Изготовление болтов: технологии, марки стали, техпроцесс

Техническое оснащение цеха

Список оборудования по изготовлению метизной продукции включает в себя:

  • Холодно-высадочная машина. Режет проволоку на заготовки, формирует шляпки и острия.
  • Резьбонакатный стан. Рабочий механизм оснащен специальными плашками, с помощью которых нарезается резьба с заданным шагом.
  • Закалочная печь. Внутреннее пространство нагревается до 920 ˚С.
  • Гальваническая линия. Состоит из нескольких последовательно установленных ванн. Изделия загружаются в специальный барабан, который потом погружается в ванну с обезжиревателем, а потом в ванну с тем или иным химическим составом и чистой водой.
  • Сушильная центрифуга. Это автомат для производства метизов, который сушит готовые изделия после обработки в ванне посредством горячего воздуха.

Линия с обозначенным оборудованием может быть полностью автоматизированной. В этом случае, от рабочего персонала только требуется загружать сырье и выгружать готовую продукцию. Не самый популярный вариант у начинающих предпринимателей, поскольку предполагает внушительных трат.

Цена оборудования для производства метизов и крепежа варьируется в широком диапазоне в зависимости от мощности и степени комплектации. Предпринимателю предстоит потратить не менее 800000 руб на оснащение цеха. И это будет не самая производительная линия – мощностью до 60 изд/мин. В этом случае, и функционал оборудования довольно ограничен – оно в большинстве своем не перенастраивается на выпуск десятков видов изделий. Станки, выпускающие до 250 изд/мин, стоят не дешевле 2000000 руб.

Купить станок для производства метизов можно как в России, так и за рубежом. Европейское оборудование стоит дорого – его отечественные предприниматели устанавливают в цехах редко. А вот азиатские линии в плане цены и качества превосходят многие другие. В первую очередь рассмотрите к покупке именно такие. Отлично себя зарекомендовали на рынке следующие марки станков для выпуска крепежей – LianTeng, Candid, INNOR и FOB.

Чтобы снизить капиталовложения в бизнес, можно приобрести поддержанные станки для производства метизов. Скорее всего, придется покупать каждый автомат по отдельности, что может повлечь за собой некоторые трудности при пуско-наладке линии. Но так вы сэкономите до 300000 руб.

Изготовление горячей штамповкой

Для данной технологии также важно качество исходного сырья. Его нарезают на отрубном комплексе и ленточных станках

На следующем этапе индуктором путем воздействия тока высокой частоты в 40 кГц разогревают фрагменты до 1000 °С. Далее, не остужая, заготовку обрабатывают под формой ударного пресса для формирования головки. В зависимости от типа последней работы также могут включать несколько этапов. После этого снимают фаску с торца начала резьбы на фрезерном станке. Для нанесения резьбы применяют автоматизированный нарезной станок.

С целью обеспечения защиты от коррозии полученные изделия подвергают химической гальванизации и горячему цинкованию. Данные работы включают несколько стадий. Начинают с очистки путем мойки в горячей воде и последующего обезжиривания раствором ПАВ с повторной мойкой. Далее осуществляют травление в соляной кислоте для окончательной очистки поверхности благодаря окислению хлорида железа. После этого остатки кислоты нейтрализуют промывкой.

В завершение изделие погружают в цинковый раствор нагретый до 450 °С либо наносят защитный слой в электролите при цинковании и химической гальванизации соответственно. Горячую штамповку оканчивают механическим устранением изъянов и полировкой болтов.

Изготовление холодной штамповкой

Производство болтов данным методом требует определенных параметров исходного сырья. К ним относится пластичность, равномерный состав, механические характеристики, отсутствие внешних и внутренних изъянов (неметаллических включений, пористости, рисок и плен на поверхности, газовых пузырей).


Поверхностные дефекты удаляют механически или огневым методом. Далее очищают загрязнения, представленные окалиной и жировыми отложениями. Последнюю удаляют путем травления, предполагающим погружение материала в 10 – 20% смесь серной кислоты либо концентрированную соляную. В первом случае процедура длится 15 – 110 мин, во втором – 10 – 30 мин. Далее промывают от шлама и кислоты последовательно горячей и холодной водой.

После производят известкование. В некоторых случаях создают подсмазочный слой. Далее для заготовок из низколегированных сталей осуществляют фосфатирование путем использования обычно 3% смеси фосфорнокислой цинковой соли в течение 10–15 мин.

В завершение осуществляют нанесение смазки, представленной смесью машинного масла и сульфида молибдена либо парафиновой жидкости и укринола. Вместо нее можно применять мыльную эмульсию. Конечной операцией является волочение.

Холодная штамповка предполагает превращение заготовки в изделие с запланированными геометрическими параметрами. Название техпроцесса отражает, что в данном случае не используют нагревание металла. Это позволяет сократить удлинение и сужение материала, а также повысить твердость, прочность и текучесть. К тому же при рассматриваемой штамповке заготовок материал механически упрочняется.

Данная методика отличается некоторыми достоинствами. Во-первых, с ее применением возможно создавать изделия различных размеров (до 5,2 см в сечении). Во-вторых, холодная штамповка обеспечивает высокую производительность. В-третьих, при данной технологии изготовления расходуется немного материала. В-четвертых, она обеспечивает точность конечных размеров, чистоту поверхности и прочность деталей.

Для холодной штамповки существует несколько определяющих параметров:

  • Деформация заготовки. Это основной параметр, определяющий технологическую карту.
  • Отношение высоты головки к сечению конечного изделия. Определяет сложность производства.
  • Отношение сечения к длине осаживаемого фрагмента заготовки.

Технологический процесс изготовления болта по приведенной методике включает несколько этапов. На первой стадии создают начальную форму головки. Это осуществляют путем прокатывания проволоки через разные пресс-формы. Первая прокатка направлена на распрямление и удлинение ее. После прокатки исходный материал разделяют на заготовки с запасом для головок. Далее формируют стержень для каждого фрагмента путем пропускания через пресс и оформляют головки также рядом прессов.

Заключительный этап состоит в нанесении фаски методом обработки валиками с большой скоростью и под высоким давлением. В завершение острильной машиной скашивают резьбовую кромку.

Последние две операции осуществляют путем пластической деформации или нарезания. Чаще всего применяют вторую технологию производства болтов с использованием интегрированных в холодновысадочные механизмы приспособлений.

Наиболее часто используют вариант с одинарным редуцированием. Его применяют при производстве из легированных низко- и среднеуглеродистых сплавов. К тому же данным методом изготавливают болты с равными диаметром стержня и сечением резьбы. Без редуцирования обходятся при изготовлении коротких изделий с маленькими головками и резьбой до них прочностью 4,8–6,8. В данном случае обычно не осуществляют дополнительную термообработку. Приведенную технологию изготовления применяют редко, так как данным образом затруднительно производить болты со стандартными головками, и это часто приводит к формированию трещин и прочих дефектов на них.

Технология с двойным редуцированием актуальна для болтов прочностью от 4,6 до 10,9 из легированных сталей и среднеуглеродистых сплавов. На начальной стадии осуществляют обжатие стержня на 30%, на второй обрабатывают фрагмент под резьбу.


Технология с выдавливанием до редуцирования подходит для изготовления высокопрочных болтов с сопротивлением около 100 кг/мм2 без последующей термической обработки, что удешевляет производство.

Оборудование для производства гаек

Основным оборудованием для производства являются станки для высадки и нанесения резьбы.

Большинство предприятий закупает оборудование на Тайване. Прессы должны обладать закрытой конструкцией для безопасной нарезки изделий. Формирующие матрицы желательно выбирать в круглой форме, так как она даёт отличные характеристики балансировки. Шатунный механизм должен быть из легированной стали

Важной особенностью является система фильтрования масла (как правило магнитная), которая позволяет снизить издержки

Станок для высадки гаек из Тайваня

Для нарезки резьбы рекомендуется использовать пневматические станки с несколькими шпинделями для высокой скорости работы. Такие шпиндели могут программироваться на разный вид работ, например, на длинную и короткую резьбу или на левую и правую. Также стоит позаботиться о предохранителях перегрузки и заклинивания.

https://youtube.com/watch?v=j0-GQJXEA0k%3F

Из чего делают болты или всё о стали!

Статьи » Из чего делают болты или всё о стали! Сталь — сплав железа с углеродом (до 2 % С). По химическому составу сталь разделяют на углеродистую и легированную, а по качеству — на сталь обыкновенного качества, качественную, повышенного качества и высококачественную. Сталь углеродистую обыкновенного качества подразделяют на 3 группы: А — поставляемую по механическим свойствам и применяемую в большинстве случаев тогда, когда продукта из нее подвергают горячей обработке (сварка, ковка и др.), которая может подкорректировать регламентируемые механические свойства (Ст0, Ст1 и др.); Б — поставляемую по химическому составу и применяемую для деталей, подвергаемых такой обработке, при которой механические свойства меняются, а уровень их кроме условий обработки определяется химическим составом (БСт0, БСт1 и др.); В — поставляемую по механическим свойствам и химическому составу для деталей, подвергаемых сварке (ВСт1, ВСт2 и др.). Углеродистую сталь обыкновенного качества изготовляют следующих марок: Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, СтЗкп, СтЗпс, СтЗсп, СтЗГпс, СтЗГсп, Ст4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс, Стбпс, Стбсп. Буквы Ст обозначают «Сталь», ценности — условный номер марки как следует из химического состава, буквы «кп», «пс», «сп» — степень раскисления («кп» — кипящая, «пс» — полуспокойная, «сп» — спокойная). Сталь углеродистая качественная конструкционная по видам обработки при поставке делится на горячекатаную и кованую, калиброванную, круглую со отличительной отделкой плоскости — серебрянку. По требованиям к испытанию механических достоинств сталь подразделяют на5 категорий.

Категория 1 Без испытания механических достоинств на растяжение и ударную вязкость Горячекатаная, кованая, калиброванная, серебрянка

Категория 2 С испытанием механических достоинств на растяжение и ударную вязкость на образцах, изготовленных из нормализованных заготовок размером 25 мм (диаметр или сторона квадрата) Горячекатаная, кованая, калиброванная, серебрянка

Категория 3 С испытанием механических достоинств на растяжение на образцах, изготовленных из нормализованных заготовок указанного в заказе размера, хотя максимально 100 мм Горячекатаная, кованая, калиброванная

Категория 4 С испытанием механических достоинств на растяжение и ударную вязкость на образцах, изготовленных из термически подвергнутых обработке (закалка + отпуск) заготовок указанного в заказе размера, хотя максимально 100 мм Горячекатаная, кованая, калиброванная

Категория 5 С испытанием механических достоинств на растяжение на образцах, изготовленных из сталей в нагартованном или термически подвергнутом обработке состоянии (отожженной или высокоотпущенной) Калиброванная

Легированную сталь по степени легирования разделяют на низколегированную (легирующих элементов до 2,5 %), среднелегированную (от 2,5 до 10 %), высоколегированную (от 10 до 50 %). Как следует из основных легирующих элементов различают сталь 14 групп. К высоколегированным относят: коррозионностойкие (нержавеющие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против электрохимической и химической коррозии; межкристаллитной коррозии, коррозии под напряжением и др.; жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы, обладающие стойкостью против химического разрушения в газовых средах при температуре повыше 50 °С, работающие в ненагруженном и слабонагруженном состоянии; жаропрочные стали и сплавы, работающие в нагруженном состоянии при высоких температурах в течении определенного времени и обладающие при всем при всем при этом нужной жаростойкостью.

1 Болты – востребованные метизы

Под интересующими нас крепежными изделиями понимают металлические стержни, на одном конце которых делается специальная головка, а на втором – винтовая канавка. Болты применяются для создания соединений разъемного вида. С их помощью можно фиксировать отдельные элементы разнообразных конструкций и агрегатов. Болты могут иметь стыковую, клеммную, полукруглую, закладную, потайную (иными словами фасонную) либо многогранную головку. Самыми распространенными считаются метизы с шестигранным навершием.

Болты разного размера

  • емкостей под давлением (фланцевое крепление);
  • элементов гусеничных транспортных средств (башмачное соединение);
  • тяжелонагруженных конструкций (шатунные изделия);
  • любых деталей, испытывающих постоянные динамические, циклические либо статические нагрузки (ударные болты).

Шестигранные крепежные изделия производятся с разными геометрическими параметрами, они могут быть обычными, а также иметь особые отверстия или углубления в головке либо стержне. Навершия некоторых типов болтов снабжаются специальной шайбой (ее называют опорной).

Описываемые метизы изготавливаются из материалов трех разных видов. К первому относят легированные и углеродистые стали, ко второму – тепло- и коррозионностойкие сплавы, к третьему – цветные сплавы. В быту, а также на различных строительных объектах в большинстве случаев используются болты первой группы. Их производят по технологии холодной штамповки, о которой мы и поговорим достаточно подробно.

Накатывание резьбы при производстве болтов

При производстве болтов для ответственных соединений изготовление резьбы чаще всего осуществляется накатыванием. Ответственными, например, являются  для энергетики, нефтегазовой отрасли и химической промышленности.

Накатывание — Стадии и схемы накатывания

Накатывание резьбы болтов и шпилек — технологический процесс формирования резьбы на заготовке путем её упруго-пластической деформации специальным инструментом (роликами, плашками и т. п.). Накатывание резьбы является разновидностью обработки металлов давлением.

Температура накатывания резьбы при производстве болтов

В зависимости от

  • механических характеристик материалов заготовки,
  • инструментов,
  • энергетических возможностей резьбонакатного оборудования

накатка резьбы болтов может осуществляться:

  • при нормальной температуре или 
  • повышенной температуре, в условиях сверхпластичности
  • и в других режимах.

Под действием внешних сил происходит деформация материала заготовки болта, следовательно, стоит учитывать зависимость перемещения материала заготовки в зависимости от времени.

Основные характеристики накатывания резьбы на крепеж:

  1. физический параметр изготовления резьбы болтов — радиальное упругопластическое или остаточное перемещение витков инструмента в теле заготовки (или соответствующая ему радиальная нагрузка на заготовку при накатывании),
  2. технологический параметр накатывания резьбы при производстве болтов — продолжительность процесса накатывания.

Процесс накатывания

Процесс накатывания резьбы болтов роликами происходит в две стадии:

  • выдавливание (участок AB на рисунке 1);
  • калибрование (участок BC на рисунке 1).

Скорость внедрения инструмента при выдавливании может быть определена радиальной подачей — величиной радиального перемещения на один оборот заготовки резьбового крепёжного изделия:

Sr = /dn.

Эксперименты говорят о том, что при небольшой радиальной подаче при накатке резьбы на болты или шпильки образуются канавки на вершинах витков резьбы (рисунок 2, а), которые постепенно исчезают или закатываются, образуя радиальные складки.

Пот накатывании с накатывании с большей радиальной подачей деформация распространяется на всю толщину витка, вызывая равномерный подъём металла каждого обжатого участка (рисунок 2, б). Подъём металла при этом пропорционален радиальной нагрузке на заготовку и, как следствие, глубине внедрения витков инструментов в заготовку. Выдавливание заканчивается после реализации:

  1. заранее установленного радиального внедрения (перемещения) витков инструмента в тело заготовки болта или
  2. достижения установленного значения радиальной нагрузки на заготовку болта (сила накатывания). 

При дальнейшем движении (качении или вращении) заготовки болта происходит калибрование полученной резьбы (участок ВС на кривой 1 см. рисунок 1) при незначительном радиальном внедрений инструментов в тело заготовки.

Продолжительность выдавливания при изготовлении резьбы болтов и шпилек определяется:

  • конструктивными параметрами (например, высотой профиля резьбы) и 
  • физическими параметрами (упругопластическими характеристиками материала заготовки, скоростью деформации).

Длительность калибрования, напрямую определяющая точность резьбы болтов и шпилек, может задаваться производителем болтов свободно.

Для исключения накатывания резьбы в заполненном контуре и предотвращения раздавливания заготовки при больших усилиях используют упор, который ограничивает максимальное перемещение подвижного ролика и воспринимает излишнюю нагрузку.

Изготовление на токарно-винторезном станке

Данная технология, называемая также точением, является наиболее простой для изготовления болтов. Ей осуществляют выпуск штучно либо мелкими партиями. Заготовки в данном случае представлены металлическими прутками, как правило, шестигранного сечения.

Методика изготовления болта на токарном станке включает несколько этапов:

  1. На первой стадии заготовки торцуют, полученные фрагменты, зафиксированные в станковом патроне, обтачивают до требуемых размеров (длины и диаметра).
  2. Далее с учетом номинального диаметра снимают фаску путем черновой обточки с припуском в 0,3 – 0,5 мм на чистовую.
  3. Следующий этап состоит в чистовой проточке.
  4. Затем отторцовывают участок под головкой.
  5. Далее протачивают канавку глубиной 2 мм для отрезания и еще одну глубиной 4 мм ниже первой на 1 мм. Данные операции повторяют до отрезания заготовки.
  6. Завершающая стадия подразумевает нанесение резьбы ручным инструментом в виде плашки либо резьбового резца с применением тисков. Первое приспособление представлено специализированным режущим инструментом из быстрорежущей стали. Его устанавливают в плашкодержатель с металлическим бруском в качестве упора. Заготовку перед началом работ смазывают машинным маслом. Нарезание резьбы осуществляют на низких оборотах станка в режиме прямого вращения. В случае применения резьбового резца его устанавливают перпендикулярно оси болта.
  7. Наконец, болт отделяют от заготовки резцом.

Как делают болты горячим штампованием?

Технологический процесс начинается с подготовки заготовок. Первым делом проверяют качество поступившего на завод сырья. Затем заготовки нарезают на ленточных станках и отрубном комплексе. Далее в ход вступает индуктор, который под действием тока высокой частоты в 40 к Гц быстро разогревает «болванки» до температуры в 1000 градусов.

Нагретое изделие помещают под форму ударного пресса для изготовления головки. В зависимости от её вида, как и в процессе холодного штампования, этот процесс может происходить в несколько этапов. Далее снимается фаска с торцевой части начала резьбы. Это процесс выполняется механически на фрезерном станке.

Основное внимание уделяют резьбе, ведь она должна быть высокого качества. Это достигается на автоматизированном нарезном станке, который смазывает ещё не готовый болт маслом и вращательным движением изготавливает резьбу при помощи резцов

После этого производится проверка при помощи калибров.

Для защиты готовых метизов от коррозии используют процесс горячего цинкования или химической гальванизации. Процесс состоит из следующих этапов:

  • Интенсивная мойка в горячей воде для удаления механической грязи;
  • Обезжиривание в растворе с ПАВ (поверхностно активными веществами);
  • Повторная мойка в чистой воде, для удаления органических и неорганических веществ;
  • Травление в соляной кислоте. Она обеспечивает чистую и блестящую поверхность за счёт хорошего окисления хлорида железа;
  • Промывка для нейтрализации остатков кислот;
  • Погружение изделия в разогретый до 450 градусов раствор цинка при цинковании или нанесение защитного слоя в электролите при химической гальванизации.

Производственный цикл завершается механической доработкой мелких изъянов и полировкой болтов.

Нарезание резьбы резцами

На современных машиностроительных предприятиях такая технологическая операция, как нарезание резьбы резцами, используется очень широко. Для этого применяются токарно-винторезные станки, причем на них изготавливается резьба как наружная, так и внутренняя.

Одной из основных характеристик способа нарезания резьбы резцами является ее относительно невысокая производительность. Именно поэтому он чаще всего используется в индивидуальном и мелкосерийном производстве. Кроме того, нарезание резьбы при помощи резцов весьма эффективно для изготовления таких деталей, как ходовые винты, точные винты, калибры и т.п.

Как делают болты холодной штамповкой?

Болты из углеродистой стали производят методом холодного штампования. Вначале берут специальную катанку и помещают в печь на 30 часов. Далее она опускается в серную кислоту для удаления ржавчины и промывается водой. После этого сталь покрывают специальным химическим веществом — фосфатом для защиты изделия от дальнейшей коррозии уже перед началом формовки.

Перед отправкой на пресс заготовки покрываются смазкой. Процесс штамповки проводится при комнатной температуре. Он заключается в прокатывании стальной проволоки через различные пресс-формы. Первым этапом идёт прокатка для распрямления и удлинения катанки, затем резка на нужные части с излишком длины. Запас необходим для формирования головки.

Каждая заготовка проходит через пресс, который формирует идеально круглый цилиндр. Затем ряд прессов плавно формирует головку по заданному виду изделия. рассмотрим формирование шестиугольника:

  • Делается лёгкий выступ;
  • Затем формируется внутреннее продавливание;
  • Следующая форма округляет заготовку;
  • И последняя отпечатывает 6 граней;

После этого наступает этап формирования резьбового конца. Острильная машина делает кромку скошенной, для более лёгкого насаживания гайки. Резьба формируется также методом холодной штамповки. Валики наносят её под высоким давлением и очень быстро — до 300 болтов в минуту.

Накатывание резьбы

Такая технологическая процедура, как накатывание резьбы, производится с помощью специальных роликов, цилиндрическая поверхность которых имеет профиль образуемой резьбы. В процессе накатывания резьбы тот профиль, который имеет накатной инструмент, материализуется на заготовке путем вдавливания в нее.

Одним из основных преимуществ такого технологического процесса, как накатывание резьбы, является то, что в его процессе происходит не разрезание, а пластическая деформация металла. По этой причине резьба имеет не только чистую и ровную, но еще и уплотненную поверхность. В большинстве случаев такая процедура, как накатывание резьбы, используется в массовом и крупносерийном производстве, поскольку отличается высокой производительностью, а также достаточной точностью.

Поделитесь в социальных сетях:vKontakteFacebookTwitter
Напишите комментарий

Adblock
detector