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Dal filo al pezzo finito
Come si produce un elemento di fissaggio su disegno
Otto fasi portano una bobina di filo a un lotto imballato di bulloni speciali. Quali servono al suo pezzo, e in quale ordine, decide il processo, l'attrezzatura e chi può quotarlo.
Le capacità qui sotto sono campi tipici. Lo stabilimento che quota conferma ciò che si adatta al suo pezzo.
La sequenza di produzione
Un bullone stampato a freddo attraversa ogni riga. Un pezzo lavorato salta le prime tre e parte dalla barra. L'ultima colonna indica che cosa il suo disegno o la sua richiesta deve dire perché lo stabilimento possa pianificare quella fase.
Scorra la tabella lateralmente per vedere tutte le colonne.
| Fase | Che cosa avviene | Capacità tipica | Che cosa deve indicare il disegno |
|---|---|---|---|
| Preparazione del filo | La bobina viene trafilata al diametro del grezzo e, per le classi legate, ricotta di sferoidizzazione perché si possa stampare senza cricche. | Qualità di filo come 10B21, 10B33, SCM435 o 1022, scelte in base alla classe di resistenza | Classe di resistenza o qualità del materiale, non una qualità di filo, salvo che il suo cliente ne specifichi una |
| Stampaggio a freddo | Il filo viene tranciato e formato in una-sei stazioni di matrici in testa, gambo e sezioni ridotte a temperatura ambiente. | Circa da M2 a M20, lunghezza fino a circa 10 x d. Più stazioni permettono teste più complesse | Forma e dimensioni della testa, raggio sotto testa, tipo di impronta, eventuale riduzione del gambo |
| Rifilatura e appuntimento | Le teste esagonali o flangiate vengono rifilate a misura, e l'estremità viene appuntita o smussata per il montaggio. | Spesso eseguito sulla pressa o su una rifilatrice separata | Tipo di punta (smussata, a cuspide, conica) e tolleranza sulla chiave della testa |
| Rullatura della filettatura | Rulli piani o cilindrici spostano il metallo fino a formare il filetto. Non si asporta materiale. | Filetti metrici e unificati, classe di tolleranza 6g o 2A di serie, 4h o 3A su richiesta | Dimensione del filetto, passo, classe, lunghezza filettata b ed eventuale requisito di filetto fino alla testa |
| Lavorazione meccanica secondaria | Fori trasversali, gole, cave, spallamenti rettificati o diametri stretti che una pressa non può garantire. | Foratura, tornitura o rettifica su macchine transfer o su torni | Solo le caratteristiche che ne hanno bisogno, con le relative tolleranze |
| Trattamento termico | Bonifica per le classi 8.8 e superiori, cementazione per le viti autofilettanti. | Forni continui a nastro per i volumi, forni a lotti per i piccoli lotti | Classe di resistenza, oppure campo di durezza con il punto di misura |
| Finitura superficiale | Zincatura elettrolitica, zincatura lamellare, fosfatazione e olio o passivazione, applicate dopo il trattamento termico. | Di solito in subappalto o su una linea separata | Norma di finitura, spessore od ore di resistenza alla corrosione e degasaggio se c'è rischio di idrogeno |
| Selezione e controllo | Selezione ottica o a correnti indotte per pezzi misti e cricche, poi campionamento per lotto. | Controlli dimensionali, meccanici e del rivestimento secondo il piano concordato | Documenti di controllo ed eventuale requisito di selezione al 100 per cento |
Stampaggio a freddo
Una pressa tranci una porzione dal filo e la spinge attraverso una serie di matrici a temperatura ambiente. Una pressa a due colpi realizza teste semplici. Una formatrice multistazione fa passare il grezzo per quattro-sei stazioni e può estrudere un gambo ridotto, ricalcare una flangia e punzonare un'impronta in un solo ciclo.
Il limite sta in quanto metallo si può raccogliere nella testa senza che la porzione si imbarchi. Le teste fino a circa due volte e mezzo il diametro del filo si formano in pochi colpi. Teste più grandi richiedono più stazioni, formatura a tiepido o stampaggio a caldo. Il vantaggio è la velocità: una formatrice produce pezzi in frazioni di secondo con quasi nessuno scarto, quindi il prezzo al pezzo a volume è il più basso di tutti i processi.
Il costo è l'attrezzatura. Matrici e punzoni si realizzano per ogni codice e richiedono settimane. Stampaggio a freddo, lavorazione meccanica e stampaggio a caldo confronta i processi sul costo, e costo dell'attrezzatura e dimensione del grezzo spiega che cosa determina il conto delle matrici.
Note di progetto per i pezzi con testa formata
- Raggio sotto testaIndichi il raggio più grande che la giunzione consente. Uno spigolo vivo concentra le tensioni e consuma la matrice.
- Altezza della testaLe altezze di testa normalizzate si formano con meno colpi. Una testa bassa e larga richiede stazioni in più.
- Profondità dell'improntaUn'impronta profonda in una testa bassa lascia troppo poca parete e può criccarsi durante lo stampaggio o il serraggio.
- TolleranzeI diametri di testa tengono di norma qualche centesimo di millimetro. Gli accoppiamenti più stretti passano a una fase di rettifica o tornitura.
Rullatura o taglio della filettatura
Quasi ogni elemento di fissaggio con testa formata ha un filetto rullato. Il taglio è riservato ai casi che la rullatura non raggiunge. La differenza conta soprattutto sui pezzi soggetti a vibrazioni o a carichi ciclici.
| Filetto rullato | Filetto tagliato | |
|---|---|---|
| Come si forma | Metallo spostato dai rulli, le fibre seguono il filetto | Metallo asportato da un utensile a punta singola, un maschio o una filiera, le fibre sono tagliate |
| Fatica | Più alta, soprattutto se rullato dopo il trattamento termico | Più bassa al fondo del filetto |
| Diametro del grezzo | Circa il diametro medio, quindi meno materiale per pezzo | Diametro maggiore pieno |
| Tempo di ciclo | Secondi per pezzo | Più lungo, soprattutto sui passi grossi |
| Dove è adatto | La maggior parte di bulloni e viti in volume, fino a grandi diametri | Prototipi, filetti molto grandi o corti, forme speciali come ACME |
I filetti metrici seguono le classi di tolleranza ISO 965 e quelli unificati l'ASME B1.1. Contesto sui metodi: filettatura (produzione). Il compromesso tra costo e resistenza in dettaglio: rullatura o taglio della filettatura.
Tornitura CNC e a fantina mobile
Quando il volume è basso, la testa è troppo grande per essere formata, il materiale non si forma bene a freddo o un diametro va tenuto più stretto di quanto una pressa possa garantire, il pezzo viene tornito dalla barra. La maggior parte degli elementi torniti riceve comunque un filetto rullato, eseguito con un accessorio del tornio o con una rullatrice separata, così mantengono il vantaggio a fatica.
I torni a fantina mobile gestiscono i piccoli diametri e i pezzi lunghi e sottili: microviti, spine e viti a spallamento sotto circa M6. I torni convenzionali coprono prigionieri e bulloni più grandi fino alla capacità della barra. Titanio, leghe di nichel e grandi diametri si tornano di solito.
Trattamento termico
I bulloni in acciaio di classe 8.8, 10.9 e 12.9 vengono temprati e rinvenuti per ottenere la resistenza e la durezza che la ISO 898-1 fissa per la classe. L'atmosfera del forno deve essere controllata, perché uno strato superficiale decarburato è più tenero del nucleo e indebolisce il filetto. La ISO 898-1 limita la profondità di quello strato.
Le viti autofilettanti e autoperforanti vengono invece cementate, con una pelle dura su un nucleo più tenace. I bulloni inox A2 e A4 non vengono affatto induriti. La loro resistenza nelle classi 70 e 80 deriva dall'incrudimento. Bonifica e decarburazione spiega i controlli da richiedere.
Quali caratteristiche cambiano il processo
Legga il disegno caratteristica per caratteristica. Una caratteristica che una formatrice non può realizzare aggiunge una lavorazione secondaria. Diverse insieme possono portare l'intero pezzo alla lavorazione meccanica.
Scorra la tabella lateralmente per vedere tutte le colonne.
| Caratteristica sul disegno | Una formatrice può realizzarla? | Che cosa succede di solito |
|---|---|---|
| Testa esagonale, flangiata, bombata o cilindrica | Sì | Formata e rifilata sulla pressa |
| Impronta esagonale incassata, Torx o Phillips | Sì | Punzonata durante lo stampaggio. Le impronte di sicurezza richiedono un punzone dedicato |
| Gambo ridotto o sezione estrusa | Sì, entro il rapporto di estrusione | Formato in una stazione aggiuntiva |
| Spallamento tenuto a circa ±0.02 mm | Non direttamente | Stampato sovramisura, poi tornito o rettificato |
| Foro trasversale o cava | No | Forato o fresato come seconda lavorazione |
| Gola di scarico o sede per anello di arresto | In parte | Rullata o tornita dopo lo stampaggio |
| Filetto completo fino alla testa | Non per rullatura | Resta un breve tratto di uscita di circa 2-3 passi, salvo che il filetto sia tagliato |
| Testa più grande di circa 2.5 x d | Difficile | Stazioni in più, stampaggio a caldo o lavorazione dalla barra |
I quattro processi a confronto, con i campi tipici di dimensione e volume, sono nella home page.
La finitura viene per ultima
Il rivestimento si applica dopo il trattamento termico e modifica il filetto. La zincatura elettrolitica secondo ISO 4042, la zincatura lamellare secondo ISO 10683 e la zincatura a caldo secondo ISO 10684 aggiungono ciascuna uno spessore diverso, quindi la tolleranza sul filetto va prevista prima della rullatura, non dopo.
Per i pezzi ad alta resistenza la scelta del rivestimento decide anche il rischio da idrogeno. L'infragilimento da idrogeno nei bulloni spiega quando serve il degasaggio. Il lato della classe nella decisione è nella pagina dei materiali.
Come lo usiamo nell'abbinamento
Leggiamo prima il disegno per individuare il processo: stampato e rullato, tornito e rullato, solo tornito o stampato a caldo. Poi controlliamo dimensione, classe e fasi secondarie e inoltriamo la richiesta a un massimo di 3 produttori che eseguono quel processo al suo volume. Ci sentiamo entro 24 ore lavorative.
Domande sui processi
La documentazione e i pezzi specifici di ogni settore sono nella pagina dei settori.
Un filetto rullato è più resistente di uno tagliato?
A fatica, sì. La rullatura comprime il fondo del filetto e mantiene intatto l'andamento delle fibre, quindi i filetti rullati sopportano meglio i carichi ciclici. La resistenza statica a trazione dipende soprattutto dal materiale e dal trattamento termico. Rullare dopo il trattamento termico dà il maggior guadagno a fatica ma è più gravoso per i rulli.
Perché un pezzo con testa formata richiede un ordine minimo?
Ogni pezzo richiede le proprie matrici e i propri punzoni, e una formatrice si attrezza per una bobina intera. Sotto qualche migliaio di pezzi attrezzaggio e attrezzatura dominano il prezzo, per questo i piccoli lotti si lavorano di solito dalla barra e poi si rullano.
Quando è necessario il trattamento termico?
Per i bulloni in acciaio di classe ISO 898-1 8.8 e superiori la bonifica fa parte della classe. Le classi da 4.6 a 5.8 ottengono le loro proprietà dall'acciaio e dall'incrudimento. Le viti autofilettanti sono cementate in modo che il filetto possa tagliarsi il proprio controfiletto.
Un rivestimento può indebolire un bullone ad alta resistenza?
La zincatura elettrolitica può introdurre idrogeno, e i pezzi sopra circa 320 HV, come le classi 10.9 e 12.9, rischiano la rottura ritardata. La ISO 4042 indica le misure, tra cui il degasaggio subito dopo il trattamento. I rivestimenti lamellari di zinco secondo ISO 10683 evitano la fase elettrolitica.