Изготовление болтов – понятный технологический процесс

1 Болты – востребованные метизы

Под интересующими нас крепежными изделиями понимают металлические стержни, на одном конце которых делается специальная головка, а на втором – винтовая канавка. Болты применяются для создания соединений разъемного вида. С их помощью можно фиксировать отдельные элементы разнообразных конструкций и агрегатов. Болты могут иметь стыковую, клеммную, полукруглую, закладную, потайную (иными словами фасонную) либо многогранную головку. Самыми распространенными считаются метизы с шестигранным навершием.

Болты разного размера

• емкостей под давлением (фланцевое крепление);
• элементов гусеничных транспортных средств (башмачное соединение);
• тяжелонагруженных конструкций (шатунные изделия);
• любых деталей, испытывающих постоянные динамические, циклические либо статические нагрузки (ударные болты).

Шестигранные крепежные изделия производятся с разными геометрическими параметрами, они могут быть обычными, а также иметь особые отверстия или углубления в головке либо стержне. Навершия некоторых типов болтов снабжаются специальной шайбой (ее называют опорной).

Описываемые метизы изготавливаются из материалов трех разных видов. К первому относят легированные и углеродистые стали, ко второму – тепло- и коррозионностойкие сплавы, к третьему – цветные сплавы. В быту, а также на различных строительных объектах в большинстве случаев используются болты первой группы. Их производят по технологии холодной штамповки, о которой мы и поговорим достаточно подробно.

2 Заготовка для изготовления крепежа – какой должна быть?

Техпроцесс холодной штамповки болтов выдвигает ряд требований к характеристикам металла, используемого в качестве исходной заготовки. Он обязан иметь равномерный химсостав и механические показатели, быть высокопластичным. Кроме того, на используемой заготовке не должно быть внутренних и наружных изъянов. Под последними понимают:

• пористость;
• газовые пузыри;
• включения неметаллических примесей;
• риски и плены на поверхности металла.

Станок для изготовления болтов

Техпроцесс производства болтов требует тщательной зачистки всех поверхностных дефектов. Она выполняется по огневой методике либо механическим способом. Заготовки, используемые для штамповки, очищаются от имеющихся на их поверхности загрязнений (от жировых отложений, окалины). Затем исходный материал обрабатывается технологическим смазочным составом.

Небольшой нюанс. Окалина с заготовок удаляется методом травления. Он предполагает погружение металла в концентрированную соляную кислоту (на 10–30 мин) либо в 10–20-процентный раствор серной кислоты (на 15–110 мин). После травления заготовки промываются обычной водой (сначала горячей, потом холодной). Это позволяет удалить с поверхности металла остатки кислоты и травильного шлама.

Подготовленные описанным выше способом заготовки подвергаются известкованию. Иногда на них дополнительно наносят особый подсмазочный слой. После этого выполняется фосфатирование заготовок (если они сделаны из низколегированных сталей). Такая операция осуществляется на протяжении 10–15 мин. Для фосфатирования применяют раствор (обычно трехпроцентный) фосфорнокислой цинковой соли.

Следующий шаг подготовки заготовки – нанесение на нее мыльной эмульсии либо аналогичной по свойствам технологической смазки (например, машинное масло плюс сульфид молибдена или состав укринол плюс парафиновая жидкость). Теперь исходный металл практически полностью готов к использованию. Его нужно лишь подвергнуть операции волочения, чтобы получить заготовку, которая позволит изготовить крепеж по чертежам со строго определенными геометрическими размерами.

3 Холодная штамповка болтов – особенности разработки технологического процесса

Техпроцесс штамповки крепежных изделий по чертежам разрабатывается таким образом, чтобы из исходной металлической заготовки можно было сделать метиз с требуемыми геометрическими параметрами. При пластической холодной деформации исходный металл не нагревается. При этом такая технология дает возможность снизить сужение и удлинение (относительные показатели) заготовок, увеличить коэффициенты их текучести и прочности, а также твердость металла. Дополнительно при холодной штамповке отмечается наклеп будущих болтов (другими словами – их качественное механическое упрочнение).

Процесс изготовления болтов

Описываемая методика производства болтов характеризуется рядом достоинств. Они приводятся далее.

• возможность изготовления метизов различных типоразмеров (сечение готовых изделий может достигать 5,2 см);
• высокий уровень производительности операции;
• малый расход металла;
• гарантия точности всех размеров болтов;
• высокая прочность крепежа;
• чистота наружных поверхностей метизов.

Разрабатывая техпроцесс производства болтов по рассматриваемой методике, специалисты принимают во внимание ряд специальных параметров:

1. Отношение сечения заготовки к протяженности ее осаживаемого участка. Под последним подразумевается отрезок между пуансоном и матрицей.
2. Отношение высоты головки и ее сечения. Болт штамповать тем сложнее, чем больше указанные величины.
3. Истинную и относительную деформации заготовки. Эти показатели, по сути, определяют весь техпроцесс производства крепежных изделий, так как считаются ключевыми факторами операции.

Теперь, когда мы имеем представление об основных тонкостях холодной штамповки метизов, можно подробно рассмотреть технологию этой методики.

4 Техпроцесс штампования болтов – проверенная временем операция

Производство болтов на холодновысадочных производственных агрегатах, работающих в автоматическом режиме, происходит в несколько этапов. Сначала создается промежуточная форма головки изделия. Затем навершие оформляют окончательно и параллельно формируют металлический стержень с заданными параметрами (их определяют по чертежам).

Последний шаг – выполнение фаски. Ее получают либо резанием, либо методом пластической деформации. Аналогичным образом изготавливают и саму головку болта. На данный момент фаски и навершия болтов чаще всего формируют резанием. Такую процедуру обычно выполняют на специальных приспособлениях, интегрируемых в холодновысадочные установки.

Холодная штамповка болтов

Техпроцесс штамповки болтов бывает следующих видов:

• С редуцированием (с одно- либо двукратным);
• Без редуцирования;
• С редуцированием, выполняемым после предварительного выдавливания.

Самой распространенной методикой штамповки болтов считается процесс с однократным редуцированием. Оно используется для производства крепежных элементов по Госстандартам 7808, 7805, 7798, 7796 из легированных, средне- и низкоуглеродистых сплавов. Однократное редуцирование оптимально для изготовления метизов, у которых сечение (наружное) резьбы идентично диаметру стержня.

Техпроцесс без редуцирования создается тогда, когда требуется получить короткие метизы с резьбой до навершия и с уменьшенными головками. Готовые болты по такой методике имеют класс прочности 5.8, 4.8, 6.8. Как правило, штамповка без редуцирования не предполагает дополнительной термообработки выпускаемого крепежа.

В последнее время производство болтов без редуцирования осуществляется очень редко. Такая методика затрудняет процесс изготовления метизов со стандартными размерами наверший. Она нередко приводит к появлению трещин и иных дефектов на головках выпускаемых изделий.

Если требуется получить болты прочностью 4.6–10.9 из легированных сталей и среднеуглеродистых металлургических сплавов, применяется методика их производства с двойным редуцированием. На первом этапе в подобных ситуациях выполняется обжатие стержня крепежного изделия (примерно на 30 %), на втором – обрабатывается отрезок под резьбу.

Для производства высокопрочных болтов обычно разрабатывается техпроцесс, предусматривающий выдавливание и последующее редуцирование (строго однократное) исходной заготовки. Такая методика позволяет получать метизы с сопротивлением порядка 100 кг/кв.мм. При этом необходимости в специальной термической обработке готовых болтов нет. За счет этого себестоимость выпуска болтов снижается.

5 Автоматические линии для производства крепежа – основные агрегаты

Для производства болтов по различным чертежам используются специальные штамповочные линии. Они включают в себя обрезные, холодновысадочные (пресс-автоматы), резьбонакатные и другие (для сверления отверстий, обточки фасок, подрезки торцов) агрегаты. Между собой отдельные машины соединяются специальными механизмами, которые транспортируют заготовку.

Производство болтов

Главным элементом автоматической линии можно назвать холодновысадочный агрегат. Он необходим для оформления стержня будущего болта и высадки его головки. Резьба при этом нарезается на отдельной машине (резьбонакатное устройство). Она может не входить в состав автоматической линии, если навершие крепежного изделия получает окончательную форму на холодновысадочной установке.

Пресс-автоматы располагают различными рабочими механизмами и приспособлениями:

• выталкивателями;
• отрезными и высадочными матрицами;
• чистовыми и черновыми пуансонами;
• правильными, подающими и задающими роликами;
• отрезными ножами.

Добавим, что линии для штамповки болтов с разными геометрическими размерами постоянно совершенствуются. Их производительность постоянно увеличивается, а качество и прочность готовых крепежных изделий становится лучше.