¿Por qué no hemos encontrado una mejor solución para reemplazar los tornillos?

Diseño cámaras. Así es como me siento con los tornillos.

  • Los tornillos afianzan dos superficies de contacto. En la medida en que las superficies no coincidan perfectamente, los tornillos distorsionarán la superficie. La forma en que se distorsiona la superficie variará según el orden en que se aprieten los tornillos, por lo que se aprietan las tuercas opuestas en la rueda de un automóvil.
  • Los tornillos prácticamente deben estar hechos de algún otro material que no sea el material que están sujetando, o se producirán grietas.
  • Ahora que ha unido dos superficies de acoplamiento, con una tensión considerable en la pareja debido a la precarga del tornillo y la distorsión de la cara de acoplamiento, con un tornillo con un CTE diferente al de los cuerpos acoplados, intente demostrarse que la pareja no “caminará”, ni siquiera por una micra, ya que se repite la temperatura en ciclos de -40 C a +85 C.
  • ¿Cómo evitar que un tornillo se desenrosque debido a la vibración? Las arandelas de bloqueo no funcionan. El cable de seguridad funciona, pero es mucho trabajo. A los adhesivos les gusta el trabajo de loctite, pero los outgas. En algunas aplicaciones, debes preocuparte por dónde va esa salida de gases, incluso si cocinas la cosa en un vacío después.
  • A medida que aprieta el tornillo, la cabeza está en contacto con la superficie debajo de la cabeza en uno o quizás dos puntos, cuyo centroide no está en el eje del tornillo. Como resultado, tiene una fuerza de corte en el soporte mientras aprieta el tornillo. La cantidad, y en qué dirección, varía radicalmente de un conjunto a otro.

El Telescopio Espacial Hubble fue ensamblado casi en su totalidad con epoxi 2216, y me dijeron que originalmente estaba pensado como un pegamento para muebles. 2216 fue el adhesivo óptico estándar durante mucho tiempo, pero durante el auge de la fibra óptica en la década de 1990, los tipos de adhesivos se volvieron locos e inventaron muchos tipos nuevos de adhesivos ópticos. Aun así, 2216 todavía se usa mucho porque es fuerte, baja la desgasificación, baja contracción y muy bien caracterizada.

¿Qué pasa con los tornillos?

  • Proporcionan una excelente resistencia de agarre.
  • Le permiten ensamblar una pieza cuando solo tiene acceso a un lado (lo que no puede hacer con los pernos a menos que tenga una tuerca cautiva).
  • Le permiten desmontar y volver a montar muchas veces (no se puede hacer con clavos, galletas, tacos, pegamentos, soldaduras, remaches, etc.).
  • Son baratos y fáciles de fabricar (a diferencia de los mecanismos de bloqueo).

Probablemente no hayamos encontrado algo “mejor” porque hay poco margen de mejora.

Los tornillos son increíblemente fáciles de usar, muchos de ellos perforarán y golpearán sus propios agujeros. Son semipermanentes y pueden tener cargas extraordinarias extraordinarias, pueden diseñarse para múltiples aplicaciones, presentan un riesgo mínimo de ligadura y resistirán la corrosión dependiendo del material del que están hechas. Pero lo más importante es que para una fijación semipermanente, son muy baratos de fabricar.

Tenemos. Hay cosas como pestañas de bloqueo, cierres de palanca, galletas, tacos, pegamentos de alta resistencia, etc. que han reemplazado los tornillos en algunas aplicaciones, pero en otras, los tornillos han reemplazado a otras tecnologías.

Los nuevos tipos de tornillos reemplazan a los antiguos tipos de tornillos todo el tiempo.

Sin embargo, los principios generales detrás de los tornillos son muy útiles y tan fundamentales que no puedo ver que los tornillos se abandonarán pronto.

El tornillo es uno de lo que los griegos llamaron las cinco máquinas simples. Los otros cuatro son la cuña, la rueda y el eje, la palanca y el fulcro, y … mierda … ¡POLEA! De todos modos, no creo que sea mecánicamente posible mejorar en ninguno de ellos. Solo podemos hacerlos más eficientes y ampliar sus aplicaciones potenciales. Ahora las aplicaciones del tornillo son múltiples, y no creo que el uso que pretende cuestionar, el de un dispositivo de fijación o unión, sea la principal aplicación original. pero no puedo pensar en una manera más rápida, más fuerte y más eficiente de unir dos piezas de cualquier cosa. Son increíbles cuando lo piensas. No solo puede usarlos para unir dos objetos de diferentes materiales (sólidos), sino que a diferencia de clavos, pegamento, tacos, soldaduras y cualquier otra cosa, en realidad convierten el torque en fuerza de unión. Probablemente no lo dije bien, pero soy carpintero, maldita sea, no ingeniero.

Los tornillos siguen siendo un cierre muy bueno para muchas aplicaciones. Sin embargo, hemos encontrado varias alternativas que son mejores dependiendo de la aplicación.

Soldadura por puntos: para chapa metálica (si conduce un automóvil, su vida depende de las soldaduras por puntos)
Remachado – cabeza fría y remaches pop
Adhesivos: la elección depende del material, desde pegamentos de vinilo y acrílicos para madera hasta epoxis para metales y plásticos
Cinta de doble cara y cinta de espuma de doble cara.
Clavos para madera, especialmente en la construcción de marcos y revestimientos.
Grapas – para papel, materiales para techos, barrera de mostaza
Tornillos de transmisión (tienen una rosca de arranque múltiple de paso muy largo y se instalan con una prensa o un martillo, no con un destornillador
Soldadura de varios tipos – TIG, MIG, acetileno, láser, haz de electrones

Los tornillos son sujetadores. Tenemos muchos tipos diferentes de sujetadores. Justo en mi garaje, tengo tornillos para madera, metal y paneles de yeso de diferentes tamaños … también una variedad de clavos y remaches. También adhesivos para madera, metal y plástico – curado rápido, curado lento, pegamento caliente – alta resistencia, llenado a granel, resistente al agua y otras variantes. Cintas: cinta adhesiva reforzada resistente, cinta de embalaje transparente, cinta elástica eléctrica, cinta metalizada. Varias formas de velcro. Soldar. Cable. Cuerda y cuerda. Clips y pinzas. Y más.

Todavía no hay equipo de soldadura.

Tenemos muchas alternativas, cada una mejor para un cierto uso.

Por la misma razón no hemos encontrado una mejor versión de la rueda.

Las herramientas son soluciones a los problemas. El tornillo es la mejor solución para un
Gran variedad de problemas. Para algunos problemas, existen equivalentes especiales para tornillos, por ejemplo, sujetadores de plástico, tapones, super pegamento, etc.

Los tornillos y otros sujetadores se están innovando continuamente. Hay muchos tornillos especiales y otros sujetadores que nunca escuchaste.

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Nunca has visto uno igual.

Pregunta original, tendrá que decir lo que USTED desea mejorar al no usar los tornillos …

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Los tornillos son uno de esos dispositivos mecánicos fundamentales como la rueda o la palanca (como se mencionó anteriormente) que se encuentran en un nivel tan básico en términos de su función que no los veo cambiar mucho en el tiempo. Ciertamente no lo han hecho en la historia reciente.

Espero que no muy lejos en el futuro nos movamos a simplemente unir materiales a nivel molecular, pero el concepto de un tornillo se mantendrá por un tiempo todavía.

Estoy muy interesado en saber qué problema estás tratando de resolver con tornillos. Si está sujetando sus zapatos a sus pies, adelante, compre cordones … esa es una mejor solución que los tornillos.

Debido a que algunos tipos de sujeción solo se pueden realizar con sujetadores removibles, entre los que se encuentran los tornillos. Las piezas que necesitan ser cambiadas fácilmente o con frecuencia se mantienen en su lugar mediante sujetadores removibles.

Sin cambios básicos en todo el proceso de ensamblaje mecánico, es difícil ver un momento en el futuro cercano donde no se requieran sujetadores removibles.

Un problema con el reemplazo de los tornillos es que deberá hacerlos rentables. Los tornillos son bastante baratos. El hardware para sujetarlos está ampliamente disponible en muchos, muchos formatos. Incluso si fabrica un nuevo tipo de cierre, debería tener tales ventajas que la gente pagaría por ellos hasta que el costo de producción disminuya. Incluso entonces, estarás luchando cuesta arriba para convertir a las personas que han usado tornillos toda su vida.

Viniendo de un carpintero, “¿Por qué corregir algo que funciona perfectamente bien?”

Los tornillos son baratos, duraderos y a prueba de idiotas. ¿Qué hay que mejorar?

Porque es demasiado difícil desenmarañar las cosas más de una vez.

¡No arregles lo que no está roto!