Современные технологии производства крепежных изделий

Болтами и винтами пользуются во многих промышленных отраслях, и их производство сейчас осуществляется в больших объемах. С помощью современных технологий производства можно получить высококачественные крепежные изделия разных размеров, классов точности и прочности. Наша статья расскажет вам о технологических процессах, которые используются современными производителями крепежа.

Изначальные прототипы болтов и винтов были использованы древними египтянами, греками и римлянами еще много веков назад. В начале XIX века крепеж изготавливался вручную на токарных станках, что требовало много времени, что в современных условиях неприемлемо.

В XX веке развитие серийного производства крепежных элементов привело к использованию холодной и горячей высадки как основных технологий. Обработка стали давлением является одним из самых экономичных способов производства, что позволяет снизить стоимость готовой продукции. При необходимости могут использоваться дополнительные операции, такие как обработка резанием. Это включает в себя обрезку граней головки, снятие фаски, обтачивание концов стержней, прорезание шлицев, высверливание отверстий, шлифование высокоточных метизов и нарезку резьбы внутри изделий.

Для производства некоторых видов крепежа требуется выполнение операций пластической деформации. Это включает выдавливание (прямое и обратное), просечку отверстий, высечку контуров и гибку.

Наиболее распространенные методы производства крепежных деталей — это холодная и горячая штамповка.
Холодная штамповка, также известная как метод холодной высадки, является самым распространенным методом производства крепежных изделий, составляющим около 87% общего объема. Вместе с экономической эффективностью, этому методу присущи и другие преимущества:

• Улучшенные механические свойства деталей;
• Высокая чистота поверхности и качество изделий;
• Широкий выбор доступных размеров (до M52);
• Снижение стоимости конечной продукции;
• Сокращение расходов на металлические материалы;
• Гарантированная точность размеров;
• Высокая скорость производства.

Основой холодной штамповки является сочетание трех технологий:

1. Прямое выдавливание, которое уменьшает диаметр заготовки;
2. Обратное выдавливание, при котором создаются отверстия;
3. Высадка, применяемая для формирования головки крепежа, которая передает вращательное усилие.

В процессе производства соединительных деталей используются холодновысадочные пресс-автоматы, которые могут быть одно- или многопозиционными. Современное оборудование может производить до 400 элементов крепежа в минуту. Резьба и заострение выполняются на резьбонакатных станках. Чтобы придать деталям нужную твердость и прочностные характеристики, они подвергаются закалке в специальных печах.

Для холодной штамповки требуется абсолютно гладкая поверхность заготовки. Неисправности могут привести к браку конечной продукции. Подготовка поверхности включает протравливание металла в соляной или серной кислоте, промывку в горячей и холодной воде, а также нанесение подсмазочного покрытия.

Технология холодной высадки предусматривает заполнение металлом рабочих полостей в штампах, чтобы дать заготовке нужную форму. Во время этой операции заготовка оседает между матрицей и небольшим по размеру прессом — пуансоном.

Холодная пластическая деформация крепежа выполняется по двум схемам. Первая схема включает в себя следующие этапы:

1. Подготовка заготовок;
2. Термообработка;
3. Подготовка поверхности заготовок;
4. Штамповка.

Эта схема реализуется на вертикальных прессах, оснащенных одно- или многопозиционными штампами.

Вторая схема включает три этапа:

1. Термообработка заготовок;
2. Подготовка поверхности;
3. Штамповка.

Эта схема может быть реализована на одно- или многопозиционных автоматах. Допускается комбинирование обеих схем.

Однопозиционные автоматы применяются для изготовления простых форм крепежа. Многопозиционное оборудование включает набор штамповочных позиций и используется для производства деталей сложной конфигурации. Например, для изготовления гаек требуется 5-позиционная установка, а для болтов с шестигранной головкой — 3- или 4-позиционный автомат.

Технология горячей высадки включает обработку металлического сплава с использованием давления. Формирование заготовки происходит с помощью специального инструмента, который называется штампом. При горячей высадке деформация происходит на всем объеме заготовки. Конечная форма изделия определяется формой полости штампа, через которую происходит течение расплавленного металла. Горячая высадка составляет около 9% от общего объема произведенного крепежа.

Штампы – это массивные формы, обычно изготовленные из жаростойкой стали. Они состоят из двух частей, каждая из которых имеет полости, называемые «ручьями». Нижняя часть штампа фиксируется на неподвижной компоненте кузнечной машины, а верхняя часть на подвижной.

Штампы являются дорогостоящим оборудованием, поэтому применение горячей высадки оправдано только в случае массового производства крепежных изделий. Однако иногда возникают ситуации, когда без горячей высадки не обойтись, особенно при создании деталей сложной конфигурации.

Особенности горячей штамповки заключаются в следующем. Сначала подготавливаются заготовки. После этого их режут с использованием ленточных станков и разогревают до температуры 1000°С с помощью индукторов. Затем заготовки подаются на автоматы горячей высадки в зависимости от вида крепежа. Например, для изготовления винтов со шляпкой любой формы, болтов и «классических» заклепок диаметром в диапазоне от 16,0 мм до 42,0 мм используют роторные многопозиционные автоматы, горячевысадочные однопозиционные устройства и фрикционные прессы.

Горячая высадка является эффективным способом производства крепежных изделий, особенно при работе с деталями сложной формы. Однако, следует учитывать, что эта технология требует значительных затрат на оборудование, что делает ее экономически выгодной только при больших объемах производства.

Важно отметить, что горячая высадка позволяет получить детали с высокой прочностью и точностью формы. Процесс осуществляется путем нагрева металлической заготовки до высокой температуры, в результате чего материал становится более податливым и легко поддается деформации под давлением штампа. Это позволяет создавать крепежные изделия с различными формами и размерами.

При использовании горячей высадки важно правильно подготовить заготовки. Использование ленточных станков для нарезки заготовок и индукторов для разогрева осуществляется с целью достичь оптимальной температуры для процесса горячей высадки. Это гарантирует правильную формировку деталей и их высокое качество.

Также, важно выбрать подходящее оборудование для горячей высадки в зависимости от требуемых характеристик крепежных изделий. Роторные многопозиционные автоматы, горячевысадочные однопозиционные устройства и фрикционные прессы предоставляют широкие возможности для производства различных типов крепежа с различными характеристиками. Необходимо выбрать наиболее подходящее оборудование, учитывая характеристики деталей, требования к производительности и бюджетные ограничения.

Таким образом, горячая высадка является одной из основных технологий производства крепежных изделий. Она обеспечивает высокую прочность и точность формы деталей. При правильном подборе оборудования и оптимальной подготовке заготовок, горячая высадка может быть эффективным и экономически выгодным способом производства массового крепежа.