À medida que a engenharia se torna cada vez maior para reter energia reduzindo o peso, o alumínio está destinado a crescer.

O peso dos fixadores de alumínio é 1/3 da importância dos fixadores de aço semelhantes. As propriedades de resistência desta liga frequentemente usada são surpreendentemente boas.

Fechos de alumínio têm uma relação força-peso mais alta do que outros fixadores feitos de materiais industriais e comerciais.

O alumínio não é magnetizável. A condutividade térmica e elétrica do alumínio é excelente, cerca de 2/3 do cobre no mesmo volume. O alumínio tem boas características de usinagem e é acessível para conformação a frio e forjamento a quente.

Em circunstâncias normais, o alumínio tem resistência à corrosão suficiente. E quando o ambiente de exposição esperado é severo, sua resistência à corrosão pode ser significativamente melhorada pela anodização.

A anodização é um processo de usinagem elétrica que forma um filme de óxido em uma superfície metálica. A anodização aumenta a resistência à corrosão e melhora a proteção contra abrasão e arranhões. Revestimentos anodizados vêm em várias cores para fins decorativos e de identificação. Na corrosão atmosférica, o alumínio forma um filme de óxido cinza claro na superfície. Esses produtos de corrosão não contaminam as superfícies de alumínio ou se espalham para superfícies adjacentes, ao contrário de muitos outros metais que se comportam sob corrosão a esse respeito.

Além disso, os parafusos de liga de alumínio também podem resolver a corrosão eletroquímica causada por conexões de aço e alumínio e a inconsistência dos coeficientes de expansão térmica entre parafusos de aço e peças conectadas de alumínio - o risco de fluência, prejudicando a retenção da pré-carga.

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Fabricação de Parafusos de Liga de Alumínio

A principal rota de processo da liga de alumínio é a seguinte:

Conformação a frio – limpeza – tratamento térmico (recozimento + endurecimento por envelhecimento) – laminação – limpeza – lubrificação – aceitação.

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Fio de Parafusos de Liga de Alumínio

A resistência à tração do alumínio puro é de cerca de 13.000 psi e é possível aumentar significativamente a resiliência adicionando uma pequena quantidade de elementos de liga. As ligas de alumínio de 2XXX, 6XXX e 7XXX têm um bom efeito no tratamento térmico. Portanto, praticamente todos os fixadores roscados usados para transmissão de carga são feitos dessas três categorias significativas de ligas de alumínio.

Quatro ligas de alumínio são quase exclusivas.

A liga de alumínio tipo 2024-T4 (cobre 4,5%, manganês 1,6%, magnésio 1,5% e o restante alumínio) é resistente. Alcança um equilíbrio na combinação de força, resistência à corrosão, manufaturabilidade e economia e é amplamente utilizado na fabricação de fixadores roscados.

Parafusos, parafusos e prisioneiros feitos de liga de alumínio Tipo 7075-T73 (cobre 1.6%, manganês 2.5%, cromo 0.3% e o restante alumínio) mostraram uma ligeira melhora na resistência e devido ao processo de tratamento térmico exclusivo "T73" , pode prevenir a ocorrência de corrosão sob tensão em grande medida. Mas o alto custo limita sua popularidade.

A liga de alumínio 6061-T6 (contendo silício 0,6%, cobre 0,25%, magnésio 1%, cromo 0,2% e o restante é alumínio) pode projetar fixadores roscados internos e externos com requisitos mais altos de resistência à corrosão.

A liga de alumínio do tipo 6062-T9 (contendo silício 0,6%, cobre 0,25%, magnésio 1%, cromo 0,09%, chumbo 0,5% e o restante é alumínio) é quase exclusivamente usada para porcas de design. Esta liga é mais forte e tem resistência à corrosão relativamente melhor do que as ligas de alumínio Tipo 6061-T6.

Porcas de espessura total feitas de liga de alumínio tipo 6063-T9 têm resistência suficiente para se encaixar com parafusos feito de ligas de alumínio Tipo 2024-T4 ou 7075-T73. Parafusos de máquina, porcas e outras porcas de 1/4 de polegada e menores são feitas de liga de alumínio Tipo 2024-T4.

As quatro ligas de alumínio já mencionadas são as mais utilizadas na fabricação de fixadores rosqueados porta-cargas. Em contraste, outras ligas de alumínio fabricar diferentes tipos de fixadores. Pequenos sólidos, half-pipes e rebites cegos são feitos de ligas de alumínio de 1100-F, 5052-F e 5056-F, respectivamente. As ligas de alumínio tratáveis termicamente 2017-T4, 2117-T4, 2024-T4, 6061-T6 e as relativamente novas ligas de alumínio 7075-T73 têm resistência ao cisalhamento superior e não requerem “tratamento pré-condução”. Pode ser conduzido.

As arruelas planas geralmente são feitas de liga 2024-T4 aluminizada; as arruelas de mola helicoidal são geralmente feitas de liga 7075-T6; parafusos de rosca podem ser feitos de liga 7075-T6; os parafusos autorroscantes são feitos da mesma liga de material por anodização. A liga de alumínio tipo 2011-T3 (contendo cobre 5,5%, chumbo 0,5%, bismuto 0,5% e o restante é alumínio) pode ser usada para fazer peças para máquinas de corte de rosca.

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Desempenho de Parafusos de Liga de Alumínio

As propriedades de resistência dos materiais de liga de alumínio 2024-T4, 6061-T6 e 7075-T73 para fixadores com rosca externa são discutidas explicitamente em ASTM F468 na página B-158; a resistência dos materiais de liga de alumínio para porcas 2024-T4, 6061-T6 e 6062-T9 As propriedades são discutidas em detalhes em ASTM F467 na página B-184.

É necessário explicar duas diferenças nas propriedades mecânicas entre fixadores roscados de liga de alumínio e fixadores feitos de outros materiais metálicos.

O primeiro ponto é: Ao calcular a capacidade de carga da peça, deve-se determinar a área da porção raiz da seção transversal ao invés da área maior de tensão de tração. Apenas os valores de resistência à tração e de escoamento dos corpos de prova mecânicos fornecidos na Tabela 2 do ASTMF468 são valores reais de resistência. Ajustes apropriados podem ser feitos ao calcular a potência do tamanho total do fixador. Dessa forma, ao multiplicar o valor da tensão pela área do lado tensionado da rosca para calcular a capacidade de carga em libras, o resultado do cálculo é aproximadamente o produto do “valor real” da tabela e a área da menor área radicular.

O segundo ponto é que a diferença de dureza dos fixadores de liga de alumínio é mínima e insignificante como critério de inspeção. Como alternativa ao teste de dureza, geralmente é introduzido o teste de resistência ao cisalhamento.

Tratamento da superfície

Os parafusos são oxidados e selados. Com base no efeito da anodização e do tratamento de oxidação por microarco na melhoria da resistência à corrosão do limite de grão, o parafuso de liga de alumínio adota tratamento de oxidação de superfície. Como a resistência à corrosão da superfície do fio de liga de alumínio não é forte, o tratamento da superfície deve ser realizado por anodização para aumentar a resistência à corrosão, resistência ao desgaste e aparência do parafuso de alumínio.

O processo primário é:

(1) Pré-tratamento de superfície.

A superfície do parafuso é limpa por métodos químicos ou físicos para expor a matriz pura, o que é benéfico para obter um filme de óxido artificial completo e denso. Superfícies espelhadas ou foscas (mate) também podem ser obtidas por meios mecânicos;

(2), oxidação anódica.

Sob certas condições do processo, a superfície do parafuso pré-tratado sofrerá oxidação anódica na superfície do substrato para formar uma camada de filme AL203 densa, porosa e forte;

(3) Furos de vedação.

Os poros do filme de óxido poroso formado após a anodização são fechados para que as propriedades anti-incrustação, resistência à corrosão e resistência ao desgaste do filme de óxido sejam aprimoradas. O filme de óxido é incolor e transparente. Aproveitando a forte adsorção do filme de óxido antes da vedação, alguns sais metálicos são adsorvidos e depositados nos poros do filme de forma que a superfície do perfil possa apresentar muitas cores além da cor original (branco prateado), como: preto, bronze, ouro e aço inoxidável.

Requisitos de tratamento de oxidação e tratamento de vedação: GB/T8013.1 grau V; resistência à corrosão por spray de sal (CASS) é 72h, grau ≥9; resistência alcalina ≥125s; resistência ao desgaste f≥300g/μm.

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Rolamento de rosca de parafusos de liga de alumínio

A laminação da rosca é organizada após o processo de tratamento térmico para otimizar ainda mais as propriedades mecânicas do parafuso, minimizar a suscetibilidade à corrosão intergranular, aumentar a resistência à fadiga (reduzir os efeitos da raiz da rosca) e reduzir o risco de danos à rosca.

Além disso, as propriedades do material de alumínio determinam que toda a haste, incluindo o pescoço do parafuso, deve ser conformada a frio usando equipamento de conformação complexa de várias estações. Ressalta-se que durante o processo de fabricação dos parafusos de liga de alumínio deve-se evitar a mistura com aço porcas e parafusos equipamentos e ferramentas de fabricação (moldes, facas, etc.).

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Controle do coeficiente de fricção de parafusos de liga de alumínio

O estabilizador do coeficiente de fricção é revestido por imersão. Como último processo de fabricação, é realizado o controle efetivo da velocidade de aperto. A diferença de variação do valor do coeficiente de atrito entre os fixadores produzidos em massa é efetivamente reduzida para estabilizar o torque de aperto e melhorar o aperto - a força de travamento da peça no ambiente de vibração e oscilação.

Adota o estabilizador do coeficiente de fricção de um líquido de dispersão coloidal à base de água contendo um polímero de alto peso molecular, um lubrificante seco exclusivo. Pode ser revestido, seco e curado para formar um filme lubrificante transparente com boa adesão.

E por causa dessa extraordinária lubrificação a seco, a camada de filme é fina, evitando o problema de afetar as tolerâncias. Peças pré-aplicadas com cera de água lubrificante podem ser armazenadas para uso posterior, prontas para montagem e compatíveis com operações automatizadas.

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Aplicação de Parafusos de Liga de Alumínio

Conexão da carcaça da caixa de câmbio de 7 e 9 velocidades Benz

Resumir

1. Parafusos de liga de alumínio são ideais para conexão de fixadores sob o objetivo de automóveis leves.

2. Comparado com parafusos de aço carbono, pode reduzir o peso em até 65% (0,5-1kg/caixa de câmbio). Pode ser aplicado em peças de liga de magnésio/alumínio, evitando a corrosão eletroquímica das peças de contato. O efeito anticorrosivo é mais potente que o do revestimento ou das arruelas combinadas.

3. Quando usado para a conexão de peças de liga de magnésio, pode reduzir significativamente o relaxamento da pré-carga sob condições de alta temperatura.