Главная / Технологии
От проволоки до готовой детали
Как производят крепёж по чертежу
Восемь этапов превращают бухту проволоки в упакованную партию нестандартных болтов. Какие из них нужны Вашей детали и в каком порядке, определяет технологию, оснастку и круг тех, кто может сделать предложение.
Приведённые возможности это типичные диапазоны. Завод, который делает предложение, подтверждает, что подходит для Вашей детали.
Последовательность производства
Болт холодной высадки проходит через все строки. Обработанная нестандартная деталь пропускает первые три и начинает с прутка. В последнем столбце то, что должны сообщить Ваш чертёж или запрос, чтобы завод мог спланировать этот этап.
Прокрутите таблицу вбок, чтобы увидеть все столбцы.
| Этап | Что происходит | Типичные возможности | Что должен указывать чертёж |
|---|---|---|---|
| Подготовка проволоки | Бухту протягивают до диаметра заготовки и, для легированных марок, подвергают сфероидизирующему отжигу, чтобы она высаживалась без трещин. | Марки проволоки вроде 10B21, 10B33, SCM435 или 1022, выбираются по классу прочности | Класс прочности или марку материала, а не марку проволоки, если её не задаёт Ваш заказчик |
| Холодная высадка | Проволоку отрезают и формуют в одной-шести позициях матриц, получая головку, стержень и утоньшённые участки при комнатной температуре. | Примерно от M2 до M20, длина до приблизительно 10 x d. Больше позиций позволяют делать более сложные головки | Форму и размеры головки, радиус под головкой, тип шлица, любое утоньшение стержня |
| Обрезка и формирование конца | Шестигранные или фланцевые головки обрезают до размера, а конец заострят или снимут фаску для сборки. | Часто выполняется на автомате или на отдельном обрезном станке | Тип конца (фаска, цилиндрический, конический) и допуск на размер под ключ |
| Накатка резьбы | Плоские или цилиндрические ролики вытесняют металл, формируя профиль резьбы. Материал не удаляется. | Метрические и дюймовые унифицированные резьбы, класс допуска 6g или 2A стандартно, 4h или 3A по запросу | Размер резьбы, шаг, класс, длину резьбы b и любое требование к резьбе до головки |
| Дополнительная механическая обработка | Поперечные отверстия, канавки, шлицы, шлифованные буртики или жёсткие диаметры, которые автомат не выдерживает. | Сверление, точение или шлифование на трансферных станках или токарных станках | Только те элементы, которым это нужно, с их допусками |
| Термообработка | Закалка и отпуск для класса 8.8 и выше, цементация для самонарезающих винтов. | Конвейерные печи для больших объёмов, садочные печи для малых партий | Класс прочности или диапазон твёрдости с местом измерения |
| Отделка поверхности | Гальваническое покрытие, цинк-ламельное, фосфатирование с маслом или пассивация, наносятся после термообработки. | Обычно у подрядчика или на отдельной линии | Стандарт покрытия, толщину или часы коррозионной стойкости и отжиг при риске водорода |
| Сортировка и контроль | Оптическая сортировка или сортировка вихревыми токами для смешанных деталей и трещин, затем выборочный контроль партии. | Контроль размеров, механических свойств и покрытия по согласованному плану | Документы по контролю и любое требование 100-процентной сортировки |
Холодная высадка
Высадочный автомат отрезает заготовку от проволоки и проталкивает её через ряд матриц при комнатной температуре. Двухударный автомат делает простые головки. Многопозиционный автомат передвигает заготовку через четыре-шесть позиций и за один цикл способен выдавить утоньшённый стержень, высадить фланец и пробить шлиц.
Предел определяется тем, сколько металла можно собрать в головке, не потеряв устойчивость заготовки. Головки примерно до двух с половиной диаметров проволоки формуются за несколько ударов. Более крупные требуют больше позиций, тёплой формовки или горячей штамповки. Взамен Вы получаете скорость: автомат делает детали за доли секунды почти без отходов, поэтому цена за штуку при больших объёмах самая низкая из всех технологий.
Платить приходится за оснастку. Матрицы и пуансоны изготавливают под каждый номер детали, на это уходят недели. Холодная высадка, механическая обработка и горячая штамповка сравнивает технологии по стоимости, а стоимость оснастки и размер заготовки объясняет, из чего складывается счёт за матрицы.
Конструкторские замечания для высаживаемых деталей
- Радиус под головкойУказывайте наибольший радиус, который допускает соединение. Острый угол концентрирует напряжение и изнашивает матрицу.
- Высота головкиСтандартная высота головки формуется за меньшее число ударов. Тонкая широкая головка требует дополнительных позиций.
- Глубина шлицаГлубокий шлиц в низкой головке оставляет слишком тонкую стенку и может дать трещину при высадке или затяжке.
- ДопускиВысаженные диаметры обычно держат несколько сотых долей миллиметра. Более жёсткие посадки переносят на шлифование или точение.
Накатка резьбы или нарезание резьбы
Почти у каждого высаженного крепежа резьба накатанная. Нарезание оставляют для случаев, которые накатка не покрывает. Разница важнее всего для деталей, работающих при вибрации или циклической нагрузке.
| Накатанная резьба | Нарезанная резьба | |
|---|---|---|
| Как формируется | Металл вытесняется роликами, волокна следуют профилю резьбы | Металл снимается резцом, метчиком или плашкой, волокна перерезаются |
| Усталостная прочность | Выше, особенно при накатке после термообработки | Ниже во впадине |
| Диаметр заготовки | Около среднего диаметра, поэтому материала на деталь меньше | Полный наружный диаметр |
| Время цикла | Секунды на деталь | Дольше, особенно при крупном шаге |
| Где применяется | Большинство болтов и винтов серийно, вплоть до больших диаметров | Прототипы, очень большие или короткие резьбы, специальные профили вроде ACME |
Метрические резьбы следуют классам допусков ISO 965, а унифицированные ASME B1.1. Справка о методах: threading (manufacturing). Подробнее о соотношении стоимости и прочности: накатка и нарезание резьбы.
Токарная обработка с ЧПУ и продольное точение
Когда объём мал, головка слишком велика для формовки, материал плохо поддаётся холодной формовке или диаметр нужно держать жёстче, чем способен автомат, деталь вытачивают из прутка. Большинство точёных крепёжных деталей всё равно получают накатанную резьбу, которую делают приспособлением на токарном станке или отдельным накатным станком, и сохраняют выигрыш в усталостной прочности.
Автоматы продольного точения берут малые диаметры и длинные тонкие детали: микровинты, штифты и призонные винты ниже примерно M6. Обычные токарные станки покрывают крупные шпильки и болты до размера прутка. Титан, никелевые сплавы и большие диаметры, как правило, точат.
Термообработка
Стальные болты классов 8.8, 10.9 и 12.9 проходят закалку и отпуск, чтобы получить прочность и твёрдость, которые ISO 898-1 задаёт для класса. Атмосферу печи нужно контролировать, потому что обезуглероженный поверхностный слой мягче сердцевины и ослабляет резьбу. ISO 898-1 ограничивает глубину такого слоя.
Самонарезающие и самосверлящие винты вместо этого цементируют, получая твёрдую оболочку на более вязкой сердцевине. Болты из нержавеющей стали A2 и A4 вообще не закаливают. Их прочность в классах 70 и 80 даёт холодная деформация. Закалка, отпуск и обезуглероживание объясняют, какие проверки стоит запросить.
Какие элементы меняют технологию
Читайте чертёж элемент за элементом. Один элемент, который автомат не делает, добавляет дополнительную операцию. Несколько таких элементов могут перевести всю деталь на механическую обработку.
Прокрутите таблицу вбок, чтобы увидеть все столбцы.
| Элемент на чертеже | Может ли автомат его сформовать? | Что обычно происходит |
|---|---|---|
| Головка шестигранная, фланцевая, полукруглая или цилиндрическая | Да | Формуется и обрезается на автомате |
| Внутренний шестигранник, Torx или Phillips | Да | Пробивается при высадке. Для защитных приводов нужен отдельный пуансон |
| Утоньшённый стержень или выдавленный участок | Да, в пределах степени выдавливания | Формуется в дополнительной позиции |
| Буртик с допуском около ±0.02 mm | Не напрямую | Высаживается с припуском, затем точится или шлифуется |
| Поперечное отверстие или шлиц | Нет | Сверлится или фрезеруется второй операцией |
| Проточка или канавка под стопорное кольцо | Частично | Накатывается или точится после высадки |
| Полная резьба до головки | Не накаткой | Остаётся короткий сбег около от 2 до 3 шагов, если резьба не нарезается |
| Головка больше примерно 2.5 x d | Сложно | Дополнительные позиции, горячая штамповка или обработка из прутка |
Все четыре технологии рядом, с типичными диапазонами размеров и объёмов, на главной странице.
Отделка идёт последней
Покрытие наносят после термообработки, и оно меняет резьбу. Гальваническое цинкование по ISO 4042, цинк-ламельное по ISO 10683 и горячее цинкование по ISO 10684 добавляют разную толщину, поэтому припуск на резьбу нужно закладывать до накатки, а не после.
Для высокопрочных деталей выбор покрытия также определяет риск водорода. Водородное охрупчивание болтов объясняет, когда отжиг обязателен. Сторона классов прочности в этом решении описана на странице материалов.
Как мы используем это при подборе
Сначала мы читаем Ваш чертёж с точки зрения технологии: высадка, обработка с накаткой, только обработка или горячая штамповка. Затем проверяем размер, класс прочности и дополнительные операции и передаём запрос не более чем 3 производителям, которые работают по этой технологии при Вашем объёме. Мы отвечаем Вам в течение 24 рабочих часов.
Вопросы о технологиях
Документация и детали по отдельным отраслям на странице отраслей.
Накатанная резьба прочнее нарезанной?
По усталостной прочности да. Накатка уплотняет впадину резьбы и сохраняет направление волокон, поэтому накатанные резьбы лучше выдерживают циклические нагрузки. Статическая прочность на разрыв определяется в основном материалом и термообработкой. Накатка после термообработки даёт наибольший выигрыш в усталостной прочности, но сильнее нагружает инструмент.
Почему для высаживаемой детали нужен минимальный заказ?
Каждой детали нужны свои матрицы и пуансоны, а автомат настраивают под целую бухту. Ниже нескольких тысяч штук цену определяют наладка и оснастка, поэтому малые партии обычно обрабатывают из прутка и накатывают резьбу.
Когда нужна термообработка?
Для стальных болтов класса 8.8 и выше по ISO 898-1 закалка и отпуск входят в класс. Классы с 4.6 до 5.8 получают свойства от стали и холодной деформации. Самонарезающие винты цементируют, чтобы резьба могла нарезать для себя ответную резьбу.
Может ли покрытие ослабить высокопрочный болт?
Гальваническое покрытие может внести водород, а детали выше примерно 320 HV, такие как классы 10.9 и 12.9, подвержены риску отложенного разрушения. ISO 4042 устанавливает меры, включая отжиг вскоре после нанесения покрытия. Цинк-ламельные покрытия по ISO 10683 исключают электролитический этап.