Inicio / Notas técnicas / Sujetadores de titanio
Fijaciones
Sujetadores de titanio: de dónde proviene la resistencia y qué limita la unión
“¿Son los pernos de titanio los más resistentes?” es la pregunta que reciben los motores de búsqueda, y la respuesta honesta es no. Un perno de acero aleado de alta resistencia tiene una mayor resistencia a la tracción absoluta. Lo que ofrece el titanio es una resistencia mucho mejor por unidad de peso, y esa es una propiedad diferente con un conjunto distinto de consecuencias.
Una especificación de sujetador que solo indica un grado y una cifra de torque está incompleta. Díganos el material de apareamiento y el deber de la junta, y nosotros indicaremos el lubricante, el aislamiento y el procedimiento de montaje. Envía los detalles de la articulación
Separando dos afirmaciones que se confunden
La resistencia a la tracción absoluta y la resistencia específica no son la misma cifra, y una hoja de datos de un sujetador generalmente solo cita la primera. A una resistencia a la tracción comparable, un sujetador de aleación de titanio tiene aproximadamente el 57 por ciento de la densidad de uno de acero. Un sujetador de acero de alta resistencia alcanza un valor mayor en términos absolutos: simplemente es mucho más pesado y necesita un recubrimiento que el sujetador de titanio no requiere.
Ese intercambio vale la pena hacerlo en algunos lugares y no en otros, y en cuál te encuentres depende de si el lugar tiene limitación de fuerza o de masa.
Lo que realmente te compra el titanio
- Misa. Aproximadamente el 57 por ciento de la densidad del acero con una resistencia a la tracción comparable, lo cual es más importante al final de un brazo de palanca largo.
- Resistencia a la corrosión por derecho propio del sujetador. Sin recubrimiento que se dañe, sin capa que se degrade con un rasguño. Eso elimina por completo el riesgo de fragilización por hidrógeno en los procesos de galvanizado y niquelado.
- Compatibilidad galvánica con estructura de titanio. Un sujetador de titanio en una pieza de titanio no crea ningún par galvánico en absoluto.
- Comportamiento a la fatiga. El titanio tiene buena resistencia a la fatiga, pero es sensible a las muescas, por lo que el beneficio solo aparece si la raíz de la rosca y cualquier filete se hacen correctamente.
El problema irritante
La queja de campo más común sobre los sujetadores de titanio es que se agarrotan. El titanio tiene una fuerte tendencia a soldarse en frío consigo mismo bajo presión sin un óxido lubricante entre las superficies, y una rosca es un contacto deslizante de alta presión por diseño. Un tornillo de titanio en una tuerca de titanio es el peor caso.
Los controles son conocidos y no son opcionales: un lubricante en película seca o un compuesto antiadherente en las roscas, un material de tuerca diferente o un inserto, una forma de rosca controlada y un procedimiento de torque que no dependa de una sola apretadura en seco para verificar la unión. Un sujetador de titanio especificado sin ninguno de estos elementos se agarrotará, y normalmente lo hará en el ensamblaje que el cliente ve.
Acoplamiento galvánico con el resto de la estructura
El titanio es un metal fuertemente pasivo, lo que lo convierte en el lado noble de casi cada par que forma. Un sujetador de titanio en una estructura de aluminio es un par galvánico con el aluminio como ánodo, y en un ambiente húmedo o marino eso representa un verdadero camino de corrosión. Frente al acero inoxidable, el par es leve. Frente a un compuesto de fibra de carbono, la preocupación no es galvánica en absoluto, sino adyacente a la galvánica: el carbono es conductor y noble, y el sujetador necesita aislamiento por una razón diferente.
La respuesta suele ser una barrera: una arandela chapada o recubierta, un sellador o una funda que aísla el vástago del agujero. Nada de eso es exótico, pero tiene que estar en el plano, porque no se inventará en el banco.
Par, precarga y qué significa el número
La cifra de torque en una tabla es un medio para un precargado, no una propiedad del sujetador. El precargado depende de la fricción de la rosca y de la fricción bajo la cabeza, y en el titanio ambos son mayores y más variables que en un sujetador de acero lubricado. Una unión de titanio seco puede alcanzar un precargado dado con un torque bastante diferente al valor de la tabla, y puede presentar agarrotamiento en el camino.
Esta es la razón por la que una especificación de sujetador de titanio que solo indica un grado y un número de torque está incompleta. Lo que la unión necesita es un lubricante especificado, un procedimiento de ensamblaje y, si la unión es crítica, una precarga medida directamente en lugar de inferida a partir del torque.
Qué poner en la especificación
| Concepto | Por qué importa | Qué sale mal si se omite |
|---|---|---|
| Calificación y condición | Establece la resistencia y la ductilidad disponibles en la raíz de la rosca | La tienda sustituye el grado más cercano y el comportamiento a la fatiga cambia |
| Lubricante o revestimiento en las roscas | Controla el agarrotamiento y hace que la relación par-precarga sea repetible | Ensamblajes incautados y precarga que varía de una articulación a otra |
| Material de apareamiento y aislamiento | Define el par galvánico con la estructura | Corrosión en la unión en servicio húmedo, descubierta mucho después del ensamblaje |
| Forma de rosca y clase de tolerancia | Decide cómo se comparte la carga a lo largo del compromiso | Carga concentrada en los primeros hilos; fallo por fatiga temprana |
| Procedimiento de maquillaje | Convierte una cifra de par en una precarga real | La unión se ensambla a un número que no produce la carga de apriete prevista |
Preguntas frecuentes
Preguntas frecuentes
¿Son los pernos de titanio más fuertes que los pernos de acero?
No en términos absolutos. Un sujetador de acero de aleación de alta resistencia alcanza una mayor resistencia a la tracción que un sujetador de titanio. La ventaja del titanio es la resistencia específica: una banda de tracción similar a aproximadamente el 57 por ciento de la densidad, además de resistencia a la corrosión sin un recubrimiento. Qué es más importante depende de si la unión está limitada por la resistencia o por la masa.
¿Por qué los pernos de titanio se desgastan y se traban?
El titanio se suelda en frío a sí mismo bajo presión cuando las superficies están limpias y deslizándose, y una rosca es exactamente esa condición. Un perno de titanio en una tuerca de titanio es el peor de los casos. Los controles estándar son un lubricante en película seca o antiadherente, un material de tuerca diferente o un inserto, una forma de rosca adecuada y un procedimiento de montaje que no dependa de un ensamblaje en seco único.
¿Los sujetadores de titanio causan corrosión en estructuras de aluminio?
Pueden. El titanio es fuertemente pasivo, por lo que se convierte en el lado noble de la pareja y el aluminio se convierte en el ánodo. En un interior seco eso generalmente es tolerable; en un ambiente húmedo o marino es un camino de corrosión real y la unión necesita una barrera: una arandela recubierta, un sellador o una funda aislante, indicado en el dibujo.
¿Es la cifra de torque en la hoja de datos de un sujetador de titanio la especificación?
No. El torque es un medio para producir un precarga, y la precarga depende de la fricción de la rosca y de la fricción bajo la cabeza, ambas son mayores y más variables en titanio que en un sujetador de acero lubricado. Una especificación útil indica el lubricante, el procedimiento de montaje y, para una unión crítica, una precarga medida directamente.
Pregunta sobre sujetadores de titanio
Envíe el dibujo con la calificación y la especificación vigente. Confirmaremos el formato del material, la ruta del proceso, el plan de inspección y una fecha por escrito junto con la cotización.