¿Por qué los aviones se remachan y no se atornillan?

Los remaches deben presionar las dos partes juntas Y transmitir el corte. La presión da como resultado una fricción que es responsable de una parte considerable de la carga transmitida entre dos paneles remachados. Para soportar la máxima cantidad posible de cizallamiento, el remache necesita una superficie lisa. Un hilo lo haría mucho más vulnerable debido al efecto de muesca del hilo.

Dado que los paneles de revestimiento y las bridas varían en grosor, sería necesario tener MUCHOS tamaños de tornillos diferentes en stock para que cada combinación de grosores de panel se cubra con un tornillo de ajuste que tenga la cantidad justa de longitud de vástago suave. Los remaches, por otro lado, se martillarán a la longitud correcta durante la fabricación, por lo que solo se necesitan unos pocos tamaños para cubrir todos esos espesores de panel.

Históricamente, las herramientas metalúrgicas eran mucho menos precisas que las actuales. Para una transmisión de corte óptima, el perno debe asentarse firmemente en su orificio. En el pasado, esto no se podía hacer con tornillos, sino solo con remaches que se hacen más gruesos cuando se colocan en su lugar. Y dado que las autoridades reguladoras de la aviación son MUY conservadoras, las uniones más fáciles de certificar son las uniones con remaches probadas.

La reparabilidad es adecuada cuando se utilizan remaches, especialmente si se puede llegar a un solo lado. Los remaches se perforan con una broca que tiene un diámetro ligeramente menor que el tamaño del orificio original. Se tiene mucho cuidado de no sobredimensionar su agujero original. A continuación, los remaches, en el caso de un material suficientemente grueso, se golpean con un martillo y un punzón. Si el material es demasiado delgado o frágil para permitir el uso de un punzón y un martillo, el remache se perforará con una broca que coincida con el tamaño original del orificio del remache, teniendo mucho cuidado de no sobredimensionar el orificio. Si el orificio se daña o se sobredimensiona durante el proceso de extracción, se puede perforar un orificio más grande e instalar el remache correspondiente, según las condiciones presentes. Después de la inspección o reparación, las piezas se remachan juntas de nuevo.

Si necesita la masa más baja para una resistencia dada, nuevamente los remaches ganan a los tornillos. La diferencia puede ser pequeña para el remache individual, pero suma para todo el fuselaje.

• Son baratos y sencillos , sobre todo en los volúmenes necesarios.
• Son imposibles de abrir , una consideración de seguridad útil. Solo tienes que comprobar que están bien insertados desde el principio. No se soltarán.
• Los remaches al ras son buenos desde el punto de vista aerodinámico , ya que se pueden hacer al ras con el fuselaje, lo cual es difícil (¿o posible?) con pernos, creo.
• Los remaches (ciegos) son excelentes para estructuras complejas, ya que puede aplicarlos completamente desde un lado. Es posible que pueda usar tornillos si los insertó previamente y sostuvo la rosca y giró la tuerca, pero las tuercas aún estarían fuera de la piel al final.
• Además, creo que se aplica una capa protectora entre muchos paneles de aeronaves (comerciales) para la protección contra la humedad y la corrosión, por lo que no querrá quitarlos para empezar.
• Rara vez hay una razón para comenzar a desarmar aviones. Si está mal, puede remachar o taladrar el remache.
• Los remaches se pueden hacer un poco más pequeños que los pernos, lo que ahorra peso. ( No del todo confiado en este )

Reemplazar los paneles de la estructura del avión e inspeccionar las partes difíciles de alcanzar sería más fácil con tornillos, supongo.

Cada vez que haces una escotilla, introduce un punto débil en el fuselaje cargado, como el revestimiento que cubre las alas y la cabina, que debe reforzarse para que tenga la resistencia requerida, lo que agrega peso. Es por eso que estos se mantienen al mínimo.

Eso no quiere decir que la aviación no use tornillos o tenga sus propias versiones. Un derivado de tornillo se llama hi-lok y es una unión permanente como un remache. Funciona de forma muy parecida a un perno clásico, pero tiene un diámetro calibrado entre la tuerca hexagonal superior y la tuerca inferior, por lo que se rompe cuando alcanza el par correcto. De esa manera tiene una garantía de seguridad bien sujeta.

La vibración suelta es la principal preocupación.

Los paneles generalmente están hechos de dos láminas de revestimiento de aluminio (0,030 - 0,060 de espesor) con un panal de papel adherido entre ellas y rieles de aluminio sólido de 1" a 3" de ancho en los bordes. Esto hace que los paneles sean increíblemente resistentes a la flexión o la compresión extendida sobre la superficie y extremadamente ligeros. (Sin embargo, podría pasar fácilmente un lápiz por el medio (no se recomienda intentarlo durante el vuelo))

El uso de tornillos a) distorsionaría fácilmente la superficie de los paneles (considere la forma en que se aplica un tornillo (torsión, lo que hace que se jale hacia adentro) frente a un remache (que solo aplica fuerza contra sí mismo hasta que se alcanza una compresión casi total) o b) ser altamente susceptible a la vibración suelta (particularmente porque la piel es demasiado delgada para contener incluso un solo hilo)

Es posible usar tornillos en los bordes sólidos, pero aún corre el riesgo de que se suelten por vibración, más los costos de fabricación de los orificios roscados o el uso de tuercas de captura.

Los remaches al ras se utilizan en aeronaves por motivos aerodinámicos.

Los remaches soportan las vibraciones mejor que los tornillos normales.

Lo que diferencia una junta remachada de una junta atornillada es que el remache se expande cuando se dobla para llenar completamente el orificio en el que se ha instalado. Los pernos/tornillos requieren que el patrón de orificios se taladre muy cerca de las ubicaciones perfectas, pero aún así la tolerancia requerida del orificio sobre el tamaño del sujetador significa que la junta debe asegurarse con suficiente fuerza de sujeción para sujetar por fricción, o uno debe aceptar que la junta debe moverse para cargar los sujetadores en cortante. Por supuesto, eso significa que cuando la carga se invierte (al igual que muchas cargas de fuselaje), la junta solo puede cargarse en corte después de que se haya movido hacia la nueva dirección de carga. Además, para estar en carga de corte, el patrón de pernos debe ser perfecto, de lo contrario,

El siguiente problema es el peso, y es otro importante. Los pernos son mucho más pesados ​​que los remaches, y puede haber miles de ellos incluso en un avión pequeño.

Luego está la transferencia de carga: para tener una junta con carga de corte real con un sujetador roscado, las roscas no deben presionar el costado del orificio, lo que significa una arandela debajo de la tuerca para que el vástago pueda cargar contra el orificio, y generalmente una arandela debajo de la cabeza del perno, ya que hay un radio debajo que no debe entrar en el orificio a menos que haya suficiente grosor para que encaje un avellanado.

Alternativa: estos problemas se pueden (y se solucionan) en algunas situaciones mediante el uso de tornillos avellanados, que toman la tolerancia para la carga de corte al doblar ligeramente su orificio, pero no están realmente diseñados para cargas de corte serias, pero pueden encajar bien en paneles desmontables.

Alguien mencionó juntas encoladas: comunes como la suciedad. El primer avión de Genav en hacerlo fue el BD1 de Jim Bede, conocido por el resto de nosotros como American Aviation Yankee ( AA-1 ). Las juntas adheridas son lo que hizo que la piel de todos los AA1/A/B/C y AA5/A/B y AG5B, así como los AG7 Cougar, estuvieran tan limpias que vuelan mucho más rápido que sus competidores remachados contemporáneos con la misma potencia.

Cuando se comparan remaches y pernos/tuercas para sujetar láminas de metal, el remachado resulta ser el método superior.

Los remaches están forjados

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El remachado es un proceso de forjado que se puede utilizar para unir piezas mediante una pieza de metal llamada remache. El remache actúa para unir las piezas a través de superficies adyacentes.

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El remache se inserta en el orificio pretaladrado y luego los extremos se presionan o martillan para expandir el remache en el orificio. Al final de este proceso, el remache llena el orificio de manera cómoda y completa, y el área de contacto ayuda a llevar las tensiones de una placa a la otra. Sujetar las placas juntas permite que la fricción también forme parte de la transferencia de tensión. El proceso de forjado en realidad fortalece los remaches de acero.

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Los pernos no encajan

Atornillar dos láminas de metal funciona de manera un poco diferente: se perfora un orificio en las láminas y se inserta un perno, que generalmente tiene un diámetro más pequeño que el orificio. El perno en sí no contribuye a la transferencia de tensión, que se produce únicamente por la fricción de la sujeción. Es posible perforar un orificio de tolerancia ajustada e insertar un perno que encaje exactamente, pero este es un proceso costoso que requiere una perforación perfectamente perpendicular y cuidado en el manejo. Caro y lento, es mejor hacerlo en superficies rectas, no en la forma doblada del fuselaje de un avión.

El acero y el aluminio se corroen

Los pernos se cargan bajo tensión y es mejor hacerlos de acero: los pernos de aluminio se deshilachan fácilmente y se estiran mucho. Pero si usamos pernos de acero sobre láminas de aluminio, obtenemos corrosión galvánica . Debemos usar acero sobre acero o aluminio sobre aluminio, y los pernos de aluminio no son muy buenos.

Las nueces se desabrochan por la fatiga.

Las tuercas se aflojan bajo cargas alternas, y un avión tiene mucho de eso. En cada aterrizaje, el ala golpea hacia abajo, se dobla hacia arriba nuevamente en el despegue. El fuselaje se presuriza en altitud y luego se despresuriza en la aproximación. Los motores y las bombas hidráulicas introducen vibraciones en el revestimiento del avión.

Para evitar que la tuerca se suelte, es necesario instalar una arandela de seguridad o aplicar un compuesto como loc-tite, en cada uno de los miles de pernos que sujetarían las placas del revestimiento del avión.

Los remaches son herméticos.

Un punto perdido por los respondedores anteriores: el fuselaje es un recipiente a presión, perfore lleno de agujeros para pernos, incluso los que se ajustan bien, y se filtrará como un colador. Rellene el agujero con aluminio forjado y permanecerá hermético.

¿Por qué el remachado no se usa en más aplicaciones entonces?

El atornillado de chapas entre sí tiene la ventaja de que la fijación se puede deshacer sin herramientas específicas. Se debe taladrar un remache, se acaba de aflojar una tuerca. Ideal para realizar tareas de mantenimiento, pero en construcciones permanentes como puentes no hay necesidad de desabrochar piezas. Los aviones de larga duración necesitan que se reemplacen sus paneles de revestimiento de vez en cuando, pero incluso eso no es un problema con los remaches de aluminio, se perforan fácilmente.

¿Por qué no se usa más el remachado entonces? Solía ​​ser, proporcionando estructuras fuertes para puentes, por ejemplo. El método que lo reemplazó en gran medida es la soldadura:

• Solo se requiere un soldador, en lugar de al menos dos remachadoras para cada lado del remache.
• No es necesario calentar los remaches al rojo vivo en un horno y transportarlos hasta el punto de aplicación.
• La soldadura es una unión en línea, remachando una unión por puntos: los tubos de tensión deben esquivar los orificios de los remaches y se concentran alrededor de ellos, mientras fluyen por todo el ancho de la soldadura hacia la placa siguiente.

La vinculación es aún mejor

El mejor método de unión de chapas metálicas es el que une superficies: el encolado, aunque para fines constructivos la palabra adecuada es pegado. Fokker fue pionero en el uso de láminas de aluminio adherido en el F-27 y el F-28: sin agujeros, piel perfectamente lisa, gran área de conversión de tensión con tensiones relativamente bajas. No es un método fácil de implementar: se requieren grandes autoclaves para el proceso de unión y no es posible inspeccionar visualmente la calidad de la unión, como sucede con una soldadura. Para ello, se desarrolló un probador de unión ultrasónico que revelaría las imperfecciones de la unión.

1. Las juntas de remache tienen más capacidad de absorción de impactos,
2. Absorben mejor el esfuerzo cortante,
3. Son más a prueba de fugas y
4. Son juntas permanentes.