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Do arame à peça acabada
Como um fixador sob desenho é produzido
Oito etapas levam uma bobina de arame a um lote embalado de parafusos especiais. Quais delas a sua peça exige, e em que ordem, define o processo, o ferramental e quem pode cotar.
As capacidades abaixo são faixas típicas. A fábrica que cotar confirma o que cabe na sua peça.
A sequência de produção
Um parafuso recalcado a frio passa por todas as linhas. Um especial usinado pula as três primeiras e parte da barra. A última coluna é o que o seu desenho ou a cotação precisa dizer para a fábrica planejar aquela etapa.
Deslize a tabela para o lado para ver todas as colunas.
| Etapa | O que acontece | Capacidade típica | O que o desenho deve indicar |
|---|---|---|---|
| Preparação do arame | A bobina é trefilada até o diâmetro do blank e, nas classes de aço-liga, recozida para esferoidização, para recalcar sem trincar. | Arames como 10B21, 10B33, SCM435 ou 1022, escolhidos conforme a classe de resistência | Classe de resistência ou grau do material, não o arame, a menos que o seu cliente especifique um |
| Recalque a frio | O arame é cortado e conformado em uma a seis estações de matrizes, formando cabeça, haste e seções reduzidas à temperatura ambiente. | Cerca de M2 a M20, comprimento de até aproximadamente 10 x d. Mais estações permitem cabeças mais complexas | Forma e dimensões da cabeça, raio sob a cabeça, tipo de fenda ou encaixe, qualquer redução da haste |
| Rebarbação e pontas | As cabeças sextavadas ou flangeadas são rebarbadas na medida, e a extremidade recebe ponta ou chanfro para a montagem. | Muitas vezes feito na própria máquina de recalque ou em um rebarbador separado | Tipo de ponta (chanfrada, ponta de cão, cônica) e tolerância da medida entre faces da cabeça |
| Laminação de rosca | Matrizes planas ou cilíndricas deslocam o metal para formar o perfil da rosca. Nenhum material é removido. | Roscas métricas e unificadas, classe de tolerância 6g ou 2A como padrão, 4h ou 3A sob pedido | Tamanho da rosca, passo, classe, comprimento da rosca b e qualquer exigência de rosca até a cabeça |
| Usinagem secundária | Furos transversais, ranhuras, rasgos, ombros retificados ou diâmetros apertados que uma máquina de recalque não mantém. | Furação, torneamento ou retificação em máquinas transfer ou tornos | Somente as características que precisam disso, com as respectivas tolerâncias |
| Tratamento térmico | Têmpera e revenimento para a classe 8.8 e acima, cementação para parafusos autoatarraxantes. | Fornos contínuos de esteira para volume, fornos em batelada para lotes pequenos | Classe de resistência, ou faixa de dureza com o local do ensaio |
| Acabamento superficial | Eletrodeposição, lamelas de zinco, fosfato com óleo ou passivação, aplicados após o tratamento térmico. | Em geral terceirizado ou feito em uma linha separada | Norma do acabamento, espessura ou horas de corrosão e a desidrogenação se houver risco de hidrogênio |
| Seleção e inspeção | Seleção óptica ou por correntes parasitas para peças misturadas e trincas, depois amostragem por lote. | Ensaios dimensionais, mecânicos e de revestimento conforme o plano acordado | Documentos de inspeção e qualquer exigência de seleção de 100 por cento |
Recalque a frio
Uma máquina de recalque corta um tarugo do arame e o empurra por uma série de matrizes à temperatura ambiente. Uma máquina de dois golpes faz cabeças simples. Uma máquina multiestações leva o blank por quatro a seis estações e consegue extrudar uma haste reduzida, recalcar um flange e puncionar um encaixe em um único ciclo.
O limite é quanto metal se consegue reunir na cabeça sem que o tarugo flambe. Cabeças de até cerca de duas vezes e meia o diâmetro do arame são formadas em poucos golpes. Cabeças maiores exigem mais estações, conformação a morno ou forjamento a quente. O retorno é a velocidade: uma máquina produz peças em frações de segundo, com quase nenhuma sucata, então o preço por peça em volume é o menor entre todos os processos.
O que se paga é o ferramental. Matrizes e punções são feitos para cada código de peça e levam semanas. Recalque a frio, usinagem e forjamento a quente compara os processos em custo, e custo de ferramental e tamanho do blank explica o que pesa na conta das matrizes.
Notas de projeto para peças recalcadas
- Raio sob a cabeçaIndique o maior raio que a junta permite. Um canto vivo concentra tensão e desgasta a matriz.
- Altura da cabeçaAlturas de cabeça padrão se formam em menos golpes. Uma cabeça fina e larga exige estações extras.
- Profundidade do encaixeUm encaixe fundo em uma cabeça baixa deixa pouca parede e pode trincar no recalque ou no aperto.
- TolerânciasDiâmetros recalcados costumam manter alguns centésimos de milímetro. Ajustes mais apertados vão para uma etapa de retífica ou torneamento.
Laminação de rosca versus rosca usinada
Quase todo fixador recalcado tem rosca laminada. A rosca cortada fica para os casos que a laminação não alcança. A diferença pesa mais em peças sujeitas a vibração ou carga cíclica.
| Rosca laminada | Rosca cortada | |
|---|---|---|
| Como se forma | Metal deslocado por matrizes, a fibra acompanha a rosca | Metal removido por ferramenta de ponta única, macho ou tarraxa, a fibra é cortada |
| Fadiga | Maior, sobretudo quando laminada após o tratamento térmico | Menor na raiz |
| Diâmetro do blank | Cerca do diâmetro primitivo, ou seja, menos material por peça | Diâmetro maior completo |
| Tempo de ciclo | Segundos por peça | Mais longo, sobretudo em passos grossos |
| Onde se aplica | A maioria dos parafusos em volume, até grandes diâmetros | Protótipos, roscas muito grandes ou curtas, perfis especiais como ACME |
As roscas métricas seguem as classes de tolerância da ISO 965 e as unificadas a ASME B1.1. Contexto sobre os métodos: threading (manufacturing). O equilíbrio entre custo e resistência em mais detalhe: laminação versus corte de rosca.
Torneamento CNC e tipo suíço
Quando o volume é baixo, a cabeça é grande demais para conformar, o material não recalca bem a frio ou um diâmetro precisa de tolerância mais apertada que a de uma máquina de recalque, a peça é torneada a partir de barra. A maioria dos fixadores torneados ainda recebe rosca laminada, feita em um acessório do torno ou em uma laminadora separada, e mantém o benefício em fadiga.
Tornos tipo suíço atendem pequenos diâmetros e peças longas e esbeltas: microparafusos, pinos e parafusos de ombro abaixo de cerca de M6. Tornos convencionais cobrem prisioneiros e parafusos maiores até a capacidade da barra. Titânio, ligas de níquel e grandes diâmetros costumam ser torneados.
Tratamento térmico
Parafusos de aço das classes 8.8, 10.9 e 12.9 são temperados e revenidos para atingir a resistência e a dureza que a ISO 898-1 define para a classe. A atmosfera do forno precisa ser controlada, porque uma camada superficial descarbonetada é mais mole que o núcleo e enfraquece a rosca. A ISO 898-1 limita a profundidade dessa camada.
Parafusos autoatarraxantes e autoperfurantes são cementados, o que dá uma casca dura sobre um núcleo mais tenaz. Parafusos de aço inoxidável A2 e A4 não são temperados. A resistência das classes 70 e 80 vem do trabalho a frio. Têmpera, revenimento e descarbonetação explica as verificações a pedir.
Quais características mudam o processo
Leia o desenho característica por característica. Uma característica que a máquina de recalque não faz acrescenta uma operação secundária. Várias delas podem levar a peça toda para a usinagem.
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| Característica no desenho | A máquina de recalque forma? | O que costuma acontecer |
|---|---|---|
| Cabeça sextavada, flangeada, abaulada ou panela | Sim | Formada e rebarbada na máquina de recalque |
| Encaixe sextavado interno, Torx ou Phillips | Sim | Puncionado durante o recalque. Acionamentos de segurança exigem um punção dedicado |
| Haste reduzida ou seção extrudada | Sim, dentro da razão de extrusão | Formada em uma estação extra |
| Ombro mantido em cerca de ±0.02 mm | Não diretamente | Recalcado com sobremetal, depois torneado ou retificado |
| Furo transversal ou rasgo | Não | Furado ou fresado em uma segunda operação |
| Rebaixo ou ranhura para anel de retenção | Em parte | Laminado ou torneado após o recalque |
| Rosca completa até a cabeça | Não por laminação | Resta uma pequena saída de cerca de 2 a 3 passos, a menos que a rosca seja cortada |
| Cabeça maior que cerca de 2.5 x d | Difícil | Estações extras, forjamento a quente ou usinagem a partir de barra |
Os quatro processos lado a lado, com faixas típicas de tamanho e volume, estão na página inicial.
O acabamento vem por último
O revestimento é aplicado após o tratamento térmico e altera a rosca. Zincagem eletrolítica conforme a ISO 4042, lamelas de zinco conforme a ISO 10683 e galvanização a quente conforme a ISO 10684 acrescentam cada uma uma espessura diferente, então a folga da rosca precisa ser planejada antes da laminação, não depois.
Em peças de alta resistência, a escolha do revestimento também decide o risco de hidrogênio. Fragilização por hidrogênio em parafusos explica quando a desidrogenação é obrigatória. O lado da classe nessa decisão está na página de materiais.
Como usamos isso no matching
Lemos o seu desenho primeiro pelo processo: recalcado, usinado e laminado, somente usinado ou forjado a quente. Depois verificamos tamanho, classe e as etapas secundárias, e encaminhamos a cotação a até 3 fabricantes que dominam esse processo no seu volume. Você recebe nosso retorno em até 24 horas úteis.
Perguntas sobre processos
A documentação e as peças específicas de cada setor estão na página de setores.
Uma rosca laminada é mais resistente que uma rosca cortada?
Em fadiga, sim. A laminação comprime a raiz da rosca e preserva o fluxo das fibras, então as roscas laminadas suportam melhor cargas cíclicas. A resistência estática à tração é definida principalmente pelo material e pelo tratamento térmico. Laminar após o tratamento térmico dá o maior ganho em fadiga, mas é mais severo para as matrizes.
Por que uma peça recalcada precisa de um pedido mínimo?
Cada peça precisa das próprias matrizes e punções, e a máquina de recalque é preparada para rodar uma bobina inteira. Abaixo de alguns milhares de peças, a preparação e o ferramental dominam o preço, e por isso os lotes pequenos costumam ser usinados a partir de barra e laminados.
Quando o tratamento térmico é necessário?
Para parafusos de aço da classe 8.8 ou superior da ISO 898-1, a têmpera e o revenimento fazem parte da classe. As classes 4.6 a 5.8 obtêm as propriedades do aço e do trabalho a frio. Parafusos autoatarraxantes são cementados para que a rosca consiga cortar a própria rosca de acoplamento.
O revestimento pode enfraquecer um parafuso de alta resistência?
A eletrodeposição pode introduzir hidrogênio, e peças acima de cerca de 320 HV, como as classes 10.9 e 12.9, correm risco de fratura retardada. A ISO 4042 define as medidas, entre elas a desidrogenação logo após o revestimento. Os revestimentos de lamelas de zinco conforme a ISO 10683 evitam a etapa eletrolítica.