Изготовление болтов: технологии, марки стали, техпроцесс

Время прочтения статьи: 20 минут

Автор статьи: pkmetiz.ru


Болт — это крепежный элемент, который широко применяется в строительстве, производстве технических приборов, бытовой техники, в машиностроении и во многих других областях. Как происходит изготовление детали болт на производстве и в условиях обычной мастерской, читайте в наше статье.

Болты — востребованные метизы

Деталь болт состоит из шляпки и шпильки (стержня) с наружной резьбой. Шляпка чаще всего имеет шестигранную форму. На головке может быть прямой или крестообразный шлиц. На многих разновидностях болтов шлиц отсутствует.

izgotovlenie-boltov

В болтовом соединении фиксация выполняется с помощью гайки, которую накручивают до нужного уровня на резьбу. Болтовое соединение появилось гораздо раньше сварки. Если сравнивать крепеж с помощью болтов и сварные швы, у болтового соединения есть следующие недостатки:

  • При использовании болтового крепежа выше расход металла, чем при сварке.
  • Прочность и долговечность болтового соединения зависит не только от прочности метиза, но и от баланса силы затяжки и плотности фиксации болта.
  • Для обеспечения высокопрочного соединения требуется соответствие прочности резьбы болта и резьбы гайки. Любое несоответствие негативно сказывается на качестве крепежа.
  • Нагрузка на болт при закручивании и при эксплуатации должна быть центрированная. Этот вид метизов не рассчитан на длительные нагрузки с изгибающим усилием.
  • Болтовое соединение не такое прочное из-за отверстия.

При этом у болтов есть важные преимущества:

  • Универсальность. Болты можно найти везде: в сборке летательных аппаратов и в кухонной бытовой технике.
  • Простой монтаж. При затягивании следует учитывать материал, в который закручивается метиз. Для застопоривания резьбы (чтобы гайки не раскручивались) в условиях вибрации принято использовать анаэробные герметики.
  • Надежность и длительный срок эксплуатации. Под каждый тип условий эксплуатации болтового соединения можно подобрать детали из соответствующего материала (легированные и углеродистые стали, латунь и другие сплавы).
  • Возможность разобрать соединение за считаные минуты. В редких случаях происходит закисание головки болта: если использована деталь, не имеющая антикоррозийного покрытия, или в случае длительной эксплуатации крепежа.


Классификация болтов по конструктивным особенностям и сфере применения:

  • Высокопрочные болты — крепежные изделия из легированных сталей (содержание углерода до 0,4%), работают на осевое растяжение. Болты высокопрочные термически обрабатывают в специальных электрических печах для увеличения прочности и защиты деталей от коррозии. Для затягивания гаек на высокопрочных болтах необходим специальный ключ.
  • Самонарезающие болты — изготавливаются из термоупрочненной стали. Крепеж не сквозной. Используются для крепления профлиста и прочих листовых материалов к каркасу, фахверку или обрешетке.
  • Анкерные болты — передают растягивающее усилие с вертикальных конструктивных элементов на основание. Пример использования — закрепление оконной рамы внутри проема.
  • Болты особой конструкции — болт анкерного типа с гайкой, рым-болт (на головке имеется проушина или кольцо), метизы с T-образной и U-образной головкой, с квадратной формой подголовка, изогнутые болты для фундамента. Метизы предназначены для конкретных задач.

По типу резьбы различают следующие виды болтов:

  • С метрической резьбой — форма профиля резьбы равнобедренный треугольник.
  • С трапециевидной резьбой — форма профиля резьбы трапеция.
  • С упорной резьбой — профиль резьбы имеет форму треугольника с прямым углом у основания. Этот вид резьбы применяется для компенсации значительных нагрузок в боковых направлениях.
  • С прямоугольной резьбой — такие болты используются при высоком давлении на крепежную деталь.

Если вы умеете обращаться с токарно-винторезным станком и нарезать резьбу плашкой, небольшую партию метизов можно сделать самостоятельно. Если же болты нужны в большом количестве, проще заказать партию изделий заводского качества или приобрести необходимый крепеж в магазине.

Заготовка для изготовления крепежа — какой должна быть?

chert-bolt

Прежде чем приступить к технологическому процессу изготовления болта, необходимо определить его основные параметры:

  • Диаметр резьбы (варьируется от 1,6 до 160 мм).
  • Диаметр участка шпильки, на котором резьба отсутствует.
  • Размер крепежа под ключ (обычно составляет 1,3-1,4 диаметра шпильки для шестигранных метизов).
  • Длина шпильки, длина резьбы.
  • Наличие отверстий, шлицов, углублений в головке.
  • Уровень точности изготовления (повышенная, нормальная, грубая, классы А, В и С соответственно).

В качестве материала для будущего болта используется стальная заготовка. В зависимости от предназначения и класса прочности метиза, используются разные виды стали:

  • Легированные стали марок А2 и А4.
  • Стали закаленные и отпущенные, с присадками из бора, марганца или хрома.
  • Коррозионно-стойкие стали (марки 20Х13, 20Х18Н10Т).

Болты изготавливают из сплавов цветных металлов (медь, латунь, бронза). Заготовки для дальнейшего нанесения резьбы на станке можно приобрести в магазинах крепежа. В условиях производства заготовки делают в промышленных масштабах методом штамповки. В качестве исходного материала при изготовлении болта на токарном станке используется стальной пруток, имеющий шестигранную либо цилиндрическую форму.

К качеству заготовок для заводской штамповки предъявляют более высокие требования. При оценке качества исходного сырья проверяют следующие параметры:

  • Пластичность стали, прочностные и антикоррозийные характеристики.
  • Наличие структурных дефектов (пузырей газа, включений неметаллов, неровностей поверхности).

Заготовки для холодной штамповки предварительно чистят от внешних дефектов механическим путем или прокаливанием. Для удаления ржавчины и жировых загрязнений заготовки выдерживают в растворе серной кислоты или в концентрированной соляной кислоте. Очищенные заготовки подвергают известкованию, затем наносят смазочный материал. Только после всех перечисленных манипуляций сырье поступает на штамповку. Для горячей штамповки заготовки нарезают с помощью ленточных станков. Исходное сырье проверяют также тщательно, как в случае с холодной штамповкой.

boltovoe-izg

Технологическое изготовление болта

Существуют два принципиально разных метода изготовления этого вида крепежа:

  • Точение — процесс изготовления болтов штучно или небольшими партиями из стального прутка на токарно-винторезном станке.
  • Холодная или горячая штамповка в заводских условиях с последующей накаткой резьбы.

Процесс изготовления болтов независимо от метода состоит из следующих этапов:

  • Подготовка металлического прутка (катанки).
  • Нарезание заготовок нужной длины.
  • Выполнение фаски на конце шпильки.
  • Формовка головки болта.
  • Нарезание резьбы.

На всех стадиях производства выполняется контроль качества. При изготовлении метизов по индивидуальному чертежу первая изготовленная деталь проверяется максимально тщательному контролю. При обнаружении отклонений от технического задания следует пересмотреть технологический процесс изготовления болта и найти причину несоответствия.

Изготовление на токарно-винторезном станке

Этапы и методы обработки заготовки зависят от типа исходного материала (шестигранный или цилиндрический пруток, характеристики металла), а также от степени точности заготовки. Горячекатанные заготовки обладают меньшей точностью, что исключает возможность точного центрирования будущей детали на токарно-револьверном станке или на станке с ЧПУ.

Техпроцесс изготовления детали болт на токарном станке из холоднотянутого шестигранного прутка делится на несколько этапов:
izgotovlenie-boltov

  • От стального прутка с помощью ножовки по металлу отрезают заготовку нужной длины.
  • Заготовку фиксируют в шестигранной цанге, чтобы головка детали не смесилась относительно центральной оси будущего болта.
  • Подрезка торца прутка в размер, центрирование на токарно-винторезном станке.
  • Обтачивание заготовки до получения заданных размеров, снятие фаски с помощью резцов.
  • Нарезание резьбы с помощью плашки или
    резьбового резца.
  • Обтачивание головки болта, снятие фаски.
  • Обработка головки фрезой.

Если имеются особые требования к шестиграннику головки детали, техпроцесс изготовления болта на токарном станке усложняется. Чтобы исключить смещение оси головки относительно оси цилиндра, заготовку подвергают дополнительной обработке.

Изготовление болтов холодной штамповкой

Первый этап техпроцесса — подготовка металла к процессу штамповки:

  • Поверхность заготовки должна быть ровной и блестящей. Зачистку поверхности в условиях производства выполняют механически либо с помощью прокаливания.
  • Выполняется очистка от окалины и жировых загрязнений.
  • Смазывания поверхности заготовки (предварительно поверхность металла покрывают подсмазочным слоем, перед волочением это обязательно).

Окалину с поверхности металлических заготовок обычно удаляют путем травления. Для этого пруток погружают в раствор серной или соляной кислоты определенной концентрации на время от 5 минут до получаса. Чтобы устранить травильный шлам, заготовки промывают в горячей воде. Если травление проводилось с помощью раствора серной кислоты, остатки смывают и нейтрализуют известкованием прутка.

Изготовление болтов из металлического прутка происходит без нагрева металла. Деформация заготовки при холодной штамповке сопровождается наклепом — увеличением механической прочности металла. Готовая деталь получается путем заполнения стандартного штампа заданной конфигурации материалом заготовки. Далее происходит высадка детали — извлечение готового металлического метиза из штампа.

Преимущества метода холодной штамповки при производстве болтов:

  • Высокий уровень производительности техпроцесса.
  • Максимальная чистота поверхностей деталей и точность типоразмеров.
  • Изготовление болтов с диаметром стержня до 52 мм.

При выборе метода холодной штамповки следует учитывать соотношение размеров головки и диаметра стержня детали, а также соотношение диаметра головки к ее высоте и показатели относительной и истинной деформации. Если соотношения для перечисленных величин выше критических значений, следует рассмотреть возможность изготовления детали горячей штамповкой.

покрытие крепежа

Изготовление болтов горячей штамповкой

Суть горячей штамповки заключается в осадке металла и к перераспределению его от середины к краям штампа. Если штамповка происходит в открытых штампах, образуется заусенец из металла (облой). Штамповка в закрытых штампах называется безоблойной. Техпроцесс изготовления детали болт с помощью горячей штамповки начинается с очистки и нарезания заготовок. Затем заготовки проходят полный цикл операций по превращению в прочный и надежный крепеж:

  • Разогрев до 1000 градусов с помощью индуктора.
  • Формирование головки детали с помощью ударного пресса.
  • Снятие фаски на фрезерном станке.
  • Нарезание резьбы на автоматическом станке.

Чтобы обеспечить высокую коррозийную стойкость крепежа, болты подвергают оцинковке. Этапы нанесения покрытия:

  • Промывка деталей в горячей воде.
  • Химическая очистка поверхности от окислов металла путем травления в соляной кислоте.
  • Нейтрализация оставшейся кислоты с помощью повторной промывки водой.
  • Погружение деталей в цинковый раствор, разогретый до температуры 450 градусов.

При химической гальванизации слой цинка на деталь осаждают в растворе электролита. Готовые болты полируют и устраняют механические дефекты.

Горячая штамповка обеспечивает высокие прочностные характеристики готовых метизов. В первую очередь это касается штамповки в закрытых штампах. Повышенная прочность объясняется тем, что волокна, ориентированные по форме контура штампа, не обрезаются вместе с заусенцем (безоблойная штамповка).

    Заказать звонок
    Укажите контактные данные - мы свяжемся с вами и ответим на все вопросы.


    * поле обязательно для заполнения
    Введите код

    captcha


      Оставить заявку
      Укажите контактные данные - мы свяжемся с вами и ответим на все вопросы.


      * поле обязательно для заполнения
      Введите код

      captcha


      +

        Ничего не нашли?
        Укажите контактные данные - мы свяжемся с вами и ответим на все вопросы.


        * поле обязательно для заполнения