Strona główna / Procesy
Od drutu do gotowej części
Jak powstaje element złączny wykonywany wg rysunku
Osiem etapów prowadzi od zwoju drutu do zapakowanej partii specjalnych śrub. To, których z nich Państwa część potrzebuje i w jakiej kolejności, wyznacza technologię, oprzyrządowanie i to, kto może ją wycenić.
Podane niżej możliwości to typowe zakresy. Zakład, który wycenia, potwierdza, co pasuje do Państwa części.
Kolejność produkcji
Śruba kuta na zimno przechodzi przez każdy wiersz. Część obrabiana pomija pierwsze trzy i zaczyna od pręta. Ostatnia kolumna to to, co rysunek lub RFQ musi podać, aby zakład mógł zaplanować dany etap.
Przesuń tabelę w bok, aby zobaczyć wszystkie kolumny.
| Etap | Co się dzieje | Typowe możliwości | Co powinien podać rysunek |
|---|---|---|---|
| Przygotowanie drutu | Zwój jest ciągniony do średnicy wsadu i, dla klas stopowych, wyżarzany sferoidyzująco, aby dało się go spęczać bez pęknięć. | Gatunki drutu, takie jak 10B21, 10B33, SCM435 lub 1022, dobierane do klasy wytrzymałości | Klasa wytrzymałości lub gatunek materiału, a nie gatunek drutu, chyba że Państwa klient go określa |
| Kucie na zimno | Drut jest ścinany i formowany w jednej do sześciu stacji matryc na łeb, trzonek i zwężone odcinki w temperaturze pokojowej. | Około M2 do M20, długość do około 10 x d. Więcej stacji pozwala na bardziej złożone łby | Kształt i wymiary łba, promień pod łbem, rodzaj gniazda, ewentualne zwężenie trzonka |
| Obcinanie i fazowanie | Łby sześciokątne lub kołnierzowe są obcinane do wymiaru, a koniec jest fazowany lub ścinany do montażu. | Często wykonywane na głowicarce lub na osobnej obcinarce | Rodzaj końcówki (fazowana, z czopem, stożkowa) i tolerancja wymiaru pod klucz łba |
| Walcowanie gwintu | Płaskie lub cylindryczne walce wypychają metal w kształt gwintu. Żaden materiał nie jest usuwany. | Gwinty metryczne i calowe, klasa tolerancji 6g lub 2A jako standard, 4h lub 3A na życzenie | Rozmiar gwintu, skok, klasa, długość gwintu b i wszelkie wymagania co do gwintu przy łbie |
| Obróbka skrawaniem dodatkowa | Otwory poprzeczne, rowki, wycięcia, szlifowane ramiona lub wąskie średnice, których głowicarka nie utrzyma. | Wiercenie, toczenie lub szlifowanie na automatach transferowych lub tokarkach | Tylko cechy, które tego wymagają, z ich tolerancjami |
| Obróbka cieplna | Hartowanie i odpuszczanie dla klasy 8.8 i wyższych, nawęglanie dla wkrętów samogwintujących. | Piece taśmowe ciągłe dla dużych wolumenów, piece komorowe dla małych partii | Klasa wytrzymałości lub zakres twardości wraz z miejscem pomiaru |
| Wykończenie powierzchni | Powłoki galwaniczne, cynkowo-lamelowe, fosforanowanie i olejowanie lub pasywacja, nakładane po obróbce cieplnej. | Zwykle zlecane na zewnątrz lub realizowane na osobnej linii | Norma wykończenia, grubość lub godziny odporności korozyjnej oraz wygrzewanie, jeśli występuje ryzyko wodorowe |
| Sortowanie i kontrola | Sortowanie optyczne lub prądami wirowymi pod kątem pomieszanych części i pęknięć, potem pobieranie próbek z partii. | Kontrole wymiarowe, mechaniczne i powłok zgodnie z uzgodnionym planem | Dokumenty kontroli i ewentualne wymaganie sortowania 100 procent |
Kucie na zimno
Głowicarka ścina kawałek z drutu i przepycha go przez serię matryc w temperaturze pokojowej. Maszyna dwuuderzeniowa wykonuje proste łby. Prasa wielostacyjna przesuwa wsad przez cztery do sześciu stacji i potrafi w jednym cyklu wyciskać zwężony trzonek, spęczać kołnierz i wytłoczyć gniazdo.
Ograniczeniem jest to, ile metalu można zebrać w łbie bez wyboczenia kawałka. Łby do około dwu i pół średnicy drutu formują się w kilku uderzeniach. Większe łby wymagają więcej stacji, formowania na ciepło lub kucia na gorąco. W zamian dostajemy szybkość: prasa wytwarza części w ułamkach sekundy niemal bez odpadu, więc cena sztuki przy dużym wolumenie jest najniższa ze wszystkich technologii.
Płaci się za oprzyrządowanie. Matryce i stemple wykonuje się dla każdego numeru części i zajmuje to tygodnie. Kucie na zimno, obróbka skrawaniem i kucie na gorąco porównuje technologie pod względem kosztów, a koszt oprzyrządowania i wielkość wsadu omawia to, co kształtuje rachunek za matryce.
Wskazówki projektowe dla części z łbem
- Promień pod łbemProszę podać największy promień, na jaki pozwala połączenie. Ostry róg to karb naprężeń i zużywa matrycę.
- Wysokość łbaStandardowe wysokości łbów formują się w mniejszej liczbie uderzeń. Cienki i szeroki łeb wymaga dodatkowych stacji.
- Głębokość gniazdaGłębokie gniazdo w niskim łbie zostawia zbyt cienką ścianę i może pęknąć przy spęczaniu lub dokręcaniu.
- TolerancjeŚrednice części z łbem zwykle utrzymują kilka setnych milimetra. Ciaśniejsze pasowania trafiają do etapu szlifowania lub toczenia.
Walcowanie gwintu a nacinanie gwintu
Prawie każdy element złączny z łbem ma gwint walcowany. Nacinanie zostawia się na przypadki, do których walcowanie nie sięga. Różnica liczy się najbardziej w częściach poddawanych drganiom lub obciążeniom cyklicznym.
| Gwint walcowany | Gwint nacinany | |
|---|---|---|
| Jak powstaje | Metal wypychany walcami, włókna układają się wzdłuż gwintu | Metal usuwany nożem jednoostrzowym, gwintownikiem lub narzynką, włókna są przecinane |
| Wytrzymałość zmęczeniowa | Wyższa, zwłaszcza przy walcowaniu po obróbce cieplnej | Niższa u podstawy zwoju |
| Średnica wsadu | Około średnicy podziałowej, więc mniej materiału na część | Pełna średnica zewnętrzna |
| Czas cyklu | Sekundy na część | Dłuższy, zwłaszcza przy grubych skokach |
| Gdzie pasuje | Większość śrub i wkrętów w dużych wolumenach, do dużych średnic | Prototypy, bardzo duże lub krótkie gwinty, formy specjalne, takie jak ACME |
Gwinty metryczne wg klas tolerancji ISO 965, a calowe wg ASME B1.1. Tło metod: threading (manufacturing). Kompromis między kosztem a wytrzymałością w szerszym ujęciu: walcowanie a nacinanie gwintu.
Toczenie CNC i na automatach szwajcarskich
Gdy wolumen jest mały, łeb jest zbyt duży do formowania, materiał słabo poddaje się kuciu na zimno albo średnicę trzeba utrzymać ciaśniej, niż potrafi głowicarka, część jest toczona z pręta. Większość toczonych elementów złącznych i tak dostaje gwint walcowany, nacinany na przystawce tokarki lub na osobnej walcarce, więc zachowują zaletę wytrzymałości zmęczeniowej.
Automaty szwajcarskie przyjmują małe średnice i długie, smukłe części: mikrowkręty, sworznie i wkręty z trzpieniem poniżej około M6. Tokarki konwencjonalne obsługują większe śruby dwustronne i śruby do zakresu pręta. Tytan, stopy niklu i duże średnice zazwyczaj się toczy.
Obróbka cieplna
Stalowe śruby klas 8.8, 10.9 i 12.9 są hartowane i odpuszczane, aby osiągnąć wytrzymałość i twardość, które ISO 898-1 wyznacza dla danej klasy. Atmosfera pieca musi być kontrolowana, bo odwęglona warstwa powierzchniowa jest bardziej miękka niż rdzeń i osłabia gwint. ISO 898-1 ogranicza głębokość tej warstwy.
Wkręty samogwintujące i samowiercące są natomiast nawęglane, co daje twardą powłokę na bardziej ciągliwym rdzeniu. Śruby ze stali nierdzewnej A2 i A4 w ogóle nie są hartowane. Ich wytrzymałość klas 70 i 80 pochodzi z umocnienia zgniotem. Hartowanie, odpuszczanie i odwęglanie wyjaśnia, jakich kontroli warto żądać.
Które cechy zmieniają technologię
Proszę czytać rysunek cecha po cesze. Jedna cecha, której głowicarka nie wykona, dodaje operację dodatkową. Kilka takich cech może przenieść całą część na obróbkę skrawaniem.
Przesuń tabelę w bok, aby zobaczyć wszystkie kolumny.
| Cecha na rysunku | Czy głowicarka ją uformuje? | Co zwykle się dzieje |
|---|---|---|
| Łeb sześciokątny, kołnierzowy, kulisty lub soczewkowy | Tak | Formowany i obcinany na głowicarce |
| Gniazdo sześciokątne, Torx lub Phillips | Tak | Wytłaczane podczas kucia. Napędy zabezpieczone wymagają dedykowanego stempla |
| Zwężony trzonek lub odcinek wyciskany | Tak, w granicach stopnia wyciskania | Formowany na dodatkowej stacji |
| Ramię utrzymane z tolerancją około ±0.02 mm | Nie bezpośrednio | Kute z naddatkiem, potem toczone lub szlifowane |
| Otwór poprzeczny lub wycięcie | Nie | Wiercone lub frezowane jako druga operacja |
| Podcięcie lub rowek pod pierścień zabezpieczający | Częściowo | Walcowane lub toczone po kuciu |
| Pełny gwint aż do łba | Nie przez walcowanie | Pozostaje krótki wybieg około 2 do 3 skoków, chyba że gwint jest nacinany |
| Łeb większy niż około 2.5 x d | Trudno | Dodatkowe stacje, kucie na gorąco lub obróbka z pręta |
Cztery technologie obok siebie, z typowymi zakresami rozmiarów i wolumenów, są na stronie głównej.
Wykończenie jest na końcu
Powłoka nakładana jest po obróbce cieplnej i zmienia gwint. Cynk galwaniczny wg ISO 4042, powłoka cynkowo-lamelowa wg ISO 10683 i cynkowanie ogniowe wg ISO 10684 dodają każda inną grubość, więc luz gwintu trzeba zaplanować przed walcowaniem, a nie po nim.
W częściach o wysokiej wytrzymałości wybór powłoki rozstrzyga też o ryzyku wodorowym. Kruchość wodorowa śrub omawia, kiedy wymagane jest wygrzewanie. Strona decyzji dotycząca klasy jest na stronie o materiałach.
Jak wykorzystujemy to przy dopasowaniu
Najpierw czytamy rysunek pod kątem technologii: kucie z łbem, toczenie i walcowanie, tylko toczenie albo kucie na gorąco. Potem sprawdzamy rozmiar, klasę i etapy dodatkowe i przekazujemy RFQ maksymalnie 3 producentom, którzy stosują tę technologię przy Państwa wolumenie. Odpowiadamy w ciągu 24 godzin roboczych.
Pytania o procesy
Dokumentacja i części specyficzne dla branż są na stronie o branżach.
Czy gwint walcowany jest mocniejszy niż nacinany?
Pod względem zmęczeniowym tak. Walcowanie ściska podstawę zwoju i zachowuje ciągłość włókien, więc gwinty walcowane lepiej przenoszą obciążenia cykliczne. Statyczną wytrzymałość na rozciąganie wyznaczają głównie materiał i obróbka cieplna. Walcowanie po obróbce cieplnej daje największy przyrost wytrzymałości zmęczeniowej, ale bardziej obciąża walce.
Dlaczego część z łbem wymaga minimalnego zamówienia?
Każda część potrzebuje własnych matryc i stempli, a głowicarka jest ustawiana na cały zwój. Poniżej kilku tysięcy sztuk w cenie dominuje ustawienie i oprzyrządowanie, dlatego małe partie zwykle toczy się z pręta i walcuje gwint.
Kiedy wymagana jest obróbka cieplna?
Dla stalowych śrub klasy 8.8 i wyższych wg ISO 898-1 hartowanie i odpuszczanie jest częścią klasy. Klasy 4.6 do 5.8 osiągają swoje właściwości ze stali i umocnienia zgniotem. Wkręty samogwintujące są nawęglane, aby gwint mógł sam nacinać gwint współpracujący.
Czy powłoka galwaniczna może osłabić śrubę o wysokiej wytrzymałości?
Powłoki galwaniczne mogą wprowadzać wodór, a części powyżej około 320 HV, takie jak klasy 10.9 i 12.9, są narażone na pęknięcia opóźnione. ISO 4042 określa środki zaradcze, w tym wygrzewanie wkrótce po nałożeniu powłoki. Powłoki cynkowo-lamelowe wg ISO 10683 omijają etap elektrolityczny.