Skrūves un skrūves ir visvienkāršākās mehāniskās sastāvdaļas, ko plaši izmanto dažādās nozarēs, piemēram, automobiļos, rūpnieciskajās iekārtās un celtniecībā. Atšķirībā no metināšanas un kniedēšanas, skrūvju lielākā īpašība ir tā, ka tās var viegli noņemt pat pēc pievilkšanas, un tās var izmantot atkārtoti, pievelkot{1}}atkārtoti.
Titāna skrūvju ražošanas process
Skrūvju ražošanas materiāls parasti ir uztīta stieple. Pēc sekundārās apstrādes, piemēram, kodināšanas, eļļošanas, atkausēšanas un stieples vilkšanas, skrūvju galva un vītnes tiek veidotas, termiski -apstrādātas un virsma{2}}apstrādātas, izmantojot auksto kalšanu. Atkarībā no izstrādājuma veida dažiem ir nepieciešama termiskā apstrāde pirms vītnes veidošanas, bet citiem nav. Sekundāro apstrādi parasti veic specializēts personāls, bet dažreiz to veic skrūvju ražošanas rūpnīcā.
Skrūves galviņas formēšana parasti attiecas uz bultskrūves galvas aukstās kalšanas procesu, izmantojot kalšanas iekārtas, piemēram, izjaukšanas mašīnu vai stūmējtapas mašīnu, ko sauc par "izjaukšanu". Aukstā kalšana, kas pazīstama arī kā aukstā presēšana, attiecas uz apstrādi istabas temperatūrā. Tas ir termins, kas kontrastē ar silto un karsto apstrādi, kur materiāls tiek uzkarsēts pirms apstrādes. Kalšanas process ietver satīta tērauda sagriešanu atbilstošos garumos un pēc tam materiāla presēšanu, izmantojot vairākas kalšanas formas. Kalšana ietver četras darbības: izjaukšanu, dziļo vilkšanu, reverso ekstrūzijas un apdari. Sajaukšana ietver materiāla izspiešanu no viena gala, lai to paplašinātu, pārsniedzot sākotnējo diametru; dziļa vilkšana, gluži pretēji, izspiež materiālu no viena gala, lai to samazinātu līdz mazākam diametram; reversā ekstrūzija ietver materiāla nospiešanu no viena gala mazāka diametra matricā, izraisot tā izspiešanu uz āru, vienlaikus izveidojot caurumu; apdare ietver liekā biezuma noņemšanu, izmantojot kalšanas veidni. Atkarībā no izstrādājuma formas šīs metodes var izmantot atsevišķi vai kopā. Sarežģītākām formām ir nepieciešams vairāk apstrādes posmu, lai pakāpeniski veidotu izstrādājumu, bet parastās skrūves var izveidot tikai 2-5 soļos.
Vītņotās daļas formēšanas process ietver velmēšanas mašīnas izmantošanu, lai auksti kaltu un veidotu vītni skrūvju vītnes veidošanas procesā. Formēšanas metode ir tāda pati kā skrūves galvai. Vītnes formu veido, saspiežot sagatavi starp diviem kalšanas presformu komplektiem, pagriežot vienu no presformām, vienlaikus rotējot sagatavi, un veidojot to vītnē caur plastmasas formēšanu. Vītņu formēšanai izmantotās kalšanas presformas sauc par "velmēšanas presformām". Ir trīs veidu velmēšanas mašīnas: plakanas kalšanas presformas velmēšanas mašīnas, apaļas kalšanas presformas velmēšanas mašīnas un planētu velmēšanas mašīnas. Plakanās kalšanas presformas velmēšanas formēšanas mašīnās tiek izmantotas divas parastās velmēšanas formas; viens ir fiksēts, bet otrs pārvietojas uz priekšu un atpakaļ, lai ritinātu un veidotu sagatavi. Apaļās kalšanas presformas velmēšanas formēšanas mašīnas izmanto divas paralēlas cilindriskas velmēšanas formas, kas griežas vienā virzienā, lai velmētu un veidotu sagatavi, kas atrodas starp abām presformām. Planētu velmēšanas mašīnas saspiež sagatavi starp cilindrisku kalšanas presformu un vēdekļveida kalšanas presformu un velmē un veido to, pagriežot cilindrisko kalšanas presformu.
Aukstās kalšanas un termiskās apstrādes bultskrūves parasti izgatavo no materiāliem, kuru cietība ir piemērota plastmasas apstrādei. Materiāli ar augstu oglekļa saturu vai pievienotiem leģējošiem elementiem pēc savas būtības ir cieti un grūti apstrādājami, tāpēc dažiem ir nepieciešama atkausēšana, lai tos mīkstinātu. Lielākā daļa materiālu nevar sasniegt nepieciešamo stiprību aukstā kalšanas apstākļos. Termiskā apstrāde, kas tiek veikta pēc aukstās kalšanas, piešķir skrūvei nepieciešamo izturību un mehāniskās īpašības, un tā ir vissvarīgākais posms skrūvju ražošanā. Skrūves tiek klasificētas dažādās stiprības kategorijās atkarībā no to pielietojuma un lietojuma. Termiskā apstrāde ir nepieciešama, lai nodrošinātu, ka izveidotajām skrūvēm ir attiecīgās nepieciešamās mehāniskās īpašības.
Automobiļu dzinējos izmantotās skrūves bieži pielīp pie smēreļļas, tāpēc tās nerūsēs pat bez virsmas apstrādes. Tomēr tā ir tikai neliela skrūvju daļa; vairums no tiem tiek izmantoti korozīvā vidē, un tāpēc bez virsmas apstrādes ātri sarūsē. Ja sarūsējušas skrūves netiek apstrādātas, korozija neļaus tās atskrūvēt, un smagos gadījumos tās var salūzt, izraisot nopietnus negadījumus. Tāpēc korozīvā vidē izmantotajām skrūvēm nepieciešama virsmas apstrāde, piemēram, galvanizācija. Skrūvju virsmas apstrādi var plaši iedalīt galvanizēšanā un pārklāšanā. Visplašāk izmantotā metode ir galvanizācija, kuras priekšrocības ir zemas izmaksas un laba izturība pret koroziju. Ja ir nepieciešama augstāka izturība pret koroziju nekā galvanizācija, var izmantot sakausējumu galvanizāciju, piemēram, cinkotu dzelzi un cinka -niķeli, vai arī var uzklāt cinka-alumīnija kompozītmateriālu pārklājumu.
Automobiļu skrūvju izstrādes virziens
Pēdējos gados autoražotāji ir pieprasījuši samazināt komponentu izmaksas, vieglāku svaru un lielāku izturību. Vienlaikus, lai risinātu vides problēmas, ir jāsamazina CO2 izmeši un, lai samazinātu degvielas patēriņu, līdz minimumam jāsamazina transportlīdzekļa svars. Skrūvju ražošanas izmaksās sagataves izmaksas veido lielāko daļu; tāpēc visefektīvākā metode ir paša materiāla izmaksu samazināšana. Japānas autoražotāji pēta lētu ārzemju materiālu izmantošanu, lai samazinātu materiālu piegādes izmaksas. Lai apmierinātu klientu prasības, skrūvju ražotāji ir veikuši arī dažādus pētījumus par skrūvju svara samazināšanu. Lai samazinātu skrūvju svaru, daži izmanto vieglus metālus, piemēram, alumīniju vai titānu, bet citi samazina skrūvju izmēru. Lai gan, samazinot skrūvju izmēru, var samazināties svars, ja tiek samazināts skrūves izmērs tai pašai stiprības pakāpei, skrūves pievilkšanas spēks samazināsies samazinātā šķērsgriezuma laukuma dēļ.
Tāpēc, lai nodrošinātu tādu pašu stiprības līmeni, vienlaikus samazinot skrūves izmēru, skrūves stiprība ir jāpalielina. Pašreizējie publiskie standarti, piemēram, JIS un pašu autoražotāju standarti, nosaka tikai prasības skrūvēm, kuru stiprības pakāpe ir zemāka par 12,9. Parastām rūdītām un rūdītām skrūvēm aizkavētā lūzuma raksturlielumi krasi pasliktinās, ja stiprības pakāpe pārsniedz 12,9. Dažos lietojumos, kur jau tiek izmantotas augstas -stiprības bultskrūves 10,9 vai 12,9, lai panāktu svara samazināšanu, samazinot izmēru, ir jāizmanto bultskrūves, kuru stiprības pakāpe pārsniedz 12,9, un jāizmanto metodes, lai uzlabotu aizkavētā lūzuma raksturlielumus. Lai sasniegtu augstu izturību, dažas rūdītas un rūdītas skrūves uzlabo aizkavētā lūzuma raksturlielumus, pievienojot leģējošus elementus. Lai gan leģējošu elementu pievienošana zināmā mērā var uzlabot aizkavētā lūzuma raksturlielumus, šo elementu augstā cena neizbēgami palielina izmaksas.
Vēl viena pieeja ir izmantot ne{0}}rūdītas un rūdītas skrūves. Ne-rūdītām un rūdītām skrūvēm pēc formēšanas nav nepieciešama termiskā apstrāde; to spēku galvenokārt nodrošina darba rūdīšana. Ne-rūdītu un rūdītu skrūvju mikrostruktūra pilnīgi atšķiras no rūdītām un rūdītām skrūvēm, un tām ir spēcīga izturība pret aizkavētu lūzumu. Ne-rūdītām skrūvēm tiek izmantoti materiāli ar lielāku oglekļa saturu nekā rūdītām skrūvēm. Izmantojot kontrolētu dzesēšanu un termisko apstrādi sagataves stadijā, var panākt lielu laukuma samazinājumu. Pēc darba rūdīšanas caur stieples vilkšanu, turpmāka rūdīšana skrūvju formēšanas posmā nodrošina skrūves izturību. Lai gan parastās bultskrūves pēc formēšanas netiek rūdītas, tām ir jāveic zilēšana, lai novērstu iekšējo deformāciju aukstās kalšanas rezultātā. Trūkums ir tāds, ka materiāla cietība ir augstāka nekā rūdītajām skrūvēm, tādēļ tās ir ļoti grūti veidot. Pašlaik dzinējos izmantoto ne-rūdīto skrūvju izturība ir 1600 MPa, bet transportlīdzekļu virsbūvēs izmantoto nerūdīto skrūvju izturība ir sasniegusi 1400 MPa. Paredzams, ka pieprasījums pēc šīm augstas stiprības{17}}skrūvēm nākotnē pieaugs.
