Bolter og skruer er de mest grunnleggende mekaniske komponentene, mye brukt i ulike bransjer som biler, industrimaskiner og konstruksjon. I motsetning til sveising og nagling, er den største egenskapen til bolter at de enkelt kan fjernes selv etter tiltrekking og kan gjenbrukes ved å-trekke til på nytt.
Produksjonsprosess for titanbolter
Produksjonsmaterialet for bolter er vanligvis kveilet ledning. Etter sekundær prosessering som beising, smøring, gløding og trådtrekking, formes bolthodet og gjengene, varme-behandles og overflate-behandles med kaldsmiing. Avhengig av produkttype krever noen varmebehandling før trådforming, mens andre ikke. Sekundær prosessering utføres vanligvis av spesialisert personell, men noen ganger gjøres det i boltproduksjonsanlegget.
Formingen av boltehodet refererer generelt til prosessen med kaldsmiing av bolthodet ved bruk av smimaskiner som en støtmaskin eller en skyvestiftmaskin, kalt "støtende". Kaldsmiing, også kjent som kaldpressing, refererer til bearbeiding ved romtemperatur. Det er et begrep som står i kontrast til varm og varm arbeid, hvor materialet varmes opp før bearbeiding. Smiingsprosessen går ut på å kutte kveilet stål i passende lengder og deretter presse materialet ved hjelp av flere smiedyser. Smiing inkluderer fire trinn: opprydding, dyptrekking, omvendt ekstrudering og etterbehandling. Upsetting innebærer å klemme materialet fra den ene enden for å utvide det utover dets opprinnelige diameter; dyptrekking, omvendt, klemmer materialet fra den ene enden for å krympe det til en mindre diameter; omvendt ekstrudering innebærer å presse materialet fra den ene enden inn i en dyse med mindre diameter, noe som får det til å bli ekstrudert utover samtidig som det skapes et hull; etterbehandling innebærer å fjerne overflødig tykkelse ved hjelp av en smidyse. Avhengig av formen på produktet kan disse metodene brukes separat eller i kombinasjon. Mer komplekse former krever flere prosesstrinn for gradvis å forme produktet, men vanlige bolter kan formes i bare 2-5 trinn.
Formingsprosessen av den gjengede delen involverer bruk av en rulleformingsmaskin for å kaldsmi og forme gjengen i boltgjengeformingsprosessen. Formingsmetoden er den samme som for bolthodet. Gjengeformen dannes ved å klemme fast emnet mellom to sett med smidyser, rotere en av matrisene samtidig som emnet roteres, og forme det til en tråd gjennom plastforming. Smiedysene som brukes til trådforming kalles "rullende formingsformer". Det er tre typer rulleformingsmaskiner: flate smiformingsmaskiner, rulleformingsmaskiner for rundsmiing, og planetariske rulleformingsmaskiner. Flate smiingsformingsmaskiner bruker to vanlige rulleformingsformer; den ene er fast mens den andre beveger seg frem og tilbake for å rulle og forme emnet. Rullformingsmaskiner for rundsmiing bruker to parallelle sylindriske rulleformingsformer som roterer i samme retning for å rulle og forme emnet som er klemt mellom de to formene. Planetariske rulleformingsmaskiner klemmer emnet mellom en sylindrisk smiform og en vifteformet smiform, og ruller og former den ved å rotere den sylindriske smiformen.
Bolter dannet ved kaldsmiing og varmebehandling er vanligvis laget av materialer med hardhet som er egnet for plastbehandling. Materialer med høyt karboninnhold eller tilsatte legeringselementer er iboende harde og vanskelige å behandle, derfor krever noen utglødning for å myke dem. De fleste materialer kan ikke oppfylle den nødvendige styrken under kalde smiingsforhold. Varmebehandling, utført etter kaldsmiing, gir den nødvendige styrke og mekaniske egenskaper til bolten og er det mest avgjørende trinnet i boltproduksjonen. Bolter er klassifisert i ulike styrkegrader i henhold til deres bruk og bruk. Varmebehandling er nødvendig for å sikre at de formede boltene har sine respektive nødvendige mekaniske egenskaper.
Bolter som brukes i bilmotorer fester seg ofte til smøreolje, så de vil ikke ruste selv uten overflatebehandling. Dette er imidlertid bare en liten del av boltene; de fleste brukes i etsende miljøer, og vil derfor ruste raskt uten overflatebehandling. Hvis rustne bolter blir stående ubehandlet, vil korrosjon forhindre at de skrus ut, og i alvorlige tilfeller kan de gå i stykker og føre til alvorlige ulykker. Derfor krever bolter som brukes i etsende miljøer overflatebehandlinger som galvanisering. Boltoverflatebehandlinger kan grovt deles inn i galvanisering og belegg. Den mest brukte metoden er galvanisering, som har fordelene med lav pris og god korrosjonsbestandighet. Når det kreves høyere korrosjonsmotstand enn galvanisering, kan legeringsgalvanisering som galvanisert jern og sink-nikkel brukes, eller et sink-aluminiumskomposittbelegg kan påføres.
Utviklingsretning for bilbolter
De siste årene har bilprodusentene krevd reduserte komponentkostnader, lettere vekt og høyere styrke. Samtidig, for å løse miljøproblemer, må CO2-utslippene reduseres, og for å redusere drivstofforbruket må kjøretøyets vekt minimeres. I boltproduksjonskostnader utgjør kostnaden for emnet en stor del; derfor er den mest effektive metoden å redusere kostnadene for selve materialet. Japanske bilprodusenter forsker på bruken av rimelige utenlandske materialer for å redusere materialforsyningskostnadene. For å møte kundenes krav har boltprodusenter også utført ulike studier på reduksjon av boltvekt. Som tiltak for å redusere boltvekten bruker noen lette metaller som aluminium eller titan, mens andre reduserer boltstørrelsen. Selv om reduksjon av boltstørrelse kan redusere vekten, vil boltens tiltrekkingskraft reduseres på grunn av det reduserte-tverrsnittsarealet hvis boltstørrelsen reduseres for samme styrkegrad.
For å sikre samme styrke og samtidig redusere boltstørrelsen, må boltens styrke økes. Gjeldende offentlige standarder som JIS og bilprodusentenes egne standarder spesifiserer kun krav til bolter med styrkegrad under 12,9. For vanlige herdede og herdede bolter forringes de forsinkede bruddegenskapene drastisk når styrkegraden overstiger 12,9. I noen applikasjoner der høy-bolter på 10,9 eller 12,9 allerede er i bruk, krever vektreduksjon gjennom størrelsesreduksjon bruk av bolter med en styrkegrad som overstiger 12,9 og bruk av metoder for å forbedre forsinkede bruddegenskaper. For å oppnå høy styrke, forbedrer noen herdede og herdede bolter forsinkede bruddegenskaper ved å legge til legeringselementer. Mens tilsetning av legeringselementer til en viss grad kan forbedre forsinkede bruddegenskaper, øker den høye prisen på disse elementene uunngåelig kostnadene.
En annen tilnærming er å bruke ikke-herdede og herdede bolter. Ikke-herdede og herdede bolter krever ikke varmebehandling etter forming; deres styrke er først og fremst sikret gjennom arbeidsherding. Mikrostrukturen til ikke-herdede og herdede bolter er helt forskjellig fra den for herdede og herdede bolter, og viser sterk motstand mot forsinket brudd. Ikke-herdede bolter bruker materialer med høyere karboninnhold enn herdede bolter. Gjennom kontrollert kjøling og varmebehandling under emnestadiet kan en høy arealreduksjon oppnås. Etter arbeidsherding gjennom trådtrekking, sikrer ytterligere arbeidsherding under boltformingsstadiet boltens styrke. Selv om vanlige bolter ikke er herdet etter forming, må de gjennomgå blåsing for å eliminere indre belastninger gjennom kald smiing. Ulempen er at materialets hardhet er høyere enn herdede bolter, noe som gjør dem svært vanskelige å forme. For øyeblikket er styrken på ikke-herdede bolter som brukes i motorer, 1600 MPa, og styrken til ikke-herdede bolter som brukes i kjøretøykarosserier, har nådd 1400 MPa. Det forventes at etterspørselen etter disse-høystyrkeboltene vil øke ytterligere i fremtiden.
