⚡ Puntos clave
- Qué es el ZT68: un tornillo de aleación de aluminio de la serie 7000 modificada, conformado en frío y desarrollado internamente, con 630 MPa de tracción y 500 MPa de límite elástico, lo que lo sitúa frente al acero clase 6.8.
- Frente al 6056 (AL9): tracción +50 % (420 → 630 MPa) y límite elástico +43 % (350 → 500 MPa).
- Masa: con 2.7 g/cm³ un tornillo pesa alrededor de un tercio de su equivalente en acero, lo que quita 0.5–1 kg de una sola caja de cambios.
- Comportamiento galvánico: el potencial coincide con el del magnesio y el aluminio, lo que elimina en origen el par acero-magnesio; con anodizado supera 60 días de niebla salina neutra.
- Calor: tras 12 horas a 150 °C la tracción se mantiene por encima de 600 MPa, una retención de al menos el 95 %.
- Frente al acero: un tornillo de acero clase 10.9 pierde más del 96 % de su carga previa a 150 °C, mientras que el ZT68 se dilata con el magnesio y retiene mucho más.
- Fricción: 0.09–0.15 con baja dispersión del par, apto para líneas totalmente automatizadas.
1. El tornillo que frenaba el aligeramiento
2. Tres fallos de los tornillos convencionales en magnesio
3. El ZT68 medido frente al 6056
4. Cuatro ventajas esenciales
5. La cadena de fabricación
6. Aplicaciones típicas
7. Guía de decisión y preguntas frecuentes
1. El tornillo que frenaba el aligeramiento
Los vehículos eléctricos, el eVTOL y los robots humanoides incluyen el aligeramiento en cada especificación, y las estructuras de magnesio y aluminio ya son habituales. Un detalle suele pasarse por alto: la estructura ligera sigue unida por tornillos pequeños.
Los tornillos convencionales de acero al carbono encajan mal con el magnesio y el aluminio: la corrosión galvánica, la diferencia de dilatación térmica y la resistencia insuficiente llevan años dando problemas a los fabricantes y a sus proveedores de primer nivel. Los tornillos de aluminio 6056 existentes, con unos 420 MPa, resuelven la corrosión, pero limitan la resistencia a un nivel demasiado bajo para el par y la carga de un sistema de propulsión eléctrica.
Con más de 20 años de desarrollo y fabricación de tornillería, Toprecision desarrolló el ZT68, un tornillo de aluminio de la serie 7000 modificada, de alta resistencia y conformado en frío, que pone la resistencia del acero en un peso de aluminio.
2. Tres fallos de los tornillos convencionales en magnesio
Problema uno: corrosión galvánica
El magnesio está en torno a -1.6 V y el acero al carbono en torno a -0.44 V, una diferencia de unos 1.16 V. En condiciones húmedas, de vadeo o de condensación el magnesio se convierte en ánodo y se corroe con rapidez: óxido blanco, roscas erosionadas, carcasas que se descascarillan y pierden estanqueidad.
Problema dos: diferencia de dilatación térmica
El magnesio se dilata aproximadamente el doble que el acero. Alrededor de motores y cajas de cambios ambos se mueven de forma distinta y la carga previa decae de forma continua. Un tornillo de acero clase 10.9 puede perder más del 96 % de su carga previa a 150 °C, lo que acaba en aflojamiento, fallo de estanqueidad y ruido.
Problema tres: el 6056 no es suficientemente resistente
El 6056 (AL9), con unos 420 MPa de tracción y 350 MPa de límite elástico, no puede cumplir los requisitos de par, carga y vida de un sistema de propulsión eléctrica, que ha sido el cuello de botella técnico del aligeramiento con magnesio a escala.
3. El ZT68 medido frente al 6056
Controlando la precipitación de las fases de endurecimiento de Mg, Zn y Cu y aplicando un tratamiento de solubilización, temple y envejecimiento, el ZT68 alcanza unos 630 MPa de tracción y 500 MPa de límite elástico con un alargamiento mínimo del 8 % (media medida 8.21 %).
| Propiedad | ZT68 | 6056 (AL9) | Variación |
|---|---|---|---|
| Tracción Rm | ≈ 630 MPa | ≈ 420 MPa | +50 % |
| Límite elástico Rp0.2 | ≈ 500 MPa | ≈ 350 MPa | +43 % |
| Alargamiento | ≥ 8 % (medido 8.21 %) | ≥ 6 % | Tenacidad conservada |
| Temperatura de servicio continuo | 150 °C | Igual | — |
| Retención de resistencia a 150 °C | ≥ 95 % | — | — |
| Densidad | 2.7 g/cm³ | 2.7 g/cm³ | Igual |
| Clase de acero equivalente | 6.8 | 5.8 | — |
4. Cuatro ventajas esenciales
4.1 Peso
Con 2.7 g/cm³ el tornillo pesa alrededor de un tercio de su equivalente en acero, un ahorro de hasta el 65 %. Una sola caja de cambios ahorra 0.5–1 kg, lo que a lo largo de una serie contribuye de forma real a la masa y a la autonomía del vehículo.
4.2 Sin par galvánico
Igualar el potencial del magnesio y del aluminio elimina en origen la fuerza motriz del ataque galvánico. Con anodizado supera 60 días de niebla salina neutra con buena resistencia a la corrosión intergranular, apto para el ambiente húmedo de los sistemas de propulsión eléctrica y de los paquetes de baterías.
4.3 Resistencia a la relajación
El coeficiente de dilatación es próximo al del magnesio, así que tornillo y carcasa se mueven juntos a través de los ciclos térmicos y la carga previa decae mucho menos que con acero. Tras 12 horas a 150 °C la tracción se mantiene por encima de 600 MPa, lo que cubre carcasas de motor y electrónica de potencia.
4.4 Montaje
La brida integral se conforma en frío en una sola pieza, lo que elimina una arandela independiente y un segundo paso de montaje. Un paquete de lubricación graduado mantiene el coeficiente de fricción total entre 0.09 y 0.15 con baja dispersión del par, lo que encaja en líneas totalmente automatizadas.
5. La cadena de fabricación
El ZT68 rompe la suposición del sector de que los tornillos de aluminio de alta resistencia no se pueden conformar en frío en volumen:
- Conformado en frío de una pieza: la brida se forma en un solo paso con flujo de fibra continuo y sin arandela independiente.
- Limpieza y pretratamiento.
- Tratamiento térmico de precisión: solubilización, temple y envejecimiento para precipitar las fases de endurecimiento.
- Laminado de alta precisión tras el tratamiento térmico: el fondo de rosca desarrolla una tensión de compresión residual uniforme que compensa la tracción en servicio y eleva la resistencia a la fatiga.
- Segunda limpieza.
- Acabado e inspección final: anodizado o recubrimiento lubricante con fricción controlada.
El diseño de utillaje, el conformado en frío, el laminado, el mecanizado, el tratamiento térmico, el acabado superficial, el montaje automatizado y la clasificación óptica se realizan en sus propias instalaciones, con microscopios metalográficos, máquinas universales de tracción y equipos de ensayo de fricción.
6. Aplicaciones típicas
- Sistemas de propulsión eléctrica: carcasas de motor de magnesio, bridas de reductor, carcasas de inversor.
- Sistemas de batería: bandejas de magnesio, largueros de bastidor, placas frías.
- Chasis aligerado: brazos de suspensión de magnesio-aluminio, manguetas, subchasis.
- Grandes fundiciones inyectadas de magnesio: estructuras de salpicadero, piezas de carrocería.
- eVTOL y aviación de baja altitud: cada kilogramo que se quita suma kilómetros de autonomía.
- Robots humanoides: carcasas de articulación, donde menos masa significa más carga útil y más autonomía.
7. Guía de decisión y preguntas frecuentes
Guía de decisión
- Acero con acero: tornillo de acero.
- Magnesio o aluminio con el mismo material, a temperatura ambiente: ZT68.
- Magnesio con acero bajo carga elevada: tornillo de acero con casquillo aislante.
- Por encima de 150 °C: titanio o acero.
Preguntas frecuentes
P. ¿Puede el ZT68 sustituir a la clase 10.9? No. El ZT68 equivale a la clase 6.8 y está pensado para uniones ligeras de magnesio y aluminio, no para uniones pesadas de acero con acero.
P. ¿Por qué no titanio? El titanio es más resistente pero cuesta entre cinco y diez veces más, y cuando el potencial ya coincide con el del metal base el ZT68 ofrece mejor relación calidad-precio.
P. ¿Se puede anodizar? Sí, en negro o transparente, con un comportamiento de 60 días en niebla salina.
P. ¿Qué significa un coeficiente de fricción de 0.09–0.15? A igual par, la carga previa es un 30–50 % mayor que con acero zincado (K ≈ 0.20), así que la pauta de pares debe recalcularse.
👉 Servicios de ingeniería ｜ 👉 Solicitar cotización técnica