Handleiding voor de productie van koudvervormde schroeven

Inleiding tot het koudvervormingsproces

Koudvervormen, ook wel koudpersen genoemd, is een zeer efficiënt productieproces voor schroeven en andere bevestigingsmiddelen bij kamertemperatuur. Bij deze methode wordt metaaldraad door een reeks matrijzen geperst om de gewenste vorm te creëren. Dit biedt voordelen zoals materiaalbesparing, verhoogde sterkte door koudvervorming en nauwkeurige toleranties. Koudvervormen voldoet aan normen zoals GB/T 3098.1 voor de mechanische eigenschappen van bevestigingsmiddelen en is daarom ideaal voor massaproductie in de auto-, bouw- en elektronica-industrie.

Het proces begint met ruwe draadstaven en doorloopt vervolgens gloeien, oppervlaktebehandeling, trekken, vormen, draadsnijden, warmtebehandeling en afwerking. Elke stap is cruciaal om ervoor te zorgen dat het eindproduct voldoet aan de specificaties voor treksterkte, hardheid en corrosiebestendigheid. Een correcte uitvoering minimaliseert defecten zoals scheuren of maatafwijkingen, wat de betrouwbaarheid bevordert in toepassingen waar falen onaanvaardbaar is.

Richtlijn: Kies materialen op basis van de eisen van het eindgebruik, zoals koolstofarm staal voor een goede buigzaamheid of gelegeerd staal voor een hoge sterkte. Regelmatige kwaliteitscontroles, inclusief hardheidsmetingen volgens GB/T 230.1, zijn essentieel gedurende het gehele productieproces.

Gloeien

Bij gloeien wordt de draad zachter gemaakt door deze tot een specifieke temperatuur te verhitten, deze temperatuur aan te houden en vervolgens langzaam af te koelen. Dit zorgt voor een aanpassing van de kristallijne structuur, een vermindering van de hardheid en een verbetering van de bewerkbaarheid bij kamertemperatuur. Deze stap is essentieel voor materialen zoals de staalsoorten 1018, 1022, 10B21, 1039 en CH38F.

Werkwijze: Plaats maximaal 7 coils (elk ongeveer 1,2 ton) in de oven en sluit deze goed af. Verwarm de coils geleidelijk gedurende 3-4 uur tot 680-715 °C voor 1018/1022 of 740-760 °C voor de andere coils, houd deze temperatuur 4-7,5 uur aan en laat ze vervolgens langzaam afkoelen gedurende 3-4 uur tot onder 550 °C. Laat de oven daarna afkoelen tot kamertemperatuur.

• Kwaliteitscontrole: De hardheid na het gloeien moet HV120-170 zijn voor koolstofarm staal en HV120-180 voor middelmatig koolstofstaal. De oppervlakken moeten vrij zijn van oxidefilms of ontkoling.
• Richtlijn: Bewaak de temperatuuruniformiteit om ongelijkmatige verweking te voorkomen, wat kan leiden tot vormfouten. Houd u aan de GB/T 699-norm voor hoogwaardig koolstofconstructiestaal.

Dit proces verbetert de plasticiteit, waardoor het risico op scheurvorming tijdens latere koudvervormingsstappen wordt verminderd.

Inmaken

Beitsen verwijdert oxidefilms van het draadoppervlak en vormt een fosfaatcoating om gereedschapslijtage tijdens het trekken en vormen te minimaliseren. Deze chemische behandeling is cruciaal voor de oppervlaktekwaliteit en smering.

Werkwijze: Dompel het materiaal enkele minuten onder in tanks met 20-25% zoutzuur om oxiden te verwijderen, spoel af met water, behandel met oxaalzuur voor metaalactivering, breng een fosfaatoplossing aan om een ​​Zn2Fe(PO4)2·4H2O-film te vormen, spoel opnieuw af en breng een smeermiddel zoals natriumstearaat aan voor verbeterde smering.

• Richtlijnen: Beperk de onderdompelingstijden om overmatige etsing te voorkomen, aangezien dit de draad kan verzwakken. Zorg voor naleving van de milieuvoorschriften door afvalwater te behandelen volgens de industriële regelgeving.
• Voordelen: De fosfaatlaag vermindert wrijving, verlengt de levensduur van de matrijs en verbetert de oppervlakteafwerking.

Een goede beitsbehandeling zorgt voor een uniforme coating, wat essentieel is voor consistente prestaties bij grootschalige productie.

Draadtrekken

Draadtrekken reduceert de spoeldiameter tot de gewenste grootte door middel van koudtrekken, vaak in een grove en een fijne fase voor bepaalde producten. Deze stap bereidt de draad voor op het vormen door de juiste afmetingen te bereiken.

Werkwijze: Trek de rol na het beitsen door matrijzen tot de gewenste diameter. Gebruik voor grote schroeven, moeren of stangen speciale trekbanken.

• Richtlijn: Houd reductieverhoudingen van 10-15% per doorgang aan om overmatige werkverharding of scheuren te voorkomen. Smering is essentieel om oppervlaktedefecten te voorkomen.
• Normen: Voldoet aan GB/T 6478 voor koudvervormingsstaal, waarbij de rek- en treksterkte-eigenschappen voldoen aan de vormingsvereisten.

Effectief trekken verhoogt de materiaalsterkte door vervorming, terwijl de ductiliteit voor koudvervorming behouden blijft.

Vorming

Vormgeving vormt de draad tot halffabricaten door middel van koud of warm smeden, waarbij de gewenste geometrie en afmetingen worden verkregen. Voor deze kernstap worden machines met meerdere stations gebruikt voor een efficiënte werking.

Voor zeskantbouten (vier- of driematrijzenproces): Uitsnijden van het werkstuk, eerste opstuiking, secundaire vorming, zeskantafwerking. Voor schroeven: Uitsnijden, voorlopige kopvorming, uiteindelijke vormgeving. Warmvormen duurt 7-15 seconden voor grotere maten, gevolgd door schachtverkleining.

Vormgeving van de moer: Snijden, eerste vormgeving met meerdere ponsen, definitieve perforatie.

• Richtlijn: Gebruik matrijzen met een oppervlakteruwheid Ra ≤0,2 μm voor precisie. Installeer uitwerpmechanismen om vastlopen te voorkomen. Beheer de kantelhoeken voor complexe vormen.
• Normen: Volgens ISO 898 moet de vezelstroom continu zijn voor optimale sterkte.

Dit proces maximaliseert het materiaalgebruik en produceert onderdelen met superieure mechanische eigenschappen in vergelijking met machinaal bewerkte alternatieven.

Draad

Door middel van walsen of tappen worden schroefdraadverbindingen gevormd in halffabricaten, waardoor het functionele schroefprofiel ontstaat. Dit verhoogt de sterkte door plastische vervorming.

Werkwijze: Draad rollen met behulp van vaste en bewegende platen voor bouten; tappen voor moeren; rollen voor stangen. Optimaliseer het aantal omwentelingen om defecten zoals scheuren of onrondheid te voorkomen.

• Richtlijn: Pas de diameter van de blanco aan voor nauwkeurigheid, rekening houdend met galvanische effecten. Controleer op oppervlaktescheuren volgens GB/T 3098.1.
• Veelvoorkomende defecten: scheuren, onregelmatige schroefdraad, oneffenheden – te beheersen via procesparameters.

Draadrollen behoudt de korrelstructuur, waardoor de vermoeiingsweerstand in dragende toepassingen verbetert.

Warmtebehandeling

Warmtebehandeling optimaliseert de mechanische eigenschappen door middel van afschrikken en temperen, afgestemd op het materiaal en het doel: hoge temperatuur voor gehard staal (500-650 °C), gemiddelde temperatuur voor veren (420-520 °C), lage temperatuur voor gecarburiseerd staal (150-250 °C).

Procedure voor constructiestaal: Normaliseren, afkoelen bij 850 °C, temperen bij 400-500 °C of 200 °C voor hoge sterkte. Voor veren: Olieafkoeling bij 830-870 °C, temperen bij 420-520 °C. Voor gecarburiseerd staal: Carburiseren, afkoelen, laag temperen.

• Richtlijn: Gebruik continuovens met atmosfeerregeling om ontkoling te voorkomen volgens GB/T 3098.1. Bewaak de uniforme hardheid en voorkom scheurvorming.
• Gebreken: Onvoldoende hardheid, oneffenheden, vervorming, scheurvorming – te verhelpen door nauwkeurige controle.

Geavanceerde apparatuur garandeert een constante kwaliteit, wat cruciaal is voor zeer sterke bevestigingsmiddelen.

Oppervlaktebehandeling

Oppervlaktebehandelingen zorgen voor corrosiebestendigheid en een fraai uiterlijk: galvaniseren (zink, nikkel, enz.), thermisch verzinken, mechanisch plateren.

Kwaliteitscontrole: Uiterlijk vrij van defecten; dikte 4-12 μm voor galvaniseren, 43-54 μm voor thermisch verzinken; uniforme verdeling; vermindering van waterstofbrosheid door bakken bij 176-190 °C gedurende 3-24 uur; hechtingstest.

• Richtlijn: Bak onderdelen met een hoge hardheid direct af om brosheid te voorkomen. Voldoen aan ISO 4042 voor galvanische coatings.

Deze behandelingen verlengen de levensduur in corrosieve omgevingen.

Specificaties van hoogwaardige bouten

De productie van zeer sterke bouten verloopt als volgt: Warmgewalst draad – trekken – sferoidiserend gloeien – mechanisch ontkalken – beitsen – trekken – koud smeden – draadsnijden – warmtebehandeling – inspectie.

Materiaalontwerp: C 0,25-0,55%, Mn 0,45-0,80%, Si ≤0,30%, P/S ≤0,030/0,035%, B ≤0,005% volgens GB/T 6478 en JIS G3507.

Sferoidiseren: Verwarmen tot Ac1 +20-30°C, isothermisch afkoelen tot ~700°C, vervolgens tot 500°C. Voor 35/45 staal: 715-735°C; SCM435: 740-770°C, isothermisch 680-700°C.

Ontkalken: Mechanisch (buigen/spuiten) + beitsen voor waarden hoger dan 8,8.

Tekening: 10-15% reductie per doorgang om uitharding te minimaliseren.

Vormgeving: Meerstations, precisiematrijzen.

Draadtrekken: Rollen voor extra stevigheid.

Warmtebehandeling: Geautomatiseerde lijnen voor kwaliteitscontrole.

• Richtlijn: Fijn afstellen voor kwaliteiten 8.8/9.8 om de balans tussen sterkte en ductiliteit te vinden volgens ISO 898-1.

Productiediagrammen en -visualisaties

Visuele hulpmiddelen illustreren de belangrijkste vormingsfasen:

Deze fasen, vaak gevisualiseerd in animaties, demonstreren een geleidelijke vervorming. Video's tonen het vormen en inrijgen in realtime, waarbij precisie en snelheid worden benadrukt.