A medida que la ingeniería se vuelve más y más grande para retener energía al reducir el peso, el aluminio está destinado a crecer.

El peso de los sujetadores de aluminio es 1/3 de la importancia de los sujetadores de acero similares. Las propiedades de resistencia de esta aleación de uso frecuente son sorprendentemente buenas.

Sujetadores de aluminio tienen una mayor relación resistencia-peso que otros sujetadores hechos de materiales industriales y comerciales.

El aluminio no es magnetizable. La conductividad térmica y eléctrica del aluminio es excelente, unos 2/3 del cobre en el mismo volumen. El aluminio tiene buenas características de maquinado y es accesible para conformado en frío y forjado en caliente.

En circunstancias normales, el aluminio tiene suficiente resistencia a la corrosión. Y cuando el entorno de exposición esperado es duro, su resistencia a la corrosión puede mejorarse significativamente mediante el anodizado.

El anodizado es un proceso de mecanizado eléctrico que forma una película de óxido sobre una superficie metálica. El anodizado mejora la resistencia a la corrosión y mejora la protección contra la abrasión y los rayones. Los revestimientos anodizados vienen en muchos colores con fines decorativos y de identificación. En la corrosión atmosférica, el aluminio forma una película de óxido gris claro en la superficie. Estos productos de corrosión no contaminan las superficies de aluminio ni se propagan a las superficies adyacentes, a diferencia de muchos otros metales que se comportan bajo corrosión en este sentido.

Además, los pernos de aleación de aluminio también pueden resolver la corrosión electroquímica causada por las conexiones de acero y aluminio y la inconsistencia de los coeficientes de expansión térmica entre los pernos de acero y las piezas conectadas con aluminio: el riesgo de fluencia, lo que perjudica la retención de la precarga.

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Artesanía de pernos de aleación de aluminio

La ruta de proceso principal de la aleación de aluminio es la siguiente:

Conformación en frío – limpieza – tratamiento térmico (recocido + endurecimiento por envejecimiento) – laminado de roscas – limpieza – lubricación – aceptación.

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Alambre de pernos de aleación de aluminio

La resistencia a la tracción del aluminio puro es de aproximadamente 13 000 psi, y es posible aumentar significativamente la resiliencia agregando una pequeña cantidad de elementos de aleación. Las aleaciones de aluminio de 2XXX, 6XXX y 7XXX tienen un buen efecto en el tratamiento térmico. Por lo tanto, prácticamente todos los sujetadores roscados utilizados para la transmisión de carga están hechos de estas tres categorías importantes de aleaciones de aluminio.

Cuatro aleaciones de aluminio son casi exclusivas.

La aleación de aluminio tipo 2024-T4 (cobre 4.5%, manganeso 1.6%, magnesio 1.5% y el resto aluminio) es de servicio pesado. Logra un equilibrio en la combinación de fuerza, resistencia a la corrosión, facilidad de fabricación y economía, y se usa ampliamente en la fabricación de sujetadores roscados.

Los pernos, tornillos y espárragos hechos de aleación de aluminio tipo 7075-T73 (1,61 TP3T de cobre, 2,51 TP3T de manganeso, 0,31 TP3T de cromo y el resto de aluminio) mostraron una ligera mejora en la resistencia y debido al exclusivo proceso de tratamiento térmico "T73". , puede prevenir la aparición de corrosión por tensión en gran medida. Pero el alto costo limita su popularidad.

La aleación de aluminio 6061-T6 (que contiene 0.6% de silicio, 0.25% de cobre, 1% de magnesio, 0.2% de cromo y el resto es aluminio) puede diseñar sujetadores roscados internos y externos con mayores requisitos de resistencia a la corrosión.

La aleación de aluminio tipo 6062-T9 (que contiene 0.6% de silicio, 0.25% de cobre, 1% de magnesio, 0.09% de cromo, 0.5% de plomo y el resto es aluminio) se usa casi exclusivamente para tuercas de diseño. Esta aleación es más fuerte y tiene una resistencia a la corrosión relativamente mejor que las aleaciones de aluminio Tipo 6061-T6.

Las tuercas de espesor total fabricadas con aleación de aluminio tipo 6063-T9 tienen suficiente resistencia para acoplarse con pernos hecho de aleaciones de aluminio tipo 2024-T4 o 7075-T73. Los tornillos para metales, las tuercas y otras tuercas de 1/4 de pulgada y más pequeñas están hechos de aleación de aluminio tipo 2024-T4.

Las cuatro aleaciones de aluminio ya mencionadas son las más utilizadas en la fabricación de sujetadores de carga roscados. Por el contrario, otras aleaciones de aluminio fabricar diferentes tipos de sujetadores. Los sólidos pequeños, los medios tubos y los remaches ciegos están hechos de aleaciones de aluminio de 1100-F, 5052-F y 5056-F, respectivamente. Las aleaciones de aluminio tratables térmicamente 2017-T4, 2117-T4, 2024-T4, 6061-T6 y las aleaciones de aluminio 7075-T73, relativamente nuevas, tienen una resistencia al corte superior y no requieren un "tratamiento previo". Se puede conducir.

Las arandelas planas generalmente están hechas de aleación aluminizada 2024-T4; las arandelas de resorte helicoidal generalmente están hechas de aleación 7075-T6; los tornillos autorroscantes pueden estar hechos de aleación 7075-T6; Los tornillos autorroscantes están hechos del mismo material de aleación mediante anodización. La aleación de aluminio tipo 2011-T3 (que contiene 5,51 TP3T de cobre, 0,51 TP3T de plomo, 0,51 TP3T de bismuto y el resto es aluminio) se puede utilizar para fabricar piezas para máquinas cortadoras de roscas.

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Rendimiento de los pernos de aleación de aluminio

Las propiedades de resistencia de los materiales de aleación de aluminio 2024-T4, 6061-T6 y 7075-T73 para sujetadores roscados externamente se analizan explícitamente en ASTM F468 en la página B-158; la resistencia de los materiales de aleación de aluminio para tuercas 2024-T4, 6061-T6 y 6062-T9 Las propiedades se analizan en detalle en ASTM F467 en la página B-184.

Es necesario explicar dos diferencias en las propiedades mecánicas entre los sujetadores roscados de aleación de aluminio y los sujetadores hechos de otros materiales metálicos.

El primer punto es: Al calcular la capacidad de carga de la pieza, se debe determinar el área de la parte de la raíz de la sección transversal en lugar del área más grande de tensión de tracción. Solo los valores de resistencia a la tracción y a la fluencia de los especímenes de prueba mecánica que figuran en la Tabla 2 de ASTMF468 son valores de resistencia reales. Se pueden hacer los ajustes apropiados al calcular la potencia del tamaño total del sujetador. De esta forma, al multiplicar el valor de la tensión por el área del lado tensionado de la rosca para calcular la capacidad de carga en libras, el resultado del cálculo es aproximadamente el producto del “valor real” de la tabla y el área de la zona radicular más pequeña.

El segundo punto es que la diferencia de dureza de los sujetadores de aleación de aluminio es mínima y no tiene sentido como criterio de inspección. Como alternativa a la prueba de dureza, generalmente se introduce la prueba de resistencia al corte.

Tratamiento de superficies

Los pernos están oxidados y sellados. Basado en el efecto de la anodización y el tratamiento de oxidación por microarco en la mejora de la resistencia a la corrosión del límite de grano, el perno de aleación de aluminio adopta un tratamiento de oxidación superficial. Dado que la resistencia a la corrosión de la superficie del alambre de aleación de aluminio no es fuerte, el tratamiento de la superficie se debe realizar anodizando para aumentar la resistencia a la corrosión, la resistencia al desgaste y la apariencia del perno de aluminio.

El proceso principal es:

(1) Pretratamiento superficial.

La superficie del perno se limpia mediante métodos químicos o físicos para exponer la matriz pura, lo que es beneficioso para obtener una película de óxido artificial densa y completa. Las superficies de espejo o mate (mate) también se pueden obtener por medios mecánicos;

(2), Oxidación anódica.

Bajo ciertas condiciones de proceso, la superficie del perno pretratado sufrirá una oxidación anódica en la superficie del sustrato para formar una capa de película AL203 densa, porosa y fuerte;

(3) Agujeros de sellado.

Los poros de la película de óxido poroso formados después de la anodización se cierran para mejorar las propiedades antiincrustantes, de resistencia a la corrosión y de resistencia al desgaste de la película de óxido. La película de óxido es incolora y transparente. Usando la fuerte adsorción de la película de óxido antes del sellado, algunas sales metálicas se adsorben y depositan en los poros de la película para que la superficie del perfil pueda mostrar muchos colores además del color original (blanco plateado), como: negro, bronce, oro y acero inoxidable.

Requisitos de tratamiento de oxidación y tratamiento de sellado: GB/T8013.1 grado V; la resistencia a la corrosión por niebla salina (CASS) es de 72h, grado ≥9; resistencia a los álcalis ≥125s; resistencia al desgaste f≥300g/μm.

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Laminación de roscas de pernos de aleación de aluminio

El laminado de roscas se organiza después del proceso de tratamiento térmico para optimizar aún más las propiedades mecánicas del perno, minimizar la susceptibilidad a la corrosión intergranular, aumentar la resistencia a la fatiga (reducir los efectos de la raíz de la rosca) y reducir el riesgo de daños en la rosca.

Además, las propiedades del material del aluminio dictan que todo el vástago, incluido el cuello del perno, debe formarse en frío utilizando un equipo de formación de complejos de estaciones múltiples. Cabe señalar que durante el proceso de fabricación de pernos de aleación de aluminio, se debe evitar mezclar con acero pernos y tornillos equipos y utillajes de fabricación (moldes, cuchillos, etc.).

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Control del coeficiente de fricción de los pernos de aleación de aluminio

El estabilizador del coeficiente de fricción se recubre por inmersión. Como último proceso de fabricación, se realiza el control efectivo de la velocidad de apriete. La diferencia de variación del valor del coeficiente de fricción entre los sujetadores producidos en masa se reduce efectivamente para estabilizar el par de apriete y mejorar el apriete, la fuerza de bloqueo de la pieza en el entorno de vibración y oscilación.

Adopta el estabilizador del coeficiente de fricción de un líquido de dispersión coloidal a base de agua que contiene un polímero de alto peso molecular, un lubricante seco único. Se puede recubrir, secar y curar para formar una película lubricante transparente con buena adherencia.

Y debido a esta extraordinaria lubricación en seco, la capa de la película es delgada, evitando el problema de afectar las tolerancias. Las piezas preaplicadas con cera de agua lubricante se pueden almacenar para su uso posterior, listas para ensamblar y compatibles con operaciones automatizadas.

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Aplicación de pernos de aleación de aluminio

Conexión de la carcasa de la caja de cambios Benz de 7 velocidades y 9 velocidades

Resumir

1. Pernos de aleación de aluminio son ideales para la conexión de sujetadores bajo el objetivo de automóviles livianos.

2. Comparado con pernos de acero al carbono, puede reducir el peso hasta en 651 TP3T (0,5-1 kg/caja de cambios). Se puede aplicar sobre piezas de aleación de magnesio/aluminio, evitando la corrosión electroquímica de las piezas en contacto. El efecto anticorrosión es más potente que el del recubrimiento o las arandelas combinadas.

3. Cuando se utiliza para la conexión de piezas de aleación de magnesio, puede reducir significativamente la relajación de la precarga en condiciones de alta temperatura.