la història del caragol. Enllaç en: (en castellà)
  7. Catàlegs comercials de ferreteria. Diversos fabricants
  8. Caragols cap hexagonal
  9. Caragols cap Allen normalitzats
  10. Normativa caragols alta resistència
  11. Caragols de precisió
  12. Caragols inviolables
  13. Pròtesi de titani. Última visita web 30.4.2007
  14. Informació facilitada per l'empresa LOWDE al redactor de l'article de la Viquipèdia en castellà
  15. Acer dúctil per a caragols SIDENOR
  16. Control de rosques
  17. Taula de parells d'estrenyiment recomanats

Bibliografia[modifica | modifica el codi]

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Caragol (enginyeria)