Технологический процесс производства болтов

Крепежная деталь, получившая название «болт», представляет собой стержень, с одного конца которого берет начало резьбовая нить, а на другом конце находится элемент, служащий для передачи вращающего усилия – проще говоря, головка. Болты предназначены для скрепления компонентов различных конструкций. Выполняют они эту функцию, как правило, совместно с гайками. Наибольшее распространение получили болты с головкой 6-гранной конфигурации, однако встречается подобный крепеж и с фасонными шляпками. Выпуск мелких партий либо поштучное изготовление осуществляется точением на станках токарно-винторезного типа. Массовое производство болтов предусматривает использование иных современных технологий. Рассмотрим их более подробно.

Холодная штамповка

Для изготовления болтов используется металл следующих видов:

сталь, в состав которой не входят легирующие добавки. Называется она углеродистой;
сталь, включающая помимо железа и углерода, специальные элементы, обеспечивающие улучшение механических свойств конечной продукции. Ее принято называть легированной;
сталь, устойчивая к воздействию коррозии – т.н. «нержавейка»;
сплавы, созданные на основе цветных металлов.

Требования к заготовке и ее подготовка

Основные требования выдвигаются к качественным показателям металла промежуточного продукта производства – так по-научному называется заготовка. Он должен характеризоваться равномерным химическим составом и обладать высокой пластичностью. Кроме того, поверхность заготовки должна быть свободной от:

неметаллических включений;
пузырей, образовавшихся в ходе выделения газа;
признаков пористости.

Если же такие дефекты имеют место, они в обязательном порядке подлежат удалению. Решается эта задача огневой зачисткой или механическим методом. Заготовки, подготавливаемые под обработку холодной штамповкой, очищаются от оксидов железа, а также от пятен жира. После этого материал подвергается обработке с использованием технологического смазочного состава.

Окалина – это вышеупомянутые окислы элемента Fе – удаляется способом травления. Согласно его требованиям, металл погружается в:

десяти-двадцатипроцентный раствор вещества Н₂SО₄ (серная кислота) на время от 15 до 110 минут, либо
кислоту соляную (НСl) концентрированную. Время обработки в данном случае составляет от 10 до 30 минут.

По завершении этой процедуры заготовки нужно промыть сначала горячей, а затем холодной водой. Тогда поверхность будет освобождена от травильного шлама и остатков кислоты.

Далее заготовки, подготовленные по выше представленной методике, проходят этап известкования. На них может также наноситься особый дополнительный подсмазочный слой.

Следующий этап обработки промежуточных продуктов производства, в качестве сырья для изготовления которых использовались низколегированные сплавы, – это их фосфатирование. Продолжительность выполнения данной операции – минут где-то 10-15. В качестве реактива выступает субстанция с химической формулой Zn₃(PO₄)₂ – это фосфорнокислая цинковая соль.

Очередной шаг процесса подготовки заготовки заключается в нанесении на ее поверхность одного из следующих веществ:

состав «Укринол» совместно с парафиновой жидкостью;
машинное масло совместно с сульфидом молибдена (формула МоS₂);
мыльная эмульсия.

После этого металл может использоваться для производства болтов.

Этапы холодной штамповки

Технологии холодной штамповки присущи следующие плюсы:

возможность изготовления болтов широкого ряда типоразмеров с диаметром стержня, достигающем отметки 52,0 мм;
высокий уровень производительности;
относительно небольшой расход металлического сырья;
изготовленный крепеж характеризуется хорошей прочностью, обладает чистой поверхностью и точными рабочими размерами.

Для этой технологии установлен ряд важнейших параметров. Во-первых, это степень деформации заготовки. Данная характеристика определяет технологическую карту. Во-вторых, – величина соотношения h/d, где h – высота шляпки, а d – диаметр стержня. Чем этот показатель больше, тем сложнее производство. В-третьих, это численное значение еще одного соотношения – d/l, где l – длина сегмента заготовки, подвергаемого высадке. Зависимость сложности производства от его величины тоже прямо пропорциональная.

Последовательность этапов холодной штамповки выглядит следующим образом:

создание начальной конфигурации шляпки. Выполняется прокатыванием длинномерного метиза, именуемого проволокой, через различные пресс-формы. В результате проволока не только распрямляется, но еще и удлиняется;
разделение полученного материала на заготовки. При этом оставляется запас под шляпки;
формирование стержня. Каждый промежуточный продукт производства пропускается через пресс;
формирование шляпки. Процедура также выполняется с помощью прессов;
нанесение фаски. Применяется способ обработки валиками под повышенным давлением и со значительной скоростью;
скашивание резьбовой кромки. Для этого используется т.н. острильная машина.

Две заключительных этапа реализуются операцией нарезания либо пластической деформацией. Как правило, применяется первый метод. Он предусматривает использование приспособлений, которые специальным образом интегрируются в холодновысадочные агрегаты.

Варианты штамповки болтов

Техпроцесс штамповки болтов классифицируется на 4 варианта.

С редуцированием. Эта технология применяется при изготовлении крепежа из легированных, средне- и низкоуглеродистых сталей. С ее помощью производятся болты с сечением резьбовой накатки, равной диаметру стержня.
Без редуцирования. Данным способом изготавливаются короткие изделия с небольшой шляпкой, с полной резьбой и с прочностными характеристиками, удовлетворяющими нормам классов от 4.8 до 6.8 включительно. Термообработка здесь, как правило, не выполняется. Используется эта технология довольно-таки редко. Причина – производить по ней крепеж со стандартными шляпками весьма затруднительно. Именно на головках могут образовываться трещины и появляться иные дефекты, выводящие конечную продукцию в категорию брака.
С двойным редуцированием. Этот метод подходит для выпуска болтов с прочностью, соответствующей требованиям классов начиная с 4.8 и заканчивая 10.9, когда в качестве сырья используются среднеуглеродистые стали и легированные сплавы. Технология предусматривает два этапа: сначала стержень обжимается на 30%; затем обрабатывается его сегмент под резьбовую накатку.
Выдавливание до редуцирования. Данный вариант применяется, когда требуется изготовить высокопрочные болты без процедуры термообработки, характеризующиеся сопротивлением нагрузке на разрыв, колеблющемся в районе отметки 100 кгс/мм кв. Отсутствие этапа термической обработки снижает стоимость производства.

Горячая штамповка

В ходе горячей штамповки происходит осадка металла и его перераспределение в полости штампа от центра к краям. Когда операция проводится в подобном оборудовании открытого типа, формируется облой – так металлурги коротко называют металлический заусенец. Горячая штамповка, выполняемая в штампах закрытого типа, получила название «безоблойная».

goryachaya shtampovka.jpg

Этапы горячей штамповки

Производство болтов по данной технологии предъявляет высокие требования к качеству используемого сырья – проволоки. Поэтому на начальном этапе данная длинномерная метизная продукция тщательно очищается и максимально точно нарезается. Дальнейшая последовательность операций горячей штамповки болтов выглядит так:

заготовка разогревается с использованием индуктора до 1000°C;
не дав заготовке остынуть, посредством ударного пресса формируется головка крепежной детали. Ее тип оказывает влияние на разновидность и количество прописанных в технологической карте операций;
по их завершении с торца, где начинается резьбовая нить, на фрезерном станке снимается фаска;
накатка витков осуществляется на автоматизированном резьбонарезном станке.

Нанесение покрытия

Для защиты от процесса коррозии изделия, произведенные штамповкой обоих видов, могут подвергаться оцинкованию – гальваническому либо горячему. Эти работы также предусматривают выполнение ряда этапов. Сначала болты промываются в воде с температурой от +65°C до +75°C. Затем они обезжириваются с помощью раствора ПAB (это общепринятая аббревиатура словосочетания Поверхностно-Активные Вещества). Далее проводится еще одна мойка. Потом осуществляется окончательная очистка травлением в веществе НСl (соляной кислоте). Нужный результат достигается благодаря химической реакции окисления хлорного железа (FеСl₃). Далее остатки соляной кислоты нейтрализуются финишной промывкой.

Затем выполняется само оцинкование.

При гальваническом способе изделие погружается в раствор электролита. После подключения к минусовой клемме источника постоянного электротока, на его поверхности оседают имеющие положительный заряд ионы цинка (Zn⁺²). Они, собственно, и формируют защитный слой.
Горячая оцинковка предусматривает погружение болтов в емкость с нагретым до +450°C и перешедшим в жидкое агрегатное состояние цинком.

По завершении каждого способа с болтов устраняются имеющиеся дефекты механического характера, после чего поверхность крепежных деталей при необходимости полируется.

Заключение

Подводя итоги, следует отметить один важный момент, связанный с подготовкой к холодной штамповке заготовок, произведенных из «нержавейки». Здесь процедура фосфатирования заменяется нанесением покрытия известково-солевого типа. Его свойства обеспечивают отсутствие необходимости в дополнительных операциях, способствующих химическому разрушению пленки, сформировавшейся на поверхности стали на этапе пассивации (травления). Кроме того, такое покрытие предоставляет возможность выполнять процедуру волочения на повышенной скорости.

Товары каталога:

	Шуруп путевой ГОСТ 809-71
	Болт нержавейка А2 ГОСТ 7805
	Болт мебельный ГОСТ 7801, DIN 607
	Болт лемешный ГОСТ 7786, DIN 608
	Болт клеммный ж/д ГОСТ 16016-79