Как сделать болт на токарном станке

Изготовление болтов: технологии, марки стали, техпроцесс

В технике болтами называют стержни, имеющие винтовые канавки (резьбу) с одной стороны и головки — с другой.

Их крепление к различным частям машин, механизмов и других конструкций осуществляется чаще всего при помощи гаек.

Наиболее распространенными являются болты с шестигранными головками, однако нередко эти крепежные изделия имеют головки фасонные (клеммные, потайные, закладные, полукруглые, стыковые и т. п.).

Рис. 1 Накатывание резьбы.

Изготовление на токарно-винторезном станке

Данная технология, называемая также точением, является наиболее простой для изготовления болтов. Ей осуществляют выпуск штучно либо мелкими партиями. Заготовки в данном случае представлены металлическими прутками, как правило, шестигранного сечения.

Методика изготовления болта на токарном станке включает несколько этапов:

1. На первой стадии заготовки торцуют, полученные фрагменты, зафиксированные в станковом патроне, обтачивают до требуемых размеров (длины и диаметра).
2. Далее с учетом номинального диаметра снимают фаску путем черновой обточки с припуском в 0,3 – 0,5 мм на чистовую.
3. Следующий этап состоит в чистовой проточке.
4. Затем отторцовывают участок под головкой.
5. Далее протачивают канавку глубиной 2 мм для отрезания и еще одну глубиной 4 мм ниже первой на 1 мм. Данные операции повторяют до отрезания заготовки.
6. Завершающая стадия подразумевает нанесение резьбы ручным инструментом в виде плашки либо резьбового резца с применением тисков. Первое приспособление представлено специализированным режущим инструментом из быстрорежущей стали. Его устанавливают в плашкодержатель с металлическим бруском в качестве упора. Заготовку перед началом работ смазывают машинным маслом. Нарезание резьбы осуществляют на низких оборотах станка в режиме прямого вращения. В случае применения резьбового резца его устанавливают перпендикулярно оси болта.
7. Наконец, болт отделяют от заготовки резцом.

Материалы для изготовления болтов и классы прочности.

Согласно действующим российским стандартам, болты могут изготавливаться из следующих материалов:

• легированные и углеродистые стали;
• специальные стали (устойчивые к коррозии, высоким температурам и т. п.);
• цветные стали и сплавы.

Прочность является одной из ведущих характеристик болтов, и особенно важна она тогда, когда эти крепежные элементы используются в ответственных машинах и механизмах, испытывают серьезные механические нагрузки.

Согласно действующему на сегодняшний день ГОСТ 1759-70 для болтов, изготавливаемых из легированных и углеродистых сталей, предусматривается 12 классов прочности, а для тех, что выпускаются из жаропрочных, устойчивых к коррозии сталей и цветных металлов, их существует 6.

Под классом прочности подразумевается способность материала сопротивляться механическим нагрузкам, причем, согласно действующим стандартам, их диапазон располагается в пределах от 30 кгс/мм2 до 160 кгс/мм2.

Это означает, что болт, изго-товленный в соответствии с тем или иным классом прочности, должен в полной мере, без деформаций, выдерживать те нагрузки, на которые рассчитан.

Следует заметить, что класс прочности — показатель интегрированный, который включает в себя такие физические характеристики, как предел текучести, твердость, относительное удлине-ние после разрыва, ударная вязкость и еще некоторые другие.

Изготовление холодной штамповкой

Производство болтов данным методом требует определенных параметров исходного сырья. К ним относится пластичность, равномерный состав, механические характеристики, отсутствие внешних и внутренних изъянов (неметаллических включений, пористости, рисок и плен на поверхности, газовых пузырей).

Поверхностные дефекты удаляют механически или огневым методом. Далее очищают загрязнения, представленные окалиной и жировыми отложениями. Последнюю удаляют путем травления, предполагающим погружение материала в 10 – 20% смесь серной кислоты либо концентрированную соляную. В первом случае процедура длится 15 – 110 мин, во втором – 10 – 30 мин. Далее промывают от шлама и кислоты последовательно горячей и холодной водой.

После производят известкование. В некоторых случаях создают подсмазочный слой. Далее для заготовок из низколегированных сталей осуществляют фосфатирование путем использования обычно 3% смеси фосфорнокислой цинковой соли в течение 10–15 мин.

В завершение осуществляют нанесение смазки, представленной смесью машинного масла и сульфида молибдена либо парафиновой жидкости и укринола. Вместо нее можно применять мыльную эмульсию. Конечной операцией является волочение.

Холодная штамповка предполагает превращение заготовки в изделие с запланированными геометрическими параметрами. Название техпроцесса отражает, что в данном случае не используют нагревание металла. Это позволяет сократить удлинение и сужение материала, а также повысить твердость, прочность и текучесть. К тому же при рассматриваемой штамповке заготовок материал механически упрочняется.

Данная методика отличается некоторыми достоинствами. Во-первых, с ее применением возможно создавать изделия различных размеров (до 5,2 см в сечении). Во-вторых, холодная штамповка обеспечивает высокую производительность. В-третьих, при данной технологии изготовления расходуется немного материала. В-четвертых, она обеспечивает точность конечных размеров, чистоту поверхности и прочность деталей.

Для холодной штамповки существует несколько определяющих параметров:

• Деформация заготовки. Это основной параметр, определяющий технологическую карту.
• Отношение высоты головки к сечению конечного изделия. Определяет сложность производства.
• Отношение сечения к длине осаживаемого фрагмента заготовки.

Технологический процесс изготовления болта по приведенной методике включает несколько этапов. На первой стадии создают начальную форму головки. Это осуществляют путем прокатывания проволоки через разные пресс-формы. Первая прокатка направлена на распрямление и удлинение ее. После прокатки исходный материал разделяют на заготовки с запасом для головок. Далее формируют стержень для каждого фрагмента путем пропускания через пресс и оформляют головки также рядом прессов.

Заключительный этап состоит в нанесении фаски методом обработки валиками с большой скоростью и под высоким давлением. В завершение острильной машиной скашивают резьбовую кромку.

Последние две операции осуществляют путем пластической деформации или нарезания. Чаще всего применяют вторую технологию производства болтов с использованием интегрированных в холодновысадочные механизмы приспособлений.

Штамповку болтов классифицируют на вариант с редуцированием, без него, с выдавливанием перед редуцированием.

Наиболее часто используют вариант с одинарным редуцированием. Его применяют при производстве из легированных низко- и среднеуглеродистых сплавов. К тому же данным методом изготавливают болты с равными диаметром стержня и сечением резьбы. Без редуцирования обходятся при изготовлении коротких изделий с маленькими головками и резьбой до них прочностью 4,8–6,8. В данном случае обычно не осуществляют дополнительную термообработку. Приведенную технологию изготовления применяют редко, так как данным образом затруднительно производить болты со стандартными головками, и это часто приводит к формированию трещин и прочих дефектов на них.

Технология с двойным редуцированием актуальна для болтов прочностью от 4,6 до 10,9 из легированных сталей и среднеуглеродистых сплавов. На начальной стадии осуществляют обжатие стержня на 30%, на второй обрабатывают фрагмент под резьбу.

Технология с выдавливанием до редуцирования подходит для изготовления высокопрочных болтов с сопротивлением около 100 кг/мм2 без последующей термической обработки, что удешевляет производство.

Классификация болтов: виды и типоразмеры

Болты классифицируются специалистами по нескольким основным признакам:

• диаметру резьбы и той части стержня, на которой ее нет;
• длине стержня и резьбы;
• размеру «под ключ»;
• точности изготовления.

Длина стержней болтов может находиться в пределах от 1 до 30 размеров их диа-метров. Кроме того, различают болты, резьба на которых располагается вплоть до самой головки, и те, на которых наличествует безрезьбовая часть.

Диаметры резьбы, согласно действующим стандартам, могут колебаться в пределах от 1,6 до 160 миллиметров, а что касается безрезьбовой части, то различают болты, у которых ее диаметр равен наружному диаметру резьбы и у которых он равен среднему диаметру резьбы.

Нормальный размер болтов «под ключ» с шестигранной головкой считается от 1,5 до 1,6 диаметра стержня, а уменьшенным считается 1,3 или 1,4 диаметра стержня. Кроме того, изготавливаются болты в стандартном исполнении, с отверстиями на го-ловке или стержне, а также с углублениями в головке.

Такой параметр, как точность изготовления болтов, имеет немалое значение, при-чем точность может быть повышенной, нормальной и грубой.

Она характеризуется не только размерами допусков, с которыми изготавливаются стержни, но и степенью их несоосности с головками, перпендикулярностью опорной части головки и некоторыми другими.

Еще одним довольно важным параметром, которым характеризуются болты, является их внешний вид (а точнее, наличие дефектов).

Изготовление горячей штамповкой

Для данной технологии также важно качество исходного сырья. Его нарезают на отрубном комплексе и ленточных станках.

На следующем этапе индуктором путем воздействия тока высокой частоты в 40 кГц разогревают фрагменты до 1000 °С. Далее, не остужая, заготовку обрабатывают под формой ударного пресса для формирования головки. В зависимости от типа последней работы также могут включать несколько этапов. После этого снимают фаску с торца начала резьбы на фрезерном станке. Для нанесения резьбы применяют автоматизированный нарезной станок.

С целью обеспечения защиты от коррозии полученные изделия подвергают химической гальванизации и горячему цинкованию. Данные работы включают несколько стадий. Начинают с очистки путем мойки в горячей воде и последующего обезжиривания раствором ПАВ с повторной мойкой. Далее осуществляют травление в соляной кислоте для окончательной очистки поверхности благодаря окислению хлорида железа. После этого остатки кислоты нейтрализуют промывкой.

В завершение изделие погружают в цинковый раствор нагретый до 450 °С либо наносят защитный слой в электролите при цинковании и химической гальванизации соответственно. Горячую штамповку оканчивают механическим устранением изъянов и полировкой болтов.

Основные характеристики: рым болты ГОСТ 4751 73

Рым-болты – это изделия, изготовленные в виде кольца, соединенного с металлическим основанием, которое имеет форму стержня с нарезанной резьбой. Резьба – для крепежа к другим деталям или конструкциям.

Такое изделия, не понаслышке знают люди, которые занимаются такелажными работами, оно обеспечивает очень надежное крепление соединяемых элементов. Изготавливают рым болты гост 4751 73 из стали с небольшим количеством углерода (процентное количество углерода не больше 0,40 %) из легированной стали (повышают прочность изделия). Для эксплуатации в условиях высокой влажности – на кораблях, к примеру – они подвержены оцинковке.

Оцинковка – это покрытие основания металла слоем цинка. Цинк, который имеет уникальную возможность образовывать прочные оксиды, защищает металлическое основание от окисления, так как цинковая оксидная пленка на стали не пропускает к металлу кислород, довольно прочная и, соответственно, защищает от коррозии.

За счет простейшей конструкции этот болт – довольно распространенное изделие, так как это крепление универсально, и может использоваться для растяжки и крепления разных грузов.

Сфера использования и особенности

Эти крепления устанавливают на различное оборудование, при этом грузоподъемность изделия зависит непосредственно от того, под каким углом закреплен болт. С учетом угла строп относительно оси и типоразмера грузоподъемность бывает от 30 кг до 20000 кг. При этом нельзя поднимать груза, когда угол строп относительно вертикали оси болта больше 45 гр. Специалисты советуют производить поднятие грузов по плоскости оси стержня изделия, это обеспечивает наиболее безопасный и максимальный крепеж.
Болты, соответствующие ГОСТ, бывают разными по размерам и форме. Их различают по размерам резьбовой части, диаметру кольца и по типу крепежа между ними. Крепление может быть подвижным или жестким. При подвижном крепеже кольцо свободно крутится на основании болта. Также иногда у рым-крепления бывает крюк вместо кольца, он служит для удержания и захватывания груза.

На изделия распространяются требования рым болты гост 4751 73 . Это обозначает, что изделие обязано четко соответствовать определенным требованиям ГОСТ:

• Наличие сертификатов, которые подтверждают изготовление болтов из стали определенной марки, соответствующей ГОСТ.
• Грузоподъемность изделий.
• Твердость – величина, которая определяется ГОСТ. Стальные крепления марки 20 с шагом резьбы М8-М64 обязаны иметь твердость 105-149НВ; размеры от М-72х6 до М-100х6 – 95-121 НВ.

Готовое изделие обязано быть на 100% зачищено от окалины.

Область применения

Болтовые соединения высокой прочности предназначены для монтажа сложных строительных конструкций, которые будут подвергаться:

• высоким температурным перепадам;
• осадкам;
• сильным и частым ветрам;
• контакту с химическими веществами.

Так как размеры крепежа, предусмотренные ГОСТом, различаются, области применения метизов обширны:

• станки, оборудование;
• сельхозтехника, машиностроение;
• строительство мостов, зданий;
• судостроение;
• промышленность, производство.

Фрикционное соединение на высокопрочных болтах прекрасно справляется с задачей крепкого и надежного монтажа конструкций, подвергающихся динамическим нагрузкам и вибрациям.

Широкое применение данный крепеж имеет в быту. Он идеален при ремонте квартир, балконов, надежно закрепит любые конструкции на бетонных стенах. Автолюбители не обходятся без таких болтов, ремонтируя свою машину, особенно крепления колес.

Технология крепления высокопрочных болтов

Процесс монтажа подобного рода метизов состоит из следующих этапов:

• Подготовка конструкций, которые планируется соединить.
• Подготовка болтов.
• Монтаж крепления.
• Затягивание метизов.
• Герметизация стыков крепежа.

Соприкасающиеся поверхности нужно обработать при помощи щёток, ацетиленовых горелок, песка. Другими словами, применить механический, огневой или пневматический способ.

К данным подготовительным работам следует подойти со всей серьёзностью – от них зависит несущая способность соединения, поскольку они меняют коэффициент трения.

Как только детали обработаны, их сразу же нужно собрать. После того, как закончатся двое суток после обработки, сборка запрещена. В такой ситуации по строительным нормам метизы следует обработать повторно.

Источник