Jak se vyrábějí šrouby? Kompletní průvodce výrobou šroubů z nerezové oceli

Většina šroubů z nerezové oceli není řezána z tyčového materiálu. Jsou tvarovány za studena z drátu při rychlostech, které by mnohé inženýry překvapily, poté jsou závity válcovány, čištěny a kontrolovány. Každý krok zanechá na hotovém šroubu otisk prstu: tok zrna, povrchová úprava, přesnost závitu a odolnost proti korozi. V tomto článku slovo šroub zahrnuje šrouby a další spojovací prvky se závitem. Pokud rozumíte procesu, můžete se lépe ptát na díly, které kupujete, a rozpoznat, proč se dva šrouby s identickými rozměry mohou ve stejné sestavě chovat velmi odlišně.

Výchozí bod: drát z nerezové oceli

Každý šroub začíná jako ocelová drátěná tyč, typicky o průměru 5,5 mm až 25 mm, dodávaná v jakostech vybraných pro pevnost a odolnost proti korozi. Nejběžnější austenitické druhy spojovacích prvků z nerezové oceli jsou 304/304L a 316/316L. Třída 316L obsahuje molybden, který zlepšuje odolnost vůči chloridům a kyselinám, takže je preferovanou volbou pro mořské, chemické a potravinářské prostředí. Před tvářením je tyč mořena, aby se odstranily okují, potažena vhodným tažným mazivem a tažena řadou karbidových matric, aby se dosáhlo přesného průměru požadovaného pro velikost vyráběného šroubu.

Tažení drátu není jen o průměru. Řídí také objem polotovaru, který vyplní hlavičku, a tvrdost drátu, kterou hlavička zvládne. Příliš tvrdý drát může v hlavičce prasknout; příliš měkký drát nemusí vyplnit ostré rohy hlavy. Výrobce proto před výrobou kontroluje vstupní materiálové certifikáty, pevnost v tahu a povrchové vady.

Cold Heading: Formování hlavy

Studené řezání je základem moderní výroby šroubů. Délka taženého drátu je nařezána na přesnou váhu polotovaru, přenesena přes řadu zápustek a vyražena razníky vysokou rychlostí. Náraz nutí ocel proudit do tvaru hlavy. Šestihranné hlavy, pánvové hlavy, zápustné hlavy, příruby a čtvercové krky mohou být všechny tvarovány bez zahřívání kovu. Protože materiál teče, struktura zrna sleduje obrys hlavy, místo aby byla přerušována řezáním. To je hlavní důvod, proč je šroub se studenou hlavou pevnější a spolehlivější než obrobený šroub ze stejného materiálu.

Jedním z běžných příkladů za studena tvarované hlavy je šroub s vnitřním šestihranem. Vnitřní šestihranná objímka není proražena z obrobeného polotovaru; je vytlačován v hlavičce, což udržuje strukturu zrna spojitou.

Šrouby s vnitřním šestihranem DIN 912 z nerezové oceli Studená hlava vytlačuje vnitřní šestihrannou objímku a udržuje strukturu zrna spojitou. Vhodné pro spoje mechanických zařízení vyžadující instalaci utahovacím momentem a pevné upevnění při vysokém zatížení. Zobrazit produkt →

Za studena se vyrábí také speciální tvary hlav, jako jsou hřibovité hlavy se čtvercovými hrdly, často používané u spojů dřeva a konstrukcí, a nestandardní geometrie, které nelze ekonomicky řezat.

Válcování nití: Tváření nití

Po vytvarování hlavy nemá polotovar žádné závity. Dalším krokem je válcování závitů, nazývané také tvarování závitů. Polotovar se vmáčkne mezi ploché matrice nebo mezi rotující válcové matrice, jejichž hřebeny a drážky jsou zrcadlovým obrazem požadovaného závitu. Jak matrice stlačují ocel, materiál je vytlačován směrem ven, aby se vytvořily kořeny a hřebeny. Nejsou žádné třísky a žádné materiální ztráty.

Válcované závity mají několik výhod:

• Tok zrna v závitu kopíruje profil a poskytuje vyšší únavovou pevnost.
• Povrch boku je hladší než řezaný závit, což snižuje tření a zlepšuje uzamykací chování.
• Rozměrová konzistence je vysoká, zejména pro průměr rozteče a úhel hřbetu.
• Výroba je rychlá a ekonomická pro velké série.

Řezání závitů je vyhrazeno pro velmi velké průměry, vzorky nebo materiály, které nejsou dostatečně tvárné na válcování. U většiny šroubů z nerezové oceli ve velikostech M2 až M20 je válcování standardem.

Typickým příkladem jsou šrouby se šestihrannou hlavou s plným závitem vyráběné podle DIN 933: hlava je za studena a celá délka stopky je válcována jedním průchodem.

DIN 933 Nerezové šrouby se šestihrannou hlavou s plným závitem Konstrukce s plným závitem poskytuje pevné spojení pro náročné aplikace. Studená hlava a závit válcovaný v jednom průchodu, vhodný pro těžká zařízení, průmyslové stroje a stavebnictví. Zobrazit produkt →

Tepelné zpracování a povrchová úprava

Jednou z běžných mylných představ je, že šrouby z nerezové oceli se vytvrzují tepelným zpracováním v peci. Ve skutečnosti nelze austenitické třídy jako 304 a 316L vytvrdit tepelným zpracováním; jejich pevnost pochází z práce za studena vyvolané tažením drátu a ražením za studena. Nízkoteplotní zpracování může být aplikováno pro zmírnění zbytkového napětí po těžkém tváření a žíhání může obnovit tažnost, pokud je materiál příliš zpevněn.

Martenzitické nerezové oceli jako 410 nebo 420 se liší: kalí se kalením a popouštěním a používají se tam, kde je potřeba vyšší tvrdost a odolnost proti opotřebení. U průmyslových austenitických spojovacích prvků již fráze A2-70 nebo A4-80 uvádí třídu pevnosti, které je dosaženo tvářením za studena.

Po tváření a tepelném zpracování se šrouby vyčistí, aby se odstranila maziva a kovové částice, a poté se pasivují v lázni kyseliny dusičné nebo citronové. Pasivace rozpouští volné železo z povrchu a podporuje přirozenou vrstvu oxidu chromu, která dodává nerezové oceli její odolnost proti korozi. Pro jasnější a hladší povrch může být specifikováno elektrolytické leštění.

Kontrola kvality ve výrobě šroubů

Kontrola kvality probíhá od příchozího drátu až po zabalený karton. Na našich výrobních linkách sledujeme velikost polotovaru, náplň hlavy, průměr stoupání závitu, tvrdost a vizuální stav povrchu. Konečné náhodné vzorky jsou testovány podle platné normy. Níže uvedená tabulka shrnuje běžné kontroly.

Velkou roli hrají normy. ISO 3506-1 definuje třídy vlastností pro spojovací prvky z nerezové oceli: A2-70 znamená austenitický spojovací prvek typu 304 s minimální pevností v tahu 700 MPa, zatímco A4-80 označuje spojovací prvek typu 316 s 800 MPa. Odpovědný dodavatel označí hlavu, kdykoli to tvar dovolí, a poskytne zkušební certifikáty podložené dohledatelnými záznamy.

Proč je pro kupující důležitý výrobní proces

Vědět, jak se šrouby vyrábějí, mění způsob, jakým je kupujete. Šrouby se závitem válcované za studena obvykle fungují lépe než řezané nebo obráběné šrouby při únavovém zatížení, takže jsou preferovány v motorech, kolejových vozidlech, větrných turbínách a ocelových konstrukcích. Tento proces však funguje dobře pouze tehdy, když je drát čistý, matrice jsou udržovány a kontrolní program je skutečný.

Před zadáním objednávky si vyžádejte certifikáty materiálu, označení třídy vlastností, protokoly o rozměrových zkouškách a údaje o solné mlze. Navštivte továrnu nebo si vyžádejte video důkaz výroby. Opotřebené raznice pro tváření za studena mohou zanechat pod hlavou praskliny, které jsou pouhým okem neviditelné, a špatná šarže může projít jednoduchou rozměrovou kontrolou a přitom skrýt vnitřní vady. Důvěryhodný dodavatel vám ukáže, jak tato rizika kontroluje.

Chcete-li definovat praktickou specifikaci pro vaši aplikaci, můžete si přečíst naše průvodce výběrem šroubů z nerezové oceli .

Stejným postupem se vyrábí i speciální tvary hlav. Například hřibová hlava se čtvercovým krkem je za studena opatřena čtvercovým límcem pod hlavou, aby se zabránilo rotaci v dřevěných nebo konstrukčních spojích.

DIN 603 Nerezové šrouby s hřibovou hlavou a čtyřhranným krkem Půlkruhová hlava se čtvercovým krkem zabraňuje rotaci, ideální pro spoje dřeva a kovu. Krátká nit je vhodná pro měkčí materiály, jako je dřevo, používané v nábytkových a konstrukčních spojích. Zobrazit produkt →

Toto je druh variace, který dokazuje, že výrobce rozumí designu nástrojů, nejen katalogovým normám.

Výroba šroubů je disciplína přesného tváření. Jakmile budete vědět, jak se šrouby vyrábějí, můžete dodavatele ohodnotit podle kvality drátu, stavu matric, stability válcování závitů a úplnosti údajů o kontrole. To je mnohem smysluplnější než samotné srovnávání cen.