Cold Heading Screw Manufacturing Guide

บทนำเกี่ยวกับกระบวนการขึ้นรูปเย็น

การขึ้นรูปเย็น หรือที่รู้จักกันในชื่อการขึ้นรูปเย็น เป็นกระบวนการผลิตที่มีประสิทธิภาพสูง ใช้ในการผลิตสกรูและชิ้นส่วนยึดอื่นๆ ที่อุณหภูมิห้อง วิธีนี้เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนรูปของลวดโลหะผ่านแม่พิมพ์หลายชุดเพื่อขึ้นรูปเป็นรูปร่างที่ต้องการ ซึ่งมีข้อดีหลายประการ เช่น การประหยัดวัสดุ ความแข็งแรงที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการแข็งตัวของวัสดุ และความคลาดเคลื่อนที่แม่นยำ การขึ้นรูปเย็นเป็นไปตามมาตรฐานต่างๆ เช่น GB/T 3098.1 สำหรับคุณสมบัติทางกลของชิ้นส่วนยึด และเหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมากในอุตสาหกรรมยานยนต์ การก่อสร้าง และอิเล็กทรอนิกส์

กระบวนการเริ่มต้นจากลวดดิบและดำเนินไปจนถึงการอบอ่อน การเตรียมพื้นผิว การดึง การขึ้นรูป การทำเกลียว การอบชุบด้วยความร้อน และการตกแต่งขั้นสุดท้าย แต่ละขั้นตอนมีความสำคัญอย่างยิ่งเพื่อให้มั่นใจว่าผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายตรงตามข้อกำหนดด้านความแข็งแรงดึง ความแข็ง และความต้านทานการกัดกร่อน การดำเนินการที่ถูกต้องจะช่วยลดข้อบกพร่อง เช่น การแตกร้าวหรือความคลาดเคลื่อนของขนาด ส่งเสริมความน่าเชื่อถือในการใช้งานที่ความล้มเหลวเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้

คำแนะนำ: เลือกใช้วัสดุโดยพิจารณาจากความต้องการใช้งาน เช่น เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำสำหรับความยืดหยุ่น หรือเหล็กกล้าผสมสำหรับความแข็งแรงสูง การตรวจสอบคุณภาพอย่างสม่ำเสมอ รวมถึงการทดสอบความแข็งตามมาตรฐาน GB/T 230.1 เป็นสิ่งสำคัญตลอดกระบวนการผลิต

การอบอ่อน

การอบอ่อนเป็นการทำให้ลวดอ่อนตัวลงโดยการให้ความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่กำหนด คงอุณหภูมินั้นไว้ แล้วค่อยๆ ลดอุณหภูมิลงเพื่อปรับโครงสร้างผลึก ลดความแข็ง และเพิ่มความสามารถในการขึ้นรูปที่อุณหภูมิห้อง ขั้นตอนนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับวัสดุเช่นเหล็กกล้า 1018, 1022, 10B21, 1039 และ CH38F

ขั้นตอน: บรรจุขดลวดได้สูงสุด 7 ขด (ประมาณ 1.2 ตันต่อขด) ลงในเตาเผา ปิดผนึกให้แน่น ค่อยๆ ให้ความร้อนเป็นเวลา 3-4 ชั่วโมง จนถึง 680-715°C สำหรับ 1018/1022 หรือ 740-760°C สำหรับชนิดอื่นๆ คงอุณหภูมิไว้ 4-7.5 ชั่วโมง จากนั้นค่อยๆ ลดอุณหภูมิลงเป็นเวลา 3-4 ชั่วโมง จนต่ำกว่า 550°C แล้วปล่อยให้เตาเผาเย็นลงจนถึงอุณหภูมิห้อง

• การควบคุมคุณภาพ: ความแข็งหลังการอบอ่อนควรอยู่ที่ HV120-170 สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ และ HV120-180 สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง พื้นผิวต้องปราศจากฟิล์มออกไซด์หรือการลดลงของคาร์บอน
• คำแนะนำ: ตรวจสอบความสม่ำเสมอของอุณหภูมิเพื่อป้องกันการอ่อนตัวที่ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งอาจนำไปสู่ข้อบกพร่องในการขึ้นรูป ปฏิบัติตามมาตรฐาน GB/T 699 สำหรับเหล็กโครงสร้างคาร์บอนคุณภาพสูง

กระบวนการนี้ช่วยเพิ่มความยืดหยุ่น ลดความเสี่ยงต่อการแตกร้าวในระหว่างขั้นตอนการขึ้นรูปเย็นในภายหลัง

การดอง

การดองช่วยขจัดฟิล์มออกไซด์ออกจากพื้นผิวลวดและสร้างชั้นเคลือบฟอสเฟตเพื่อลดการสึกหรอของเครื่องมือระหว่างการดึงและการขึ้นรูป การบำบัดทางเคมีนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อคุณภาพพื้นผิวและการหล่อลื่น

ขั้นตอน: แช่ในถังกรดไฮโดรคลอริก 20-25% เป็นเวลาหลายนาทีเพื่อขจัดออกไซด์ ล้างด้วยน้ำ บำบัดด้วยกรดออกซาลิกเพื่อกระตุ้นโลหะ ทาด้วยสารละลายฟอสเฟตเพื่อสร้างฟิล์ม Zn2Fe(PO4)2·4H2O ล้างอีกครั้ง และทาด้วยสารหล่อลื่น เช่น โซเดียมสเตียเรต เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการหล่อลื่น

• คำแนะนำ: ควบคุมระยะเวลาการแช่เพื่อหลีกเลี่ยงการกัดกร่อนมากเกินไป ซึ่งอาจทำให้ลวดอ่อนแอลงได้ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมโดยการบำบัดน้ำเสียตามระเบียบข้อบังคับของอุตสาหกรรม
• ข้อดี: ชั้นฟอสเฟตช่วยลดแรงเสียดทาน ยืดอายุการใช้งานของแม่พิมพ์ และปรับปรุงคุณภาพพื้นผิว

การดองที่ถูกต้องช่วยให้ได้การเคลือบที่สม่ำเสมอ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับประสิทธิภาพที่คงที่ในการผลิตปริมาณมาก

การดึงลวด

การดึงลวดเป็นการลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของขดลวดให้ได้ขนาดที่ต้องการโดยการดึงเย็น ซึ่งมักจะทำเป็นหลายขั้นตอน ทั้งแบบหยาบและแบบละเอียดสำหรับผลิตภัณฑ์บางชนิด ขั้นตอนนี้เป็นการเตรียมลวดสำหรับการขึ้นรูปโดยการทำให้ได้ขนาดที่แม่นยำ

ขั้นตอน: หลังจากล้างกรดแล้ว ให้ดึงขดลวดผ่านแม่พิมพ์จนได้ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางที่ต้องการ สำหรับสกรู น็อต หรือแท่งโลหะขนาดใหญ่ ให้ใช้เครื่องดึงขึ้นรูปเฉพาะทาง

• คำแนะนำ: รักษาอัตราส่วนการลดขนาดไว้ที่ 10-15% ต่อรอบ เพื่อหลีกเลี่ยงการแข็งตัวของวัสดุมากเกินไปหรือการแตกร้าว การหล่อลื่นเป็นสิ่งสำคัญในการป้องกันข้อบกพร่องบนพื้นผิว
• มาตรฐาน: สอดคล้องกับมาตรฐาน GB/T 6478 สำหรับเหล็กขึ้นรูปเย็น เพื่อให้มั่นใจว่าค่าการยืดตัวและคุณสมบัติแรงดึงตรงตามความต้องการในการขึ้นรูป

การดึงขึ้นรูปอย่างมีประสิทธิภาพช่วยเพิ่มความแข็งแรงของวัสดุผ่านการเปลี่ยนรูป ในขณะเดียวกันก็รักษาความยืดหยุ่นไว้สำหรับการขึ้นรูปเย็น

การก่อตัว

การขึ้นรูปเป็นการแปรรูปเส้นลวดให้เป็นสกรูแบบกึ่งสำเร็จรูปโดยใช้การตีขึ้นรูปเย็นหรือร้อน เพื่อให้ได้รูปทรงและขนาดที่ต้องการ ขั้นตอนนี้ใช้เครื่องจักรแบบหลายสถานีเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ

สำหรับน็อตหกเหลี่ยม (กระบวนการขึ้นรูปสี่หรือสามแม่พิมพ์): ตัดชิ้นงานดิบ, ขึ้นรูปเบื้องต้น, ขึ้นรูปขั้นที่สอง, ตัดแต่งหกเหลี่ยม สำหรับสกรู: ตัด, ขึ้นรูปหัวเบื้องต้น, ขึ้นรูปขั้นสุดท้าย การขึ้นรูปด้วยความร้อนใช้เวลา 7-15 วินาทีสำหรับขนาดที่ใหญ่ขึ้น ตามด้วยการลดขนาดก้าน

การขึ้นรูปน็อต: การตัด การขึ้นรูปเบื้องต้นด้วยเครื่องเจาะหลายจุด การเจาะขั้นสุดท้าย

• คำแนะนำ: ใช้แม่พิมพ์ที่มีความหยาบผิว Ra ≤0.2 μm เพื่อความแม่นยำ ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันการติดขัด ควบคุมมุมการพลิกสำหรับรูปทรงที่ซับซ้อน
• มาตรฐาน: ตามมาตรฐาน ISO 898 ต้องมั่นใจว่าเส้นใยมีการไหลอย่างต่อเนื่องเพื่อความแข็งแรง

กระบวนการนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้วัสดุให้สูงสุด ส่งผลให้ได้ชิ้นส่วนที่มีคุณสมบัติทางกลที่ดีกว่าเมื่อเทียบกับชิ้นส่วนที่ผลิตโดยวิธีการกลึง

การร้อยด้าย

การทำเกลียวเป็นการสร้างเกลียวบนชิ้นส่วนกึ่งสำเร็จรูปโดยการรีดหรือการตอก เพื่อสร้างรูปทรงของสกรูที่ใช้งานได้ ซึ่งจะช่วยเพิ่มความแข็งแรงผ่านการเปลี่ยนรูปพลาสติก

ขั้นตอนการผลิต: ขึ้นรูปเกลียวโดยใช้แผ่นคงที่และแผ่นเคลื่อนที่สำหรับสลักเกลียว; ตอกเกลียวสำหรับน็อต; ขึ้นรูปเกลียวสำหรับแท่งโลหะ ปรับจำนวนรอบให้เหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงข้อบกพร่อง เช่น รอยแตกหรือความไม่กลม

• คำแนะนำ: ปรับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของชิ้นงานเพื่อความแม่นยำ โดยคำนึงถึงผลกระทบจากการชุบ ตรวจสอบรอยแตกบนพื้นผิวตามมาตรฐาน GB/T 3098.1
• ข้อบกพร่องทั่วไป: รอยแตก รอยเกลียวไม่สม่ำเสมอ รูปทรงไม่กลม - สามารถควบคุมได้ผ่านพารามิเตอร์ของกระบวนการผลิต

การรีดขึ้นรูปเกลียวช่วยรักษาสภาพโครงสร้างของเนื้อโลหะ ทำให้ทนทานต่อความล้าได้ดีขึ้นในการใช้งานที่ต้องรับน้ำหนักมาก

การอบชุบด้วยความร้อน

การอบชุบด้วยความร้อนช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของคุณสมบัติทางกลผ่านกระบวนการชุบแข็งและการอบคืนตัว โดยปรับให้เหมาะสมกับวัสดุและวัตถุประสงค์: การอบคืนตัวที่อุณหภูมิสูงสำหรับเหล็กชุบแข็ง (500-650°C), อุณหภูมิปานกลางสำหรับสปริง (420-520°C), และอุณหภูมิต่ำสำหรับเหล็กชุบแข็งแบบคาร์บูไรซ์ (150-250°C)

ขั้นตอนสำหรับเหล็กโครงสร้าง: อบชุบปกติ (Normalize), ชุบแข็งที่ 850°C, อบคืนตัวที่ 400-500°C หรือ 200°C สำหรับความแข็งแรงสูง สำหรับสปริง: ชุบแข็งด้วยน้ำมันที่ 830-870°C, อบคืนตัวที่ 420-520°C สำหรับเหล็กคาร์บูไรซ์: คาร์บูไรซ์, ชุบแข็ง, อบคืนตัวที่อุณหภูมิต่ำ

• คำแนะนำ: ใช้เตาอบแบบต่อเนื่องที่มีการควบคุมบรรยากาศเพื่อป้องกันการสูญเสียคาร์บอนตามมาตรฐาน GB/T 3098.1 ตรวจสอบความแข็งให้สม่ำเสมอและหลีกเลี่ยงการแตกร้าว
• ข้อบกพร่อง: ความแข็งไม่เพียงพอ ความไม่สม่ำเสมอ การเสียรูป การแตกร้าว—แก้ไขได้ด้วยการควบคุมที่แม่นยำ

อุปกรณ์ที่ทันสมัยช่วยให้มั่นใจได้ถึงคุณภาพที่สม่ำเสมอ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับตัวยึดที่มีความแข็งแรงสูง

การบำบัดพื้นผิว

การเคลือบผิวช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนและความสวยงาม ได้แก่ การชุบด้วยไฟฟ้า (สังกะสี นิกเกล ฯลฯ) การชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน และการชุบด้วยวิธีทางกล

การควบคุมคุณภาพ: ลักษณะภายนอกปราศจากข้อบกพร่อง; ความหนา 4-12 ไมโครเมตรสำหรับการชุบด้วยไฟฟ้า, 43-54 ไมโครเมตรสำหรับการชุบแบบจุ่มร้อน; การกระจายตัวสม่ำเสมอ; การลดผลกระทบจากการเปราะของไฮโดรเจนโดยการอบที่อุณหภูมิ 176-190 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 3-24 ชั่วโมง; การทดสอบการยึดเกาะ

• คำแนะนำ: ควรอบชิ้นส่วนที่มีความแข็งสูงทันทีเพื่อป้องกันการเปราะแตก ปฏิบัติตามมาตรฐาน ISO 4042 สำหรับการเคลือบผิวด้วยไฟฟ้า

การบำบัดเหล่านี้ช่วยยืดอายุการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

รายละเอียดเฉพาะของสลักเกลียวความแข็งแรงสูง

กระบวนการผลิตสลักเกลียวความแข็งแรงสูงมีดังนี้: ลวดรีดร้อน – การดึง – การอบอ่อนแบบทรงกลม – การขจัดคราบตะกรันด้วยวิธีทางกล – การดอง – การดึง – การตีขึ้นรูปเย็น – การทำเกลียว – การอบชุบด้วยความร้อน – การตรวจสอบ

การออกแบบวัสดุ: C 0.25-0.55%, Mn 0.45-0.80%, Si ≤0.30%, P/S ≤0.030/0.035%, B ≤0.005% ตามมาตรฐาน GB/T 6478 และ JIS G3507

การทำให้เป็นทรงกลม: ให้ความร้อนถึง Ac1 +20-30°C ลดอุณหภูมิลงจนถึงประมาณ 700°C แบบคงที่ แล้วลดลงจนถึง 500°C สำหรับเหล็กกล้า 35/45: 715-735°C; SCM435: 740-770°C ลดอุณหภูมิลงแบบคงที่ 680-700°C

การขจัดคราบตะกรัน: วิธีทางกล (การดัด/การพ่น) + การดอง สำหรับเกรด >8.8

ภาพประกอบ: ลดขนาด 10-15% ต่อรอบเพื่อลดการแข็งตัวให้น้อยที่สุด

การขึ้นรูป: แม่พิมพ์ความแม่นยำสูงแบบหลายสถานี

การร้อยด้าย: การรีดเพื่อเพิ่มความแข็งแรง

การอบชุบด้วยความร้อน: สายการผลิตอัตโนมัติเพื่อควบคุมคุณภาพ

• คำแนะนำ: ปรับแต่งสำหรับเกรด 8.8/9.8 เพื่อให้ได้ความสมดุลระหว่างความแข็งแรงและความยืดหยุ่นตามมาตรฐาน ISO 898-1

แผนภาพและภาพประกอบการผลิต

ภาพประกอบแสดงให้เห็นถึงขั้นตอนสำคัญในการขึ้นรูป:

ขั้นตอนเหล่านี้ ซึ่งมักแสดงให้เห็นในรูปแบบแอนิเมชัน แสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงรูปร่างที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง วิดีโอแสดงให้เห็นการขึ้นรูปและการร้อยด้ายแบบเรียลไทม์ เน้นความแม่นยำและความเร็ว