A leveza estrutural dos veículos de nova energia já utiliza amplamente peças fundidas de alumínio e magnésio; porém, se os conectores que acompanham essas peças ainda forem parafusos de aço, haverá não apenas acréscimo de peso, mas também o risco de corrosão galvânica. Os parafusos de alumínio, com densidade cerca de um terço da do aço, reduzem o peso enquanto garantem a função de conexão, tornando-se uma escolha essencial para a ligação entre o sistema de potência e as carcaças de liga leve.

Por que a Leveza Começa pelos Elementos de Conexão

O número de parafusos em um veículo chega a milhares. Se todos os parafusos de média e alta resistência dos pontos de conexão críticos forem trocados do aço para o alumínio, a redução de peso acumulada é considerável. Mais importante: o parafuso de alumínio tem potencial eletroquímico mais próximo das peças de alumínio e magnésio conectadas, podendo evitar na origem a corrosão galvânica entre o parafuso de aço e a liga leve — um ponto especialmente decisivo em ambientes quentes, úmidos e de névoa salina. É claro que a resistência do parafuso de alumínio é inferior à de um parafuso de aço de mesma bitola; por isso ele não é uma substituição "universal", mas uma troca precisa nos pontos em que a resistência é compatível e o ganho de peso é grande.

Sistema de Materiais dos Parafusos de Alumínio: AW-6056 e ZT68

Os materiais de parafusos de alumínio de alta resistência usados em engenharia baseiam-se, sobretudo na série Al-Si-Mg-Cu endurecível por tratamento térmico. Conforme a norma de materiais do Grupo Volkswagen VW 60469, o AW-6056 (EN AW-AlSiMgCuMn, código AL9) é uma liga típica, com cerca de 0,7%–1,2% de silício, 0,65%–0,85% de cobre, 0,6%–1,0% de magnésio e 0,55%–0,65% de manganês. Nas bitolas M6 a M12, o parafuso de alumínio 6056 apresenta resistência à tração de cerca de 420 MPa, limite de escoamento de cerca de 350–600 MPa e alongamento após fratura não inferior a 7%. Para demandas de resistência ainda maiores, há parafusos de alumínio de alta resistência como o ZT68, com resistência à tração de cerca de 630 MPa, limite de escoamento de cerca de 500 MPa, alongamento não inferior a 6% e dureza de cerca de 187–204 HV, mantendo mais de 95% da resistência mesmo após exposição térmica.

Comprimento de Engaste Curto: a Lógica Mecânica de 1,3d a 1,5d

Quando o parafuso de alumínio é aplicado em peças de alumínio ou magnésio, o comprimento de engaste geralmente precisa apenas de 1,3d a 1,5d (sendo d o diâmetro nominal da rosca), enquanto o parafuso de aço em materiais moles costuma exigir 2d a 3d. Isso ocorre porque o parafuso de alumínio e o material conectado são próximos, com a resistência das roscas compatível entre si, não surgindo o problema de "o parafuso estar bom, mas a rosca do elemento base escorregar primeiro". O engaste curto significa que o ressalto (boss) pode ser menor e mais fino, reduzindo ainda mais o peso e o espaço. É preciso enfatizar que a curva torque-deformação do parafuso de alumínio é relativamente suave na região de escoamento, sendo na prática mais adequado o método torque-ângulo, evitando operar diretamente pelo torque empírico dos parafusos de aço.

Corrosão Galvânica: o Casamento Natural entre Parafuso de Alumínio e Liga Leve

Quando um parafuso de aço carbono entra em contato com uma peça de magnésio AZ91D, a diferença de potencial entre magnésio e ferro é grande e, sob condições de calor e umidade, surgem facilmente poços de corrosão e descascamento na boca do furo da peça de magnésio. Já o parafuso de liga de alumínio tem potencial próximo ao da peça de magnésio, praticamente sem corrosão visível ao redor do furo, e, com peças de alumínio, é mesmo de mesmo potencial, praticamente sem corrosão galvânica. Esse é o valor central do parafuso de alumínio nas carcaças de liga leve dos veículos de nova energia: ao mesmo tempo em que reduz o peso, elimina o risco de corrosão das conexões multimateriais.

Processo de Fabricação: Conformação a Frio, Solubilização, Envelhecimento e Rosqueamento

A rota de processo típica do parafuso de alumínio de alta resistência é: conformação a frio → tratamento de solubilização → endurecimento por envelhecimento → roscamento após tratamento térmico → limpeza e seleção. A solubilização aquece o parafuso a cerca de 480–530 °C, fazendo com que elementos como Mg, Si e Cu se dissolvam na matriz, formando uma solução sólida supersaturada; em seguida, um envelhecimento a baixa temperatura de cerca de 150–200 °C por algumas horas precipita fases de reforço finas e dispersas, elevando a resistência. O parafuso de alumínio enfatiza o "roscamento após tratamento térmico": por um lado melhora as propriedades mecânicas; por outro introduz tensão residual compressiva no fundo do filete, reduzindo o efeito de entalhe e aumentando a resistência à fadiga, ao mesmo tempo que diminui a sensibilidade à corrosão intergranular e o risco de danos na rosca.

Seleção e Recomendações de Engenharia

• Pontos com resistência compatível preferem o parafuso de alumínio: carcaças, tampas, suportes e locais com exigência média de resistência absoluta e grande ganho de peso.
• Material conforme a carga: carcaças em geral usam AW-6056; para cargas maiores e resistência superior, considera-se o ZT68.
• Comprimento de engaste projetado de 1,3d a 1,5d, permitindo reduzir o ressalto em simultâneo com a redução de peso.
• Aperto pelo método torque-ângulo, recalibrando a janela de torque pelo limite de escoamento do parafuso de alumínio.
• Combinar com peças de magnésio/alumínio, aproveitando o casamento de potencial e evitando a corrosão galvânica.