Методика виробництва болтів

Болт – кріпильний виріб, широко використовується в будівництві, виробничих і промислових галузях. Металовироби застосовуються для створення рознімних різьбових з'єднань з використанням гайок і шайб. Болти мають багато переваг, серед яких універсальність, простота монтажу, надійність, тривалий експлуатаційний термін, можливість розбирати і заново збирати з'єднання.

Виробники пропонують різні види болтів, що відрізняються формою головки, кроком і напрямком різьблення, призначенням, класом міцності. Для виробництва кріпильних виробів використовуються різні технології, що дозволяють отримати металовироби з необхідними механічними характеристиками. Про технологічні процеси виробництва болтів ви дізнаєтеся з нашої статті.

Виробництво болта починається з підбору заготовки. Від матеріалу, який буде обраний для виготовлення металовиробу, залежать його механічні та експлуатаційні властивості, термін служби, стійкість до впливу навантажень і т.д.

Згідно з вимогами діючих стандартів, для виробництва болтів використовуються такі матеріали:

• вуглецева сталь;
• легована сталь;
• нержавіюча сталь;
• латунь;
• бронза.

Вуглецевою сталлю називають сплав, в складі якого міститься велика кількість заліза (до 99%) і вуглець (до 2%). При цьому сталь не містить або майже не містить легуючих компонентів. Вуглецеві сталі ділять на конструкційні та інструментальні. Конструкційні стали класифікують за механічними і хімічними властивостями. Інструментальні відрізняються наявністю в складі марганцю (до 1%).

За процентним вмістом вуглецю сплави прийнято ділити на три види:

• низьковуглецеві;
• середньовуглецеві;
• високовуглецеві.

Крім того, вуглецева сталь може бути якісною (в сплаві до 0,035% сірки і фосфору) і високоякісної (сірки і фосфору в складі до 0,025%).

Вуглецеві сталі відрізняються міцністю, добре обробляються, коштують недорого. Поверхневий шар у них твердий, а внутрішній досить м'який і пружний. Якісні характеристики дозволяють матеріалу бути одним з найбільш затребуваних для виробництва кріпильних виробів. До недоліків стали можна віднести низьку теплостійкість, а також уразливість перед корозією.

У складі легованої сталі крім заліза і вуглецю містяться легуючі добавки. Утворюючи хімічні зв'язки з залізом, вони змінюють властивості матеріалу, покращуючи його якість. У якості легуючих компонентів використовуються хром, нікель, марганець, кремній, титан, кобальт, ванадій, молібден, алюміній. За кількістю легуючих компонентів стали діляться на високо-, середньо- і низьколеговані.

Додаткові елементи наділяють сталь різними властивостями: жаростійкістью, стійкістю до навантажень і до корозії. Деякі компоненти покращують термічну обробку сплавів.

Нержавіючою називається легована сталь, що володіє високим ступенем стійкості до корозії. Залежно від структури нержавіючі сталі діляться на такі групи:

• аустенітні;
• аустенитно-ферритні;
• аустенитно-марстенітні;
• феритні;
• марстенітні;
• марстенітно-феритні.

Нержавіючі стали не тільки стійкі до корозії, але і відрізняються підвищеною міцністю, а також стійкістю до дії агресивних середовищ. Матеріал екологічний, не вступає в реакцію з хімічними речовинами і продуктами харчування, не втрачає зовнішній вигляд в процесі експлуатації. Нержавійку легко обробляти, тому виготовити з неї кріплення необхідної форми неважко.

Для виготовлення болтів використовуються переважно аустенітні нержавіючі стали. Найпопулярнішими є марки А2 і А4. Виготовлені з цих матеріалів металовироби використовуються в більшості промислових галузей, в тому числі в харчовій та хімічній. Сталь А4 крім хрому і нікелю містить молібден, що надає їй стійкість до впливу солей і кислот. Болти з цього сплаву можна використовувати в суднобудуванні.

Виробники використовують два різних методи виготовлення болтів – точіння і штампування. Перша технологія підходить для виробництва одиничних виробів або невеликих партій продукції. Всі операції виконуються на токарно-гвинторізних верстатах. Штампування може бути холодним або гарячим з подальшою накаткою різьблення. Для виконання технологічних процесів використовується автоматизоване устаткування. На всіх стадіях виробництва повинен здійснюватися контроль якості одержуваних виробів. При виявленні відхилень від технічного завдання технологічний процес переглядають, щоб знайти причину невідповідності.

Для виготовлення болтів на токарно-гвинторізному верстаті потрібна заготовка. Це металевий пруток потрібної довжини, що найчастіше має шестигранну форму. Заготовка може бути гарячекатаною або холоднотягнутою. Залежно від цього вибираються етапи і методи її обробки. Наприклад, гарячекатані заготовки мають меншу точність, тому можливість їх точного центрування на токарному верстаті виключена.

Спочатку від сталевого прута відрізається фрагмент потрібної довжини. Токар затискає його в патроні верстата, щоб головка металовиробу не змістилася щодо його центральної осі. Потім заготовка торцюється, після чого обточується до зазначеного в проектній документації діаметра.

За допомогою різця (прохідного відігнутого або прямого) з заготовки знімається фаска. Вона необхідна для того, щоб зробити нарізку різьблення. Для цієї мети використовується плашка або різьбовий різець.

Щоб нарізати різьбу на стержні майбутнього болта, різець фіксують в тримачі таким чином, щоб його поздовжня вісь була перпендикулярна осі металовиробу. Крім того, кут, які утворюється гранями різця, його вісь повинна ділити навпіл. У технічній документації вказується кут, під яким повинен бути заточений різець. Для метричної різьби це 60 градусів, для дюймової – 55.

Після того, як на стрижні болта буде нарізано різьблення, токар знімає з нього ріжучий інструмент і відрізає виріб від заготовки відрізним різцем.

Якщо є особливі вимоги до форми головки болта, технічний процес ускладнюється і займає більше часу. Для виробництва великих партій кріплення ця технологія не підходить.

Метод холодного штампування підходить для серійного виготовлення болтів. Завдяки використанню сучасного обладнання, можна отримувати від 300 до 400 виробів в хвилину. Стабільність технологічного процесу і якість готового кріплення залежать від використовуваного матеріалу, до якого пред'являються строгі вимоги. Метал повинен бути пластичним, мати рівномірні механічні властивості, поверхневі і внутрішні дефекти неприпустимі. Поверхня сталі повинна бути чистою і гладкою, без тріщин і окалини.

Перед початком технологічних операцій штампування проводиться підготовка заготовок. Вона включає наступні етапи:

• очищення поверхні;
• нанесення підсмазочного шару;
• нанесення технологічного мастила.

Для очищення заготовок з вуглецевої сталі переважно використовується травлення. Після очищення метал потрібно промити в холодній і гарячій воді. Для видалення залишків сірчаної кислоти використовується вапнування. Для нанесення підсмазочного шару використовують технологію фосфатування.

Заготовки з нержавіючих і жаростійких сталей готуються до штампуванні за такою технологією:

• травлення;
• промивка в гарячій воді;
• пасивування;
• повторна промивка;
• нанесення вапняно-сольового покриття;
• сушка;
• калібрування.

Процес холодної пластичної деформації протікає без нагріву металу. Метод холодного об'ємного штампування передбачає надання заготівлі заданої форми шляхом заповнення металом порожнини штампів. Висадка передбачає осадку частини заготовки між рухомим і нерухомим інструментом. Технологічний процес холодного штампування включає наступні етапи:

• формування проміжної форми головки;
• остаточне оформлення шестигранника;
• формування стержня необхідного розміру;
• знімання фаски.

Головку в формі шестикутника отримують обрізанням циліндричної заготовки або методом пластичної деформації. Фаска може виконуватися або різанням, або пластичною деформацією. Кращим є перший варіант.

Всі виробничі операції здійснюються на одному автоматі або декількох автоматичних пресах, які утворюють автоматичну лінію. Крім основних операцій в ряді випадків проводяться додаткові. Це термічна обробка виробів і нанесення захисного покриття.

З кожної партії готових виробів вибираються зразки для перевірки. Їх параметри звіряються з технічним завданням. Вимірюється довжина металовиробів, ширина їх головки, перевіряється правильність нанесення різьблення. У разі виявлення відхилень технічний процес коригується.

Технологія гарячого штампування передбачає деформування нагрітого металу. В результаті змінюється не тільки форма заготовки, але і її розміри. Часто геометричні параметри міняються не в одному, а в декількох вимірах. В цьому випадку процес носить назву гарячого об'ємного штампування.

Штампування може відбуватися в відкритих або закритих штампах. У першому випадку на виробі утворюється задирок з металу – облой. Штампування з використанням закритих штампів називають безоблойним.

Процес гарячого штампування також починається з підготовки заготовок. Їх нарізають на фрагменти необхідної довжини на стрічкових верстатах і висівковий комплексі. Після цього можна приступати безпосередньо до формування виробів.

Заготовки за допомогою індуктора розігріваються до температури в 1000 градусів, після чого поміщаються під ударний прес для формування головки. Залежно від її форми процес проходить у декілька етапів. Потім за допомогою фрезерного верстата з торцевої частини стрижня знімається фаска.

Щоб досягти високої точності різьблення використовують автоматизований нарізний верстат. Він змащує виріб маслом і за допомогою різців обертовим рухом завдає різьблення. Її точність перевіряється за допомогою калібрів.

Болти з вуглецевої сталі, які будуть експлуатуватися в умовах високої вологості, потребують захисту від корозії. Для цієї мети на поверхні виробів наноситься покриття на основі цинку. На сьогоднішній день виробники використовують п'ять технологій оцинкування:

• гальванічне – хімічний процес електролізу, в результаті якого іони цинку покривають поверхню кріплення. Товщина захисного шару – від 5 до 25 мкм;
• гаряче – нанесення покриття шляхом занурення виробів в ванну з розплавленим цинком. Отримане покриття відрізняється високу корозійну стійкість;
• термодифузійне – формування покриття методом поверхневої дифузії цинку. Товщина захисного шару може складати від 25 до 110 мкм;
• механічне – занурення кріпильних виробів в цинкову суспензію. В результаті виходить цинкове покриття з невисокою точністю нанесення;
• цинк-ламельне – покриття наноситься спеціальним розчином, що складається з цинку з додаванням алюмінію і сполучних компонентів. Товщина шару може становити від 4 до 100 і більше мкм.

Методика нанесення захисного покриття вибирається залежно від умов експлуатації болтів.

У каталозі компанії «Зевс» представлено широкий асортимент болтів. У нас ви можете купити не тільки універсальні металовироби з шестигранною головкою, а й спеціалізоване кріплення. Наприклад, норійні, башмачні, лемішні, футеровочні болти, рим-болти. Всі кріпильні вироби виготовлені в суворій відповідності з діючими стандартами. Також ви можете замовити виробництво болтів за власними кресленнями. Для отримання докладної консультації звертайтеся до наших менеджерів.