A csavarok és a csavarok a legalapvetőbb mechanikai alkatrészek, amelyeket széles körben használnak különféle iparágakban, például az autóiparban, az ipari gépekben és az építőiparban. A hegesztéssel és szegecseléssel ellentétben a csavarok legnagyobb jellemzője, hogy meghúzás után is könnyen eltávolíthatók, és újra-meghúzással újra felhasználhatók.
A titán csavarok gyártási folyamata
A csavarok gyártási anyaga általában tekercses huzal. Másodlagos feldolgozás, például pácolás, kenés, izzítás és huzalhúzás után a csavarfejet és a meneteket hidegkovácsolással alakítják ki, hőkezelik-és felületkezelik{2}}. A termék típusától függően egyesek hőkezelést igényelnek a menetképzés előtt, míg mások nem. A másodlagos feldolgozást általában erre szakosodott személyzet végzi, de néha a csavargyártó üzemben is.
A csavarfej formázása általában a csavarfej hidegkovácsolásának folyamatára vonatkozik kovácsológépekkel, például felforgatógéppel vagy tolócsapos géppel, amelyet "felforgatásnak" neveznek. A hidegkovácsolás, más néven hideg sajtolás, szobahőmérsékleten történő feldolgozásra utal. Ez a kifejezés ellentétben áll a meleg és meleg megmunkálással, ahol az anyagot felmelegítik a feldolgozás előtt. A kovácsolás során a tekercselt acélt megfelelő hosszúságúra vágják, majd több kovácsolószerszám segítségével sajtolják az anyagot. A kovácsolás négy lépésből áll: felborítás, mélyhúzás, fordított extrudálás és kikészítés. A felborítás azt jelenti, hogy az anyagot az egyik végéről összenyomják, hogy az eredeti átmérőjére kiterjedjen; a mélyhúzás ezzel szemben az anyagot az egyik végéből összenyomja, hogy kisebb átmérőjűre zsugorítsa azt; a fordított extrudálás során az anyagot az egyik végétől egy kisebb átmérőjű szerszámba préselik, aminek következtében az kifelé extrudálódik, miközben egy lyukat hoz létre; a befejezés magában foglalja a felesleges vastagság eltávolítását kovácsolószerszám segítségével. A termék alakjától függően ezek a módszerek külön-külön vagy kombinálva is alkalmazhatók. A bonyolultabb formák több feldolgozási lépést igényelnek a termék fokozatos formálásához, de a hagyományos csavarok csak 2-5 lépésben alakíthatók ki.
A menetes rész alakítási folyamata magában foglalja egy hengeralakító gép használatát a menet hidegkovácsolására és formázására a csavarmenet alakítási folyamatában. Az alakítási módszer ugyanaz, mint a csavarfejnél. A menetformát úgy alakítják ki, hogy a nyersdarabot két kovácsolószerszám-készlet közé szorítják, az egyik szerszámot forgatják, miközben a nyersdarabot egyidejűleg forgatják, és műanyag alakításon keresztül menetté alakítják. A menetformázáshoz használt kovácsolószerszámokat "hengerformázó szerszámoknak" nevezik. A hengeralakító gépeknek három típusa létezik: lapos kovácsoló szerszám hengerlő formázó gépek, kör alakú kovácsoló szerszám hengerlő formázó gépek és bolygóhengerlő formázó gépek. A lapos kovácsoló szerszámok hengerlőformázó gépei két közönséges hengeralakító szerszámot használnak; az egyik rögzítve van, míg a másik előre-hátra mozog a nyersdarab tekercseléséhez és formálásához. A kerek kovácsolószerszám-hengerlő formázógépek két párhuzamos hengeres hengeralakító szerszámot használnak, amelyek ugyanabba az irányba forognak, hogy hengereljék és formázzák a két szerszám közé szendvicsezett nyersdarabot. A bolygóhengerlési formázógépek a nyersdarabot egy hengeres kovácsolószerszám és egy legyező alakú kovácsolószerszám közé szorítják, és a hengeres kovácsolószerszám forgatásával hengerelik és alakítják.
A hidegkovácsolással és hőkezeléssel kialakított csavarok általában műanyagfeldolgozásra alkalmas keménységű anyagokból készülnek. A magas széntartalmú vagy hozzáadott ötvözőelemekkel rendelkező anyagok eleve kemények és nehezen feldolgozhatók, ezért némelyikük lágyítást igényel. A legtöbb anyag hidegkovácsolási körülmények között nem tudja teljesíteni a szükséges szilárdságot. A hidegkovácsolás után végzett hőkezelés biztosítja a csavar szükséges szilárdságát és mechanikai tulajdonságait, és ez a csavargyártás legdöntőbb lépése. A csavarokat alkalmazásuk és felhasználásuk szerint különböző szilárdsági fokozatokba sorolják. A hőkezelés azért szükséges, hogy a kialakított csavarok rendelkezzenek a megfelelő mechanikai tulajdonságaikkal.
Az autómotorokban használt csavarok gyakran tapadnak a kenőolajhoz, így felületkezelés nélkül sem fognak rozsdásodni. Ez azonban csak egy kis része a csavaroknak; a legtöbbet korrozív környezetben használják, ezért felületkezelés nélkül gyorsan rozsdásodnak. Ha a rozsdás csavarokat nem kezelik, a korrózió megakadályozza azok kicsavarását, súlyos esetekben pedig eltörhetnek, ami súlyos balesetekhez vezethet. Ezért a korrozív környezetben használt csavarok felületkezelést igényelnek, például galvanizálást. A csavarfelület-kezelések nagy vonalakban galvanizálásra és bevonásra oszthatók. A legszélesebb körben alkalmazott módszer a galvanizálás, amelynek előnye az alacsony költség és a jó korrózióállóság. Ha nagyobb korrózióállóságra van szükség, mint a galvanizálásnál, használható ötvözött galvanizálás, például horganyzott vas és cink-nikkel, vagy horgany-alumínium kompozit bevonat is alkalmazható.
Autóipari csavarok fejlesztési iránya
Az elmúlt években az autógyártók csökkentett alkatrészköltséget, könnyebb súlyt és nagyobb szilárdságot követeltek. Ezzel párhuzamosan a környezetvédelmi problémák megoldásához csökkenteni kell a CO2-kibocsátást, az üzemanyag-fogyasztás csökkentése érdekében pedig a jármű tömegét minimálisra kell csökkenteni. A csavargyártási költségekben a nyersdarab költsége teszi ki a jelentős részét; ezért a leghatékonyabb módszer magának az anyagnak a költségének csökkentése. A japán autógyártók olcsó tengerentúli anyagok felhasználását kutatják az anyagbeszerzési költségek csökkentése érdekében. Az ügyfelek igényeinek kielégítése érdekében a csavargyártók különféle tanulmányokat is végeztek a csavarok súlyának csökkentéséről. A csavar súlyának csökkentése érdekében egyesek könnyűfémeket, például alumíniumot vagy titánt használnak, míg mások csökkentik a csavar méretét. Míg a csavar méretének csökkentése csökkentheti a súlyt, ha a csavarméretet ugyanabban a szilárdsági fokozatban csökkentik, a csavar meghúzási ereje csökken a kisebb keresztmetszeti terület miatt.
Ezért az azonos szintű szilárdság biztosítása és a csavar méretének csökkentése érdekében a csavar szilárdságát növelni kell. A jelenlegi nyilvános szabványok, például a JIS és az autógyártók saját szabványai csak a 12,9 alatti szilárdsági fokozatú csavarokra írnak elő követelményeket. A hagyományos edzett és edzett csavarok esetében a késleltetett törési jellemzők drasztikusan romlanak, ha a szilárdsági fokozat meghaladja a 12,9-et. Egyes alkalmazásokban, ahol 10,9-es vagy 12,9-es nagyszilárdságú csavarok már használatban vannak, a méretcsökkentéssel való súlycsökkentés eléréséhez 12,9-nél nagyobb szilárdsági fokozatú csavarokat kell használni, és olyan módszereket kell alkalmazni, amelyek javítják a késleltetett törési jellemzőket. A nagy szilárdság elérése érdekében egyes edzett és edzett csavarok ötvözőelemek hozzáadásával javítják a késleltetett törési jellemzőket. Míg az ötvözőelemek hozzáadása bizonyos mértékig javíthatja a késleltetett törési jellemzőket, ezen elemek magas ára elkerülhetetlenül növeli a költségeket.
Egy másik megközelítés a nem{0}}edzett és edzett csavarok használata. A nem -edzett és edzett csavarok nem igényelnek hőkezelést az alakítás után; erejüket elsősorban a munkaedzés biztosítja. A nem -edzett és edzett csavarok mikroszerkezete teljesen eltér a edzett és edzett csavarok mikroszerkezetétől, és erős ellenállást mutat a késleltetett töréssel szemben. A nem -edzett csavarok magasabb széntartalmú anyagokat használnak, mint az edzett csavarok. Az ellenőrzött hűtéssel és hőkezeléssel a tuskószakasz során nagymértékben csökkenthető a terület. A huzalhúzással végzett munkaedzés után a csavaralakítási szakaszban végzett további munkaedzés biztosítja a csavar szilárdságát. Míg a közönséges csavarokat alakítás után nem temperálják meg, el kell kékíteni őket, hogy kiküszöböljék a hidegkovácsolás miatti belső feszültséget. Hátránya, hogy az anyag keménysége nagyobb, mint az edzett csavaroké, így nagyon nehezen alakíthatók ki. Jelenleg a motorokban használt nem -edzett csavarok szilárdsága 1600 MPa, a járműkarosszériákban használt nem -edzett csavarok szilárdsága pedig elérte az 1400 MPa-t. Várhatóan a jövőben tovább fog bővülni a kereslet ezekre a nagy szilárdságú{17}}csavarokra.
