frame|Cargols 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 cargol és un element mecànic que s'utilitza per:
Unir dues o més peces. El més usual és que aquestes unions siguin desmuntables. Es tracta d'un cilindre amb rosca helicoidal i, usualment, cabota. Aquest cilindre encaixa, quan es fa un moviment circular, a una rosca femella. També es coneix amb els noms pern, https://dlc.iec.cat/Results?EntradaText=pern&operEntrada=0 grampó o vis. Transmetre el moviment. Transportar objectes, com ara líquids o sòlids. És el cas dels caragols vis-sens-fi, també anomenat al cargol d'Arquímedes.
El caragol és un operador que deriva directament del pla inclinat i sempre treballa associat a un orifici roscat interiorment. miniatura|Cargols d'un ordinador
Història miniatura|El senyor Joseph Whitworth Els primers antecedents de la utilització de rosques es remunten al cargol d'Arquímedes, desenvolupat pel savi grec als voltants del 300 aC. Es feia servir extensament, ja en aquella època, a la vall del Nil per a l'elevació d'aigua.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).Article sobre la història dels cargols . Enllaç en (en castellà)
El cargol va ser descrit posteriorment pel matemàtic grec Arquites de Tàrent. En el , es feien servir cargols de fusta per tota la Mediterrània en dispositius de premses d'oli i vi. Els cargols d'acer, realitzats pels artesans del material no arribaran a Europa fins a inicis del segle XV.Article sobre la història del cargol . Enllaç en: (en castellà)
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 manovella que feia girar una mena de rosca sobre un cargol per a apropar els suports entre si, amb el dit enmig.
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. Leonardo da Vinci en aquell temps desenvolupa mètodes per al tallat de rosques.
Durant el van sorgir els cargols de fusta, els quals comencen a aplicar-se en màquines de guerra i altres aparells mecànics. En aquells temps no hi havia ni cargols 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. miniatura|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 cargols. L'enginyer britànic Henry Maudslay (1771-1831) va patentar un torn el 1797; una màquina semblant que també va patentar David Wilkinson als Estats Units el 1798. Aquestes màquines van provocar un gran avanç en la producció en massa.
El desenvolupament del torn (1840-1870) va reduir dràsticament el cost per unitat gràcies al control de la màquina. Va ser 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 estandardització en la seva fabricació.
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 l'any 1864. Aquesta situació es perllongà fins a 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).
La rosca mètrica té una secció triangular formant un angle de 60º i cap una mica truncat (cresta plana) per a facilitar l'engreix.
Característiques dels cargols
Els cargols 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 (cargols) o bé interiors (femelles), havent de ser les seves magnituds coherents perquè ambdós elements puguin cargolar. 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): la gran majoria de cargols cargolen quan es giren en sentit horari (a dretes), però podem trobar-nos elements, com ara eixos de màquines, cargols de pedals de bicicleta, que tinguin rosca a esquerra. Els cargols de les rodes dels vehicles industrials tenen rosques de diferent sentit en els cargols de les rodes de la dreta (a dretes) que en els de l'esquerra (a l'esquerra). La raó és que d'aquesta manera els cargols tendeixen a cargolar quan les rodes giren en el sentit de la marxa. Material constituent i resistència mecànica que tenen: llevat d'excepcions la major part de cargols són d'acer de diferents qualitats i resistència mecànica, per a fusta s'utilitzen molts cargols 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 cargolades La unió cargolada és una forma d'unir peces amb la particularitat que és desmuntable, a més ho fa de manera segura, econòmica i permet unir peces de poc gruix. La unió cargolada està formada pels elements: cargol, 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 cargol), transversal (perpendicular a la direcció del cargol) o una combinació d'aquestes dues.
Fallada d'una unió cargolada La fallada de la unió cargolada pot ser degut a: ruptura del cargol trencament de les peces unides obertura de la junta (per descargolament, per deformació elàstica)
Descargolament d'una unió cargolada miniatura|. En el muntatge d'una unió cargolada 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 cargol-femella. El cargol 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 una 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 cargol-femella es transmet a causa dels filets de la rosca i degut a la geometria inclinada de l'hèlix apareix un parell de descargolament. Si no hi hagués fregament entre el cargol i la femella, la força de tracció arribaria a descargolar la femella. Per tant, el parell de retenció (resistència al descargolament) l'origina el fregament als filets.
Tot i així pot existir descargolament degut a: Assentament: la força de contacte entre filets disminueix, no hi ha retenció i es descargola. 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 descargola. Dilatació tèrmica diferent del cargol i de les peces unides. Si el cargol es dilata més que les peces unides, la femella no queda retinguda i es descargola.
Assegurament contra el descargolament 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 descargolament. 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 descargolament amb algun sistema d'assegurament. El més recomanable és dissenyar una unió sòlida i collar-la fins a 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 descargolament. 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
Tipus de cargols El terme cargol s'utilitza generalment en forma genèrica. N'hi de gran varietat de materials, tipus i mides.
Cargols per a fusta miniatura|Cargol amb rosca per a fusta Els cargols per a fusta, que també reben el nom de vis per fusta, tenen la mida i la qualitat regulades per la Norma DIN-97. La seva rosca 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 cargol s'estreny a la punta, per anar obrint camí a mesura que s'insereix per facilitar el autoenroscat, i un filet afilat i tallant. Així, no és necessari fer un forat previ. Normalment es cargolen amb tornavís elèctric o manual.
Els seus caps poden ser plans, ovals o arrodonits; cadascun compleix una funció específica. Cap pla: s'usa en fusteria, en general, on cal deixar el cap del cargol submergit o a ran de 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, del cap. Són més fàcils de 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 cargol s'enfonsi en elles; també per unir parts que requeriran volanderes. En general es fan servir per funcions similars als de cap oval, però en forats sense rosca prèvia. Aquest tipus de cargol és molt fàcil de treure.
Hi ha diferents menes de cabota: cabota fresat (ranura recta): tenen les ranures rectes tradicionals. cabota Phillips: tenen ranures en forma de creu per minimitzar la possibilitat que el tornavís se n'escapi. cabota hexagonal: amb un forat hexagonal, per encaixar-hi una clau Allen. cabota torx: amb un forat al cap en forma d'estrella de disseny exclusiu torx.
Les característiques que defineixen els cargols de fusta són: cabota, material, diàmetre de la canya i longitud.
Cargols tirafons per a parets i fusta DIN-571 Hi ha una varietat de cargols que són més gruixuts que els clàssics de fusta, que es diuen 'tirafons' i s'utilitzen molt per a cargolar 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 cargol triat i s'hi insereix un tac de plàstic on es cargola el cargol. La pressió de la rosca al tac de plàstic assegura una subjecció molt forta contra el suport. També s'utilitza per al cargolat de la fusta de grans embalatges per exemple. Aquests cargols tenen el cap hexagonal i una gamma de M5 a M12.
Autorroscants i autoperforants per a xapes metàl·liques i fustes dures miniatura|Diferents tipus de cap de cargols de xapa 120px|miniatura|Cargol autoroscant
Ambdós tipus de cargols 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 s'emprarà.