Современное производство крепежных изделий включает в себя шесть основных процессов, каждый из которых разработан с учетом конкретных материалов, требований к производительности и затрат:
Процесс холодной высадки
Холодная высадка является наиболее распространенным методом штамповки в производстве крепежных изделий. Он включает в себя использование штампов под высоким-давлением для экструзии металлической проволоки (например, углеродистой стали, нержавеющей стали или алюминиевого сплава) при комнатной температуре в основные формы, такие как болты и гайки. Основными преимуществами этого процесса являются высокая эффективность и превосходное использование материала; одна операция формовки позволяет снизить необходимость последующей механической обработки (резки) на 30–50 %, при этом достигаясь точности размеров в пределах ±0,05 мм. Типичные области применения включают болты автомобильных двигателей и высокопрочные конструкционные гайки-компоненты, требующие исключительной прочности и стабильности. Ключевые технические аспекты включают в себя:
- Конструкция матрицы: оптимизация углов полости матрицы с учетом пластичности материала для предотвращения растрескивания;
- Смазка: использование смазок на основе графита или воды-для снижения коэффициента трения и продления срока службы матрицы;
- Отжиг: выполнение сфероидизирующего отжига после холодной высадки для снятия внутреннего напряжения и улучшения обрабатываемости при последующей обработке.
Процесс горячей ковки
Для крупномасштабных-или высокопрочных- крепежных изделий (таких как болты башен ветряных турбин и соединители мостов) процесс горячей ковки включает нагрев металла выше температуры его рекристаллизации (обычно 800–1200 градусов) и приложение давления с помощью ковочного пресса, чтобы вызвать пластическую деформацию. Ключевые преимущества включают возможность изготовления сложных-форм поперечного сечения и достижения высокой плотности материала, в результате чего прочность на разрыв на 15–20 % выше, чем у деталей с холодной-выплавкой. К критическим контрольным точкам относятся:
- Контроль температуры: строгий контроль температуры нагрева и времени выдержки необходим для предотвращения чрезмерного образования оксидной окалины или огрубления зерна;
- Коэффициент ковки: для обеспечения непрерывного потока металлических зерен обычно требуется общий коэффициент деформации, превышающий или равный 3;
- Последующая-обработка: для достижения стандартного диапазона HRC 28–38 необходима регулировка твердости путем нормализации или закалки и отпуска.
Процесс токарной обработки
Хотя процесс токарной обработки менее эффективен, чем холодная высадка, он по-прежнему необходим для изготовления крепежных изделий специальной формы (например, не-стандартных болтов и просверленных штифтов). Процесс включает в себя вращение заготовки на токарном станке с ЧПУ и использование режущего инструмента для удаления лишнего материала. Ключевые технические характеристики включают в себя:
- Высокая точность: соответствует классу допуска IT5–IT7, что делает его пригодным для прецизионных разъемов приборов;
- Широкая адаптируемость к материалам: возможность обработки материалов, которые сложно формовать методом холодной высадки, таких как медные и титановые сплавы;
Процесс штамповки
В основном используемый для изготовления плоских крепежных деталей, таких как шайбы и пружинные шайбы, в этом процессе используется механический пресс для привода матрицы, которая выполняет такие операции, как вырубка и гибка листового металла. Его ключевыми преимуществами являются высокая-скорость производства (составляющая сотни деталей в минуту) и низкая стоимость; однако следующие факторы требуют внимания:
- «Износ матрицы»: пуансоны и матрицы необходимо периодически заменять, чтобы предотвратить чрезмерные заусенцы;
- Выбор материала: предпочтительны листы из низко-углеродистой стали с хорошей пластичностью, такие как Q235 или SPCC;
- Обработка поверхности: обработка после-штамповки-например, гальваника или чернение-необходима для предотвращения ржавчины и коррозии.
Процесс накатки резьбы
Процесс накатки резьбы, используемый для нарезания резьбы болтов и винтов, образует резьбу на поверхности заготовки за счет вращательного сжатия двух или трех накатных штампов. По сравнению с нарезанием резьбы к его преимуществам относятся:
- «Повышенная прочность»: холодная закалка повышает прочность резьбы на сдвиг на 20–30%;
- «Качество поверхности»: шероховатость поверхности резьбы может достигать Ra 0,8 мкм, что снижает потери на трение;
- «Экономия материала»: стружка не образуется, в результате чего коэффициент использования материала приближается к 100%.
Процессы обработки поверхности
Коррозионная стойкость и эстетическое качество крепежа зависят от обработки поверхности; общие процессы включают в себя:
- Электро-оцинкование: низкая стоимость, подходит для внутренних помещений, типичная толщина 5–12 мкм;
- «Дакромет»: отсутствует риск водородного охрупчивания, выдерживает 500–1000 часов испытаний в солевом тумане и обычно используется для компонентов автомобильного шасси;
- Диффузионное цинковое покрытие: образует слой сплава цинка-железа на поверхности стали посредством диффузии, обеспечивая в 3–5 раз большую коррозионную стойкость, чем при электро-цинковании;
- «Распыление»: например, полиэфирное порошковое покрытие, используемое для архитектурных декоративных винтов и обеспечивающее широкий спектр цветовых вариантов.