Tornillos y pernos de titanio

Los pernos y tornillos de titanio son el resultado inevitable de los avances en la ciencia de los materiales y la tecnología de fabricación. Sus propiedades esenciales, como ligereza, alta resistencia, resistencia a la corrosión y al desgaste, y biocompatibilidad, satisfacen con precisión las exigencias de fabricación de alta gama en cuanto a ligereza, larga vida útil y alta fiabilidad, impulsando la modernización de equipos en industrias como la aeroespacial, la médica y la ingeniería naval.

Fabricación de sujetadores de titanio

La alta precisión del mecanizado CNC garantiza la consistencia dimensional de los sujetadores de titanio. El control preciso del tratamiento térmico permite la personalización del rendimiento. Las diversas mejoras en el tratamiento de superficies amplían las posibilidades de aplicación. La combinación orgánica de estos tres elementos constituye el sistema de fabricación principal para pernos y tornillos de titanio. Mediante un control exhaustivo de materiales, soporte técnico personalizado, un riguroso control de calidad y un servicio eficiente, Wstitanium contribuye al avance de los productos de titanio a nivel mundial.

Mecanizado CNC

El mecanizado CNC (Control Numérico Computarizado) es un paso fundamental en el conformado de pernos y tornillos de titanio, ya que determina directamente la precisión dimensional, la calidad de la rosca y la consistencia de la apariencia. Los tornos CNC se utilizan para tornear cabezas de pernos y ejes de tornillos, mientras que las fresadoras CNC se utilizan para crear estructuras de cabeza con formas especiales. Perforación CNC Se utilizan máquinas para crear características detalladas como orificios avellanados y orificios pasantes en las cabezas de los pernos, lo que garantiza tolerancias dimensionales de ±0.001 mm para todos los componentes.

Tratamiento térmico

El tratamiento térmico es una tecnología fundamental que modifica la microestructura interna de las aleaciones de titanio mediante calentamiento, mantenimiento y enfriamiento controlados, logrando así un control preciso de las propiedades mecánicas. Los escenarios de aplicación de los pernos y tornillos de titanio varían considerablemente. Algunos requieren cargas elevadas, mientras que otros requieren una excelente ductilidad y tenacidad. Esto requiere un tratamiento térmico específico para lograr un rendimiento personalizado.

Recocido

El recocido es una técnica fundamental en la fabricación de pernos y tornillos de titanio, utilizada principalmente para eliminar las tensiones residuales generadas durante el mecanizado CNC y mejorar la ductilidad y la maquinabilidad del material. Los métodos de recocido más comunes incluyen el recocido completo y el recocido de alivio de tensiones. El recocido completo implica calentar la aleación de titanio a 50-100 °C por debajo del punto de transformación β (por ejemplo, el punto de transformación β del Ti-6Al-4V es de aproximadamente 996 °C, por lo que la temperatura de recocido suele ser de 920-950 °C). Tras mantener esta temperatura durante 1-2 horas, la aleación se enfría en el horno para homogeneizar la microestructura y reducir la dureza. El recocido de alivio de tensiones, por otro lado, se realiza a una temperatura más baja (500-600 °C) durante 2-4 horas. Esto elimina eficazmente las tensiones residuales del mecanizado y previene la deformación o el agrietamiento durante el uso posterior. Es especialmente adecuado para fijaciones de titanio con paredes delgadas o estructuras complejas.

Tratamiento de solución y envejecimiento

Para pernos y tornillos de titanio que requieren alta resistencia (como fijaciones Ti-6Al-4V para aplicaciones aeroespaciales), a menudo se emplea un proceso combinado de "tratamiento de solución + envejecimiento". El tratamiento de solución implica calentar la aleación de titanio a 10-30 °C por encima del punto de transformación β, mantenerlo durante un período de tiempo y luego enfriarlo rápidamente con agua. Esto permite que los elementos de aleación (como Al y V) se disuelvan completamente en la matriz de fase α, formando una solución sólida sobresaturada. El tratamiento de envejecimiento posterior implica calentar la pieza de trabajo a 450-550 °C después del tratamiento de solución y mantenerlo durante 4-8 horas. Esto promueve la precipitación de partículas finas de fase β de la solución sólida sobresaturada, mejorando significativamente la resistencia y dureza del material mediante el fortalecimiento por dispersión. Por ejemplo, después del tratamiento de envejecimiento en solución, la resistencia a la tracción de Ti-6Al-4V se puede aumentar de 895 MPa en el estado recocido a más de 1100 MPa, y el límite elástico de 825 MPa a más de 1000 MPa, cumpliendo plenamente los requisitos de resistencia de los sujetadores para equipos de alta gama.

Tratamiento térmico β

El tratamiento térmico β es una tecnología especializada para aleaciones de titanio altamente aleadas, como Ti-10V-2Fe-3Al. El calentamiento de la pieza por encima del punto de transformación β, el mantenimiento de la temperatura y su posterior enfriamiento lento producen una estructura de grano β grueso. En combinación con un tratamiento de envejecimiento posterior, esto mejora la tenacidad a la fractura del material, manteniendo al mismo tiempo una alta resistencia, lo que lo hace adecuado para pernos de titanio sometidos a cargas de impacto.

Tratamiento de superficies

Las aleaciones de titanio poseen inherentemente una excelente resistencia a la corrosión, pero en aplicaciones específicas (como la corrosión por grietas en entornos marinos y los requisitos de bioactividad de los implantes médicos) se requiere un tratamiento de superficie para mejorar aún más el rendimiento.

Anodizado

El anodizado es un proceso en el que se aplica una corriente eléctrica al elemento de fijación de titanio en un electrolito ácido (como ácido sulfúrico u oxálico) para formar una película de óxido de titanio sobre la superficie. Esta película, con un espesor típico de 0.5 a 10 μm, no solo mejora la resistencia a la corrosión, sino que también mejora la resistencia al desgaste superficial y el aislamiento eléctrico. El color de la película (p. ej., natural, azul o dorado) se puede controlar ajustando la composición y el voltaje del electrolito para cumplir con los requisitos decorativos.

Pasivación

La pasivación consiste en la formación de una película de óxido fina y densa sobre la superficie del titanio mediante métodos químicos (como la inmersión en ácido nítrico o soluciones de cromato) para mejorar la resistencia a la corrosión. En comparación con el anodizado, la película de pasivación es más fina (normalmente inferior a 0.1 μm), pero ofrece un bajo coste, una alta eficiencia y es idónea para la producción en masa.

Revestimientos

Para requisitos de servicios especializados, los pernos y tornillos de titanio también se pueden actualizar mediante tecnología de recubrimiento.

Recubrimientos resistentes al desgaste, como recubrimientos de nitruro de titanio (TiN), depositados mediante deposición física de vapor (PVD), puede lograr durezas superiores a 2000 HV y mejorar significativamente la resistencia al desgaste de los sujetadores, lo que los hace adecuados para el desmontaje de alta frecuencia.

Recubrimientos lubricantes sólidos, como los recubrimientos de politetrafluoroetileno (PTFE), ofrecen un bajo coeficiente de fricción (0.05-0.1), lo que reduce la fricción durante el ensamblaje del perno y la tuerca.

Recubrimientos bioactivos, como la hidroxiapatita (HA), se puede aplicar a la superficie de los pernos de titanio utilizados para implantes médicos para imitar la composición del tejido óseo, promoviendo la osteointegración y acortando el tiempo de curación.

Wstitanium puede ajustar los parámetros de mecanizado CNC para tamaños especializados (como microtornillos de titanio con un diámetro de 0.5 mm y pernos de titanio extralargos de hasta 500 mm de longitud). Los tratamientos térmicos se optimizan para cumplir con requisitos de rendimiento específicos, como la personalización de tratamientos criogénicos para fijaciones utilizadas en entornos de baja temperatura para mejorar su tenacidad a baja temperatura. Wstitanium cuenta con equipos avanzados, que incluyen un centro de mecanizado CNC de alta precisión (precisión de posicionamiento de ±0.005 mm), un horno de tratamiento térmico al vacío (precisión de control de temperatura de ±5 °C) y un equipo de recubrimiento PVD. Wstitanium integra el control de calidad en todo el proceso de fabricación y ha establecido un sistema de garantía de calidad que cumple con las normas ISO 9001 e ISO 13485 (Sistema de Gestión de Calidad de Dispositivos Médicos), lo que garantiza que cada perno y tornillo de titanio cumpla con los más estrictos estándares.