Технология изготовления болтов методом холодной штамповки

КЛАССИФИКАЦИЯ БОЛТОВ

ВИДЫ БОЛТОВ И ТИПОРАЗМЕРЫ

К болтам относятся стержни с винтовой канавкой на одном конце и головкой

на другом, служащие для разъемных соединений отдельных частей машин и

конструкций при помощи гайки.

По форме головки болты разделяются на болты с многогранной головкой, чаще

всего с шестигранной, и болты с фасонной головкой (полукруглой, потайной,

клеммные, закладные, стыковые и др.).

Наибольшее распространение получили болты с шестигранной головкой,

которые применяются в соединениях, испытывающих нагрузки самого различного

характера: статические, циклические, динамические (ударного характера).

Болты с шестигранной головкой используются как тяжелонагруженные детали в

двигателях внутреннего сгорания (шатунные болты), в ходовой части

гусеничных тракторов (башмачные болты), во фланцевых соединениях сосудов,

находящихся под давлением, и др.

Болты с шестигранной головкой различаются:

1. По диаметру резьбы и безрезьбовой части стержня.

Стандарты включают болты с диаметром резьбы от 1,6 до 160мм. Наибольшее

применение имеют болты с диаметром резьбы до 48 мм. Стандарты на эти 'болты

выделены в самостоятельную группу.

По диаметру гладкой (безрезьбовой) части стержня болты разделяются на:

а) болты с диаметром гладкой части стержня, равным наружному диаметру

резьбы (ГОСТ 7796—70, ГОСТ 7798—70, ГОСТ 7805—70, ГОСТ 7808—70 и др.);

б) болты с диаметром гладкой части стержня, приблизительно равным

среднему диаметру резьбы (ГОСТ 7795—70, ГОСТ 7811— 70, ГОСТ 15590—70). Эти

болты для улучшения центрирования стержня в отверстии скрепляемых деталей

имеют направляющий подголовок длиной не менее половины диаметра.

2. По длине стержня и длине резьбы.

Длина стержня болтов колеблется в широком диапазоне от 1,0 d до 10—30 d

(d—диаметр резьбы).

Абсолютная длина резьбовой части стержня увеличивается с увеличением

диаметра стержня, а относительная длина — уменьшается и составляет от 5 d

до 2 d. Различают болты с резьбой до головки и имеющие безрезьбовой участок

стержня.

3. По размеру «под ключ» S.

Существуют болты с нормальным размером «под ключ» S= 1,5—1,6 d и с

уменьшенным S = 1,3—1,4 d. Болты с уменьшенным размером «под ключ» имеют

соответственно меньшую опорную поверхность и поэтому могут применяться в

соединениях с пониженными требованиями к прочности на смятие под головкой.

Болты с шестигранной головкой изготовляются в нескольких исполнениях:

основное (рис. 1,а) (без отверстий или углублений), с отверстиями в стержне

или головке (рис. 1,6, в) или с углублением в головке '(рис. 1, г, д).

Болты с отверстиями в головке или в стержне применяются в соединениях,

требующих предохранения от самоотвинчивания. Стопорение осуществляется с

помощью шплинтов (проволоки), вставляемых в отверстие, просверленное в

стержне или головке болта. Углубление в головке выполняется для облегчения

оформления шестигранника в процессе безотходной высадки головки.

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

г д

Рис. 1. Виды болтов с шестигранной головкой

Головка болта может иметь опорную шайбу (рис. 1,а). При изготовлении

головки болтов с опорной шайбой уменьшается величина смещения оси опорной

поверхности относительно оси стержня и снижается вероятность появления

заусенцев на опорной поверхности.

4. По точности изготовления (повышенной, нормальной, грубой).

Болты разной степени точности отличаются:

а) точностью выполнения размеров (диаметра, длины, высоты головки и др.);

б) величиной отклонения от правильной геометрической формы (несоосности

головки и стержня, резьбовой и безрезьбовой частей стержня,

неперпендикулярности опорной поверхности головки относительно оси стержня,

уклона граней и т. д.);

в) дефектами внешнего вида (срезами или сколами металла на гранях,

заусенцами на опорной поверхности, выкрашиванием ниток резьбы и др.).

Дефекты внешнего вида и величины отклонений от правильной

геометрической формы для болтов с диаметром резьбы до 48 мм

регламентируются ГОСТ 1759—70.

Болты с фасонной головкой в зависимости от вида головки и подголовка

предназначаются преимущественно для соединения конструкций из дерева и

листового металла. Стандарты на болты с фасонной головкой охватывают болты

с диаметром резьбы от 5 до 24 мм длиной от 2 d до 30 d. В зависимости от

формы и размера головки и типа подголовка болты изготавливают: с

полукруглой головкой и усом (рис. 2,а); с полукруглой головкой и квадратным

подголовном (рис. 2,6); с потайной головкой и усом (рис. 2,в); с потайной

головкой и квадратным подголовком (рис. 2,г); шинные (с потайной головкой)

D=1,7—1,8 d, где D—диаметр головки.

Стандарты на болты с полукруглой головкой включают болты с облегченной

головкой .D=1,7—1,8 d, с нормальной головкой D=2,2—2,3 d и увеличенной

головкой (.D=3,0 d). Потайные головки бывают облегченные и нормальные.

[pic]

Рис. 2. Виды болтов с фасонной головкой

Болты с фасонной головкой изготавливают грубой точности с резьбой

крупного шага по ГОСТ 16093—70.

Болты с увеличенным диаметром головки (свыше 2d) применяют

преимущественно для крепления деревянных конструкций, так как большая

опорная поверхность под головкой уменьшает вероятность смятия древесины.

Болты с диаметром головки менее 2 d применяют в основном для соединения

конструкций из металла.

Болты закладные, клеммные и стыковые применяют для рельсовых скреплений

железнодорожного пути. Клеммные и закладные болты изготовляют одного

диаметра резьбы — 22 мм с крупным шагом (преимущественно горячей

штамповкой). Стыковые болты изготавливают горячей штамповкой.

МАТЕРИАЛ И КЛАССЫ ПРОЧНОСТИ БОЛТОВ

Механические свойства крепежных изделий с диаметром резьбы до 48 мм и

материалы для их производства регламентируются ГОСТ 1759—70.

Для болтов установлены три группы материалов: углеродистые и легированные

стали; коррозионно-стойкие, жаропрочные, жаростойкие и теплоустойчивые

стали; цветные сплавы.

В основном применяют болты из углеродистых и легированных сталей; болты,

изготовленные из материалов второй и третьей группы, применяют в

специальных случаях при жестких требованиях к жаропрочности, коррозионной

стойкости, габаритам и весу соединений.

Болты изготавливают как из спокойных, так и из кипящих сталей.

Учитывая, что кипящие стали более склонны к хладноломкости,

чем стали спокойной выплавки, их применение для крепежных изделий

ограничено.

Из углеродистых и легированных сталей в ГОСТ 1759—70 предусмотрено

изготовление болтов двенадцати классов прочности, из коррозионно-стойких,

жаропрочных и жаростойких сталей шести групп и цветных металлов также шести

групп материалов.

Классы прочности охватывают диапазон временного сопротивления от 30 до

160, кгс/мм2. Под классам прочности понимается комплекс механических

свойств, включающий временное сопротивление, предел текучести,

относительное удлинение после разрыва, твердость, напряжение от пробной

нагрузки, а для ряда классов — ударную вязкость.

Временным сопротивлением о-в называется отношение максимальной нагрузки

Рmах, которую выдерживает материал (болт) в момент наступления разрушения,

'к первоначальному поперечному сечению Fo.

Предел текучести От представляет собой наименьшее напряжение, при котором

деформация материала происходит без заметного увеличения растягивающей

нагрузки Рт .

Предел текучести определяется на специальных образцах. Часто при

растяжении образцов действующая нагрузка изменяется вплоть до момента

разрушения, при этом пользуются значением условного предела текучести.

Ударная вязкость материала характеризуется полной работой, затраченной на

деформацию и разрушение специального призматического образца с

односторонним надрезом (выточкой), деленной на площадь сечения в надрезе.

Образцы вытачиваются из болтов с удалением резьбы.

Относительное удлинение — это отношение увеличения длины образца после

разрыва к его начальной длине.

Класс прочности болтов обозначается двумя числами. Первое число,

умноженное на 10, определяет величину минимального временного сопротивления

(кгс/мм2). Второе число, умноженное на 10, определяет отношение предела

текучести к временному сопротивлению (%), а произведение чисел определяет

величину минимального предела текучести (кгс/мм2).

Введение классов прочности облегчает выбор и расчет резьбовых соединений,

позволяет регламентировать усилия предварительной затяжки, что значительно

повышает надежность и долговечность соединении.

Группы материалов обозначаются двузначным числом, первая цифра которого

указывает вид материала, а вторая цифра — прочность.

При оформлении заказов на продукцию, а также в различной конструкторской

документации болты обозначаются по условной схеме. Условное обозначение

болтов включает: наименование детали, исполнение, диаметр резьбы, шаг

резьбы, поле допуска резьбы, длину болта, класс прочности или группу, марку

стали или сплава, обозначение вида покрытия, толщину покрытия и номер

размерного стандарта.

Для упрощения обозначения часто применяемых деталей в условной схеме не

указываются крупный шаг резьбы, поле допуска 8g, исполнение 1, марка

углеродистой стали и цветного сплава.

Дополнительно в условном обозначении может отмечаться применение

спокойной (буквой С) или автоматной (буквой А) сталей.

Например, болт по ГОСТ 7796—70 исполнения 2, имеющий диаметр резьбы 1Й мм

с шагом 1,25 мм и поле допусков 6 g, при длине 60 мм и классе прочности 5.8

(записывается без точки) с цинковым покрытием (вид покрытия 01) толщиной, 9

мкм обозначается: болт 2М 12Х1,25—6 ХбО.58,019 ГОСТ 7796—70.

ГОСТ 1759—70 рекомендует технологию изготовления болтов в зависимости от

их класса прочности.

В производственных условиях болты изготавливаются холодной или горячей

штамповкой и точением без термической обработки или с термической

обработкой после получения крепежных изделий одним из перечисленных выше

способов.

Болты, изготовляемые холодной штамповкой без термической обработки, имеют

пониженные пластические свойства вследствие наклепа, полученного при

холодной деформации. Величина предела текучести материала болтов при этом

приближается к величине временного сопротивления и составляет в большинстве

случаев 0,8— 0,9 Gs. Поэтому указанным методом можно изготовлять только

болты классов прочности 4.8, 5.8, 6.9 и в ряде случаев 8.8.

В ряде случаев эти же болты могут быть изготовлены и холодной штамповкой,

но с обязательным отжигом исходного металла.

Высокопрочные болты из среднеуглеродистых и легированных сталей

(классы прочности 8.8, 10.9 и 12.9, 14.9) изготовляются с закалкой и

отпуском.

ИСХОДНАЯ ЗАГОТОВКА ДЛЯ ХОЛОДНОЙ ШТАМПОВКИ БОЛТОВ

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КАЧЕСТВУ МЕТАЛЛА

Стабильность технологического процесса штамповки и качество штампуемых

болтов во многом определяются качеством исходного металла. Холодная

штамповка предъявляет специфические требования к исходному металлу.

Материал, применяемый для холодной штамповки, должен обладать высокой

пластичностью, иметь равномерные механические свойства и химический состав

и не иметь поверхностных и внутренних дефектов.

Деформируемость металла в холодном состоянии, т. е. его способность

претерпевать пластическое формоизменение без разрушения, зависит от многих

факторов: качества поверхности заготовки; химического состава; структуры;

механических свойств и технологических параметров процесса штамповки.

Дефекты поверхности металла заготовки являются одной из основных причин

возникновения надрывов и трещин при холодной штамповке. Они могут

образовываться на разных стадиях переработки металла, начиная от разливки

стали и кончая калибровкой перед высадкой.

Дефектами разливки являются газовые пузыри, расположенные внутри или на

поверхности металла, неметаллические включения, пористость и др. Газовые

пузыри возникают обычно в кипящей стали, в спокойной образуется

неравномерно расположенная пористость. При прокатке дефекты слитков

способствуют образованию на поверхности проката трещин, закатов, глубоких

рисок, волосовин, которые необходимо удалять перед процессом холодной

деформации.

Исследование влияния глубины и конфигурации поверхностных дефектов на

деформируемость углеродистой стали проводят путем осадки образцов с

искусственно нанесенной трещиной различной глубины, различным углом и

радиусом при вершине. Установлено, что дефекты (волосовины, риски, плены и

Страницы: 1, 2