Tornillo de aluminio ZT68-600MPa conformado en frío

1. Con el aligeramiento, un tornillo se está volviendo el cuello de botella del sector

Cuando los vehículos de nueva energía, las aeronaves de baja altitud y los robots humanoides incorporan el aligeramiento a cada indicador de diseño, las piezas estructurales de magnesio y aluminio empiezan a montarse de forma masiva. Pero muchos pasan por alto un detalle decisivo: lo que mantiene unida esa estructura aligerada sigue siendo un tornillo pequeño.

Los tornillos convencionales de acero al carbono y los sustratos de magnesio o aluminio no encajan: corrosión, aflojamiento y resistencia insuficiente son tres problemas que llevan años afectando a fabricantes de vehículos y de componentes. Los tornillos de aluminio 6056 disponibles en el mercado (unos 420 MPa) alivian parte de la corrosión, pero su techo de resistencia es demasiado bajo y no soportan los pares elevados ni las cargas altas de los sistemas de propulsión eléctrica y batería.

Para cubrir ese hueco, YF Zhichengjia Precision Hardware (Shenzhen) Co., Ltd., apoyándose en más de veinte años de desarrollo y fabricación de fijaciones, ha desarrollado de forma independiente el tornillo de aleación de aluminio modificada de la serie 7 ZT68-600MPa, conformado en frío: la resistencia del acero con el peso del aluminio, en una solución integral para uniones aligeradas de magnesio y aluminio.

2. Tres defectos críticos del tornillo convencional en el aligeramiento

Problema 1: corrosión galvánica. Un tornillo de acero sobre magnesio o aluminio es una autodestrucción lenta. El potencial de electrodo del magnesio baja hasta -1,6 V y el del acero al carbono ronda -0,44 V; al entrar en contacto, la diferencia de potencial es enorme. En condiciones húmedas, con agua o condensación, la matriz de magnesio actúa como ánodo y se corroe con rapidez: aparecen óxido blanco, roscas destruidas y desprendimientos o fugas en la carcasa, con un efecto grave sobre la durabilidad de la unión y la seguridad del vehículo.

Problema 2: desajuste de dilatación térmica. La fuerza de pretensado se pierde de forma continua en caliente. El coeficiente de dilatación del magnesio es aproximadamente el doble que el del acero. En entornos térmicos alternos como el motor o la caja de cambios, el tornillo de acero y la matriz de magnesio se deforman de manera distinta, el pretensado decae y acaba provocando aflojamiento, fallo de estanqueidad y ruidos de marcha; en un tornillo de acero al carbono de clase 10.9 a 150 °C la pérdida de pretensado puede superar el 96 %.

Problema 3: resistencia insuficiente. El tornillo de aluminio 6056 no soporta el par de los sistemas eléctricos. Los tornillos de aleación 6056 (AL9) del mercado alcanzan unos 420 MPa de resistencia a la tracción y unos 350 MPa de límite elástico; su capacidad de carga es limitada y no cubre las exigencias de par elevado, carga alta y larga vida de los sistemas de propulsión y batería, lo que frena la implantación masiva del aligeramiento en magnesio.

3. La respuesta del ZT68: tornillo de aluminio de alta resistencia de 630 MPa

El ZT68 es una aleación de aluminio modificada de la serie 7 de ultraalta resistencia desarrollada por YF Zhichengjia. Mediante el control preciso de la precipitación de fases de refuerzo de Mg, Zn y Cu y un tratamiento térmico de precisión de solubilización, temple y maduración, alcanza unos 630 MPa de resistencia a la tracción y unos 500 MPa de límite elástico, con prestaciones comparables a las de un tornillo de acero al carbono de clase 6.8 y un alargamiento superior al 8 %: resistente sin romperse.

Tomando como referencia el tornillo hexagonal con brida M8×40 habitual, el ZT68 mejora de forma integral las prestaciones frente al tornillo de aluminio 6056 dominante en el sector:

4. Los cuatro valores del ZT68

· Aligeramiento extremo: la densidad del aluminio es de solo 2,7 g/cm³; a igual medida, el peso ronda un tercio del de un tornillo de acero, con una reducción de hasta el 65 %. Solo en la tornillería de una caja de cambios se ahorran de 0,5 a 1 kg, y en producción en serie la contribución a la reducción de peso y a la autonomía es notable.

· Corrosión galvánica eliminada: el potencial está ajustado al de los sustratos de magnesio y aluminio, la fuerza motriz de la corrosión galvánica es mínima y se elimina en origen el problema de la pareja acero-magnesio; con acabado de anodizado supera de forma estable 60 días de niebla salina neutra, con alta resistencia a la corrosión intergranular, apto para entornos húmedos como la propulsión eléctrica o los paquetes de baterías.

· Resistencia a la relajación en caliente: coeficiente de dilatación próximo al del magnesio, deformación sincronizada en los ciclos térmicos y un decaimiento del pretensado muy inferior al del tornillo de acero; tras 12 horas a 150 °C mantiene más de 600 MPa de resistencia a la tracción, apto para carcasas de motor y conjuntos de control electrónico.

· Montaje sencillo: brida integrada por conformado en frío, tornillo y arandela en una sola pieza, sin un segundo montaje de arandela; con un esquema de lubricación por niveles, el coeficiente de fricción total se mantiene entre 0,09 y 0,15 con baja dispersión del par, apto para líneas de montaje totalmente automatizadas.

5. Fabricación propia en todo el proceso, calidad controlada de principio a fin

El ZT68 supera la barrera que impedía producir en serie por conformado en frío tornillos de alta resistencia de aleación de aluminio, con una cadena completa: conformado en frío integrado, limpieza y pretratamiento, refuerzo por tratamiento térmico de precisión, laminado de rosca de alta precisión tras el calor, segunda limpieza y tratamiento superficial con inspección final.

· Conformado en frío integrado: la brida se forma en un solo paso, se conserva la fibra del metal, se evita el segundo montaje de arandela y se reducen referencias y costes de inventario;

· Tratamiento térmico de precisión: solubilización, temple y maduración para precipitar las fases de refuerzo y elevar las propiedades mecánicas; · Laminado de rosca tras el calor: genera tensiones residuales de compresión uniformes en el fondo del filete, compensa la tracción en servicio y eleva la resistencia a la fatiga;

· Tratamiento superficial: coeficiente de fricción controlable con precisión, con opciones de anodizado o recubrimientos lubricantes; YF Zhichengjia dispone de líneas propias de utillaje, conformado en frío, laminado de rosca, mecanizado, tratamiento térmico, tratamiento superficial, montaje automático y selección óptica, sin subcontratación; además cuenta con microscopio metalográfico, máquina universal de tracción y equipo de medición del coeficiente de fricción, de modo que todos los ensayos mecánicos, de corrosión y de estabilidad térmica se realizan internamente.

6. Aplicaciones típicas

El tornillo de aluminio de alta resistencia ZT68 está diseñado para estructuras aligeradas de magnesio y aluminio de vehículos de nueva energía, en condiciones exigentes de ciclos térmicos, vibración de alta frecuencia y corrosión por humedad:

· Sistema de propulsión eléctrica: carcasas de motor de magnesio, bridas de reductor y carcasas de control electrónico; · Sistema de batería de tracción: bandejas de batería de magnesio, marcos de caja y placas de refrigeración líquida;

· Chasis aligerado: brazos de control, manguetas y subchasis de magnesio o aluminio; · Grandes piezas de fundición inyectada de magnesio: travesaños de salpicadero y piezas estructurales de carrocería.

7. Por qué elegir YF Zhichengjia

El tornillo de aluminio de alta resistencia ZT68 lo desarrolla y fabrica YF Zhichengjia Precision Hardware (Shenzhen) Co., Ltd. Con más de veinte años en el sector de las fijaciones, la empresa reúne:

· Estructura industrial: sede en Shenzhen y planta específica de automoción en Xiangyang, entrega global y cientos de millones de fijaciones al mes para más de cien clientes de vehículos y componentes en todo el mundo;

· Certificaciones y tecnología: certificación de calidad automotriz IATF 16949 y 26 patentes de fijaciones vigentes, con control de calidad de la materia prima al producto acabado;

· I+D en toda la cadena: líneas propias sin subcontratación, trazabilidad completa y apoyo técnico desde el desarrollo de muestra y los ensayos conjuntos hasta la producción en pequeñas series y en gran serie.

8. La era del aligeramiento empieza por elegir el tornillo correcto

Con la implantación masiva del aligeramiento en magnesio para vehículos de nueva energía, las fijaciones de acero convencionales y los tornillos de aluminio de baja resistencia ya no cubren las exigencias de fiabilidad a largo plazo. El tornillo ZT68-600MPa de YF Zhichengjia, con aleación propia, un proceso de conformado en frío rompedor y una validación completa de prestaciones, ofrece al sector una solución de fijación más ligera, más resistente, más estable y más duradera.

Si busca una solución de unión para estructuras aligeradas de magnesio y aluminio, contacte con YF Zhichengjia: nuestros ingenieros le ofrecerán soporte técnico personalizado.