Tillverkning av fästelement

Kort version

1. Tillverkning av skruv 

Vid tillverkning av skruvar och muttrar genomförs detta ofta i form av de olika stegen: kallformning, gängning, värmebehandling och ytbehandling.

Beroende av skruvens form och funktionskrav kan även andra steg tillkomma såsom:

• Svarvning/borrning
• Semsning av bricka
• Adderande av patch eller annat lossmomentshöjande element, mm

Figur 1. Från tråd till skruv, tillverkningssteg.

2. Kallstukning och gängning

Kallsmidning är det samlande uttrycket för att vid rumstemperatur plastiskt forma produkter av stål eller andra metaller. Kallformning eller rättare kallstukning är en tillverkningsprocess för ekonomisk framställning av skruvar, muttrar och liknande detaljer. I en liggande (i de flesta fall) eller stående excenterpress bearbetas ett trådmaterial i kallt tillstånd. I flertalet fall är det en både ekonomiskt och tekniskt överlägsen metod att tillverka komponenter för de mest skilda ändamål.

Fördelarna är främst: Kort formningstid; litet materialspill; materialtågorna följer detaljens from; fördelaktig hållfasthetsökning i kritiska avsnitt, t ex i övergången mellan olika diametrar; snäva toleranser kan åstadkommas som i stor utsträckning gör efterföljande bearbetning onödig.

Utgångsmaterialet för tillverkning av skruv utgörs av dragen tråd upplindad i ringar. Trådens omformning från kapning till färdigformad och gängad skruv framgår av figur 2.

Figur 2. Från tråd till skruv.

De olika stegen genom kallformningsmaskinen är:

1. Tråden riktas och maskinen skär av ett ämne av lämplig längd.

2. Ämnet går till förstansning och diameterreduktion. Genom ett fingersystem flyttas ämnet horisontellt (i den liggande excenterpressen) från station till station för de olika stansoperationerna.

3. Stansmekanismen pressar upp ett runt huvud. Samtidigt präglas eventuellt varumärke och hållfasthetsklass in på huvudet.

4. Huvudets sidor skärs av (skäggas) så att 6-kantformen framträder.

5. Den halvfärdiga skruven passerar ett ändfräsningsverktyg, som fasar änden.

6. Skruven matas till valsgängbackarna för precisionsrullning av gängan.

7. skruven lämnar maskinen och vidarebefordras till värme- och ytbehandling samt kontroll.

3. Härdning av skruv

För att skruven ska få de mekaniska egenskaper som kunden efterfrågar görs en värmebehandling efter det att skruven har fått sin rätta form (i vissa fall görs gängningen efter värmebehandlingen).

Värmebehandlingen går till enligt följande:

1. Skruven tvättas för att ta bort oljerester.
2. I den första ugnen värms skruvarna till ca 900 C i ca en timme för att ferriten i skruven ska omvandlas till austenit.
3. Genom att skruvarna sänks ner i en härdolja sker ett snabbt avsvalnande av skruvarna och det bildas hård och spröd martensit.
4. Martensiten har inte den seghet som krävs och därför värms skruvarna upp till ca 450 C, i en mjukglödgning där skruvarna blir något svagare men också betydligt segare.

I framförallt gängformande skruv som ska användas i stålapplikationer krävs en väldigt hög ythårdhet på skruvens gängformande gängor. Detta kan uppnås genom:

1. Sätthärdning. Genom att ha en förhöjd kolhalt i ugnsatmosfären under austenitiseringen höjs kolhalten i skruvens yta. Den förhöjda kolhalten ger en ökad ythårdhet efter den snabba avkylningen och glödgningen.
2. Induktionshärdning. Det är en separat värmebehandling som utförs efter den ordinarie värmebehandlingen. De första gängformande gängorna värms induktivt och kyls sedan snabbt i olja. Då detta steg inte följs av glödgning blir dessa gängor hårda och spröda och bör därför ej bära någon last.

Figur 3. Härdförloppet. 

4. Tillverkning av mutter 

Utgångsmaterialet för tillverkning av mutter utgörs liksom för skruv av dragen tråd upplindad i ringar. Trådens omformning från kapning till mutter framgår av figur 4.

Figur 4. Från tråd till mutter.

De olika stegen genom kallformningsmaskinen är: 

8. Tråden riktas och maskinen skär av ett ämne av lämplig längd.

9. Ämnet flyttas automatiskt till första verktyget, som ger det början till den slutliga sexkantsformen. . Genom ett fingersystem flyttas ämnet horisontellt (i den liggande excenterpressen) från station till station för de olika stansoperationerna. Till skillnad från skruvtillverkningen så vänds ämnet av fingersystemet mellan respektive stansoperation.

10. I de följande verktygen utformas sexkanten ytterligare samtidigt som hålfasen formas.

11. I sista tempot sker hålstansning och därmed är mutterämnet klart. Tillverkningstakten är ungefär ett mutterämne per sekund.

12. Mutterämnet gängas därefter i en gängautomat som skär gängan.
    
    

13. Efter gängningen är muttern färdig för eventuell värme- och/eller ytbehandling samt kontroll. Varmförzinkade muttrar gängas efter ytbehandling.

Website administered by Jan Skogsmo, RISE IVF AB, Box 104, 431 22 Mölndal.
Tel. 010-228 46 98. E-mail jan.skogsmo@ri.se