Как делаются гайки. Способы производства

Технология производства гаек выбирается в зависимости от объема заказа и материала. При крупносерийном изготовлении стальных метизов применяют горячую ковку или холодное штампование. Если серия небольшая или единичное изготовление, то используют механическую обработку шестигранника на станках. Гайки сложной формы и из цветных металлов производят литьем.

Холодная объемная штамповка

Исходным сырьем для изготовления наиболее распространенных видов гаек является проволока-катанка, которая прошла проверку на качество и состав. Штампование производится с использованием автоматов холодной высадки, которые отличаются высокой производительностью (около 400 штук изделий в минуту). Машины оснащены штампами, которые разработаны под форму и размеры изготавливаемой гайки.

Для производства изделий применяют сплавы, которые различаются по твердости и сопротивлению деформированию:

• мягкие марки сталей — 15, 15кп, 10, 10кп, 08 и 08кп;
• сплавы средней твердости — 20, 20ХН, 20ХГ, 20Г, 20Х, 18ХГТ, 12ХН3, 15Г, 15Х и 15ХФ;
• твердые стали — 30, 35, 40, 45, 30Г, 30Х, 35Х, 40Х,40ХН, У8, У10, У10А и ШХ15.

Для снижения износа штамповочных приспособлений и усилий деформирования заготовок из углеродистых и низколегированных сталей перед штампованием они подвергаются процедуре фосфатирования — термообработке в фосфорнокислых солях железа, марганца, цинка и кадмия. При штамповке гаек из высокоуглеродистых и легированных сталей заготовки предварительно подогревают до полугорячего состояния.

Процесс получения готовой гайки

• Очистка поверхности катанки от ржавчины и окалины, промывка и фосфатирование.
• Выравнивание проволоки в специальных приспособлениях разматывания и протяжки.
• Нарезка ее на мерные отрезки с применением подвижного ножа и отрезной втулки.
• Каждый отрезок проволоки помещают в матрицу и подвергают многократным ударам с приданием металлу требуемой формы без удаления материала.
• Изготовление отверстия.
• Формирование фасок.
• Накатка резьбы на резьбонакатном станке с помощью раскатника (подобие метчика, но без стружечных канавок).

Для повышения прочностных характеристик и твердости гайка может быть подвергнута термообработке. После этой операции она проходит обработку абразивной средой в дробеструйных и галтовочных машинах для удаления заусенцев и достижения требуемой шероховатости.

На готовую гайку наносят антикоррозионное покрытие, обычно это слой цинка.

Преимущества холодной штамповки

К минусам метода холодного деформирования следует отнести высокую стоимость изготовления штампов и их настройку.

Горячая штамповка

Заготовками являются очищенные от ржавчины и окалины прутки заданной длины. В отличие от холодного способа, при горячей ковке материал нагревают до тех пор, пока он не станет пластичным. Этот метод применяют для крупных изделий или в случаях, когда требуется получить прочные и долговечные метизы.

Технологический процесс

Горячее деформирование гайки состоит из следующих основных шагов:

• Нагревание заготовки до температуры 1200 ⁰С.
• Нагретую заготовку помещают в пресс-форму и прессуют в гидравлическом автомате до получения шестигранной конфигурации с отверстием.
• После остывания до комнатной температуры в теле будущей гайки нарезают резьбу вращающимися стержнями с подачей масла в зону резания, чтобы снизить износ инструмента.
• Термообработка для приобретения гайкой необходимой твердости: нагрев до 870 ⁰С, высокоскоростное охлаждение, погружение в масло на 5 минут.

Полученное изделие в результате закалки становится твердым, но хрупким. Поэтому его выдерживают в течение часа в печи при температуре 800–870 ⁰С.

Преимущества горячей штамповки

К недостаткам способа относится высокая энергоемкость процесса и сложность оборудования. Необходим контроль охлаждения полученных изделий, чтобы предотвратить образование трещин и деформаций.

Механическая обработка

В случаях, когда требуются гайки прецизионной точности или материал не подходит для холодной штамповки или горячей ковки, а также при единичном или мелкосерийном производстве применяется механическая обработка на металлорежущих станках. Процесс состоит в удалении с заготовки металла на токарных, фрезерных и сверлильных станках для получения изделия с требуемой формой и размерами. Часто для этих целей используют станки с ЧПУ, которые позволяют достигнуть высокой точности и воспроизводить сложные конфигурации.

Преимуществом механической обработки является возможность получения гаек из любого материала и любых размеров, а также высокого уровня точности (при использовании оборудования с ЧПУ).

Однако имеются и недостатки: низкая производительность по сравнению с методами формования, особенно при крупносерийном производстве, а также меньший коэффициент использования металла из-за образования стружки.

Литье

Данный метод незаменим при изготовлении больших и сложных гаек, а также если они изготавливаются из цветных металлов (алюминий, латунь и т. д.). Расплавленный материал заливается в форму, что дает готовый крепеж, требующий минимальной обработки.

Преимущества литья состоят в возможности получения изделий сложной формы, которые трудно изготовить другими методами. Однако литые гайки уступают по прочности, точности и шероховатости поверхности моделям, которые получены механической обработкой, и может потребоваться их доводка до требуемых параметров.

Контроль качества и маркировка

Заключительным этапом изготовления гайки независимо от способа производства является контроль качества. Так как она относится к крепежным изделиям, производят проверку на соответствие размеров и формы стандартам, испытание ее пробной нагрузкой на твердость, оценивают качество покрытия.

На поверхности цифрой наносят класс прочности гайки, а если резьба левая, то также добавляют стрелку. Цифра обозначает сотую долю прочности, которую выдерживает на растяжение крепежное изделие. Например, если указана цифра 5, то его предельная прочность составляет 5 х 100 = 500 МПа, и оно может использоваться в паре с болтом или шпилькой классов прочности 5.8 и выше.

ООО «КЕРН» специализируется на производстве крепежных изделий широкой номенклатуры и в любом требуемом объеме. В нашем арсенале станочный парк для крупносерийного изготовления методами холодной высадки и горячей ковки, а также литьем и механической обработкой. Данный набор оборудования повышает гибкость в решении вопросов оперативной поставки крепежа, изготавливаемого в соответствии с государственными стандартами или по чертежам заказчика.