Materiales y procesos de fabricación de elementos de fijación para automóviles
Mar 27,2024
El desarrollo de la tecnología del proceso de apriete para los elementos de fijación de automóviles y de los propios elementos roscados se basa en las necesidades de fiabilidad en la unión y de ligereza estructural, y es el resultado del avance en el diseño, los procesos y la tecnología de materiales para uniones roscadas. La clave de las uniones atornilladas consiste en controlar la fuerza de sujeción axial de los tornillos. Para lograr un control preciso de la fuerza axial de los tornillos, es necesario garantizarlo desde diversos aspectos, tales como el diseño y la selección de los elementos de fijación, el control del coeficiente de fricción y el uso correcto de los métodos de apriete.
El material de los sujetadores para automóviles
La mayoría de los aceros para pernos de alta resistencia son aceros al carbono medio y aceros de aleación de carbono medio, todos los cuales se utilizan tras un tratamiento térmico de temple y revenido. Tras el tratamiento térmico (temple y revenido), su microestructura es martensita revenida + carburo. Tras un ultra-refinamiento de la austenita antes del temple, se ha comprobado que sus propiedades mecánicas pueden mejorarse. En comparación con el tratamiento térmico tradicional de grano fino para aceros, cuando la austenita se refina a menos de 10 μm, todas las propiedades mecánicas mejoran significativamente. En el caso del acero para pernos de alta resistencia, solo mejorar la resistencia y tenacidad o solo refinando el grano no puede satisfacer plenamente los requisitos de aplicación. Por ejemplo, cuando la resistencia a la tracción de la mayoría de los aceros estructurales de aleación se eleva a 1200 MPa, se produce fractura retardada; por lo tanto, seguir aumentando la resistencia perdería valor práctico y provocaría una mayor inseguridad. Desde un punto de vista práctico, mejorar la resistencia a la fatiga y la vida útil en fatiga constituye un tema especialmente importante y más exigente para incrementar la resistencia a la fractura retardada.
La mejora del rendimiento antifatiga de los elementos de fijación para automóviles está relacionada con el aumento de la limpieza del acero al carbono, en especial con el cambio en el tamaño y la distribución de los óxidos. Este es un desafío difícil para el proceso metalúrgico en horno eléctrico destinado a producir este tipo de acero, lo cual requiere la cooperación de todas las partes. La mejora de la resistencia a la fractura retardada no solo está relacionada con el refinamiento del grano, sino también con la estructura del acero y el estado de los límites de grano. Investigaciones científicas demuestran que, cuando los granos de austenita se refinen hasta 2 μm, la resistencia a la fractura retardada no mejora en comparación con los granos más gruesos. La fractura retardada es, en esencia, un fenómeno de fragilización por hidrógeno que suele desarrollarse en forma de fractura intergranular, por lo que es fácil que se retrase durante el uso. La fractura frágil por hidrógeno. La resistencia del acero endurecido secundariamente desarrollado es entre 200 y 400 MPa superior a la del acero general templado y revenido, lo cual puede explicarse mediante el trabajo en frío del acero. Cuando la muestra de acero se carga hasta su límite de fluencia, la carga se retira rápidamente. En la segunda carga, la resistencia del acero aumenta notablemente, pero disminuyen tanto la plasticidad como la tenacidad exhibidas.
Además, mediante observación microscópica, la distribución de la red atómica del acero estirado en frío es más ordenada y regular que la original, lo cual también demuestra una mejora en su desempeño en términos de resistencia. Al adoptar un tratamiento por calentamiento eléctrico y un tratamiento térmico cíclico para el tratamiento térmico de granos finos de austenita, se toma como referencia el efecto de granos finos presente en aceros extranjeros. Utilizando la segregación en los límites de grano de la austenita, los límites de grano de las fases atómicas se refuerzan mediante difracción de electrones de baja energía y cálculos de la temperatura en los límites de grano.
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