Die derzeitige Herstellung von Verbindungselementen umfasst sechs Kernprozesse, die jeweils unter Berücksichtigung spezifischer Materialien, Leistungsanforderungen und Kostenüberlegungen entwickelt wurden:
Kaltstauchprozess
Kaltstauchen ist das am weitesten verbreitete Umformverfahren bei der Herstellung von Verbindungselementen. Dabei werden Hochdruckdüsen verwendet, um Metalldrähte (z. B. Kohlenstoffstahl, Edelstahl oder Aluminiumlegierung) bei Raumtemperatur in Grundformen wie Schrauben und Muttern zu extrudieren. Die Hauptvorteile dieses Prozesses sind hohe Effizienz und hervorragende Materialausnutzung; Ein einziger Umformvorgang kann den Bedarf an anschließender Bearbeitung (Schneiden) um 30–50 % reduzieren und gleichzeitig eine Maßgenauigkeit von ±0,05 mm erreichen. Zu den typischen Anwendungen gehören Schrauben für Automobilmotoren und hoch-feste Konstruktionsmuttern-Komponenten, die eine außergewöhnliche Festigkeit und Beständigkeit erfordern. Zu den wichtigsten technischen Aspekten gehören:
- Matrizendesign: Optimierung der Matrizenhohlraumwinkel basierend auf der Duktilität des Materials, um Risse zu verhindern;
- Schmierung: Verwendung von Schmiermitteln auf Graphit- oder Wasserbasis-, um den Reibungskoeffizienten zu verringern und die Lebensdauer der Matrize zu verlängern;
- Glühen: Durchführen eines sphäroidisierenden Glühens nach dem Kaltstauchen, um innere Spannungen abzubauen und die Bearbeitbarkeit für die nachfolgende Verarbeitung zu verbessern.
Warmschmiedeprozess
Bei großformatigen oder hochfesten Verbindungselementen (z. B. Turmschrauben von Windkraftanlagen und Brückenverbindern) umfasst der Warmschmiedeprozess das Erhitzen des Metalls über seine Rekristallisationstemperatur (typischerweise 800–1200 Grad) und das Ausüben von Druck über eine Schmiedepresse, um eine plastische Verformung herbeizuführen. Zu den Hauptvorteilen gehört die Möglichkeit, komplexe Querschnittsformen herzustellen und eine hohe Materialdichte zu erreichen, was zu einer um 15–20 % höheren Zugfestigkeit als bei kaltgeformten Teilen führt. Zu den kritischen Kontrollpunkten gehören:
- Temperaturkontrolle: Eine strenge Überwachung der Heiztemperatur und der Haltezeit ist erforderlich, um eine übermäßige Bildung von Oxidablagerungen oder eine Kornvergröberung zu verhindern.
- Schmiedeverhältnis: Um einen kontinuierlichen Metallkornfluss zu gewährleisten, ist typischerweise ein Gesamtverformungsverhältnis von größer oder gleich 3 erforderlich.
- Nachbearbeitung: Eine Härteanpassung durch Normalisieren oder Abschrecken und Anlassen ist erforderlich, um den Standard-HRC-Bereich von 28–38 einzuhalten.
Wendevorgang
Obwohl weniger effizient als das Kaltstauchen, bleibt der Drehprozess für die Herstellung speziell geformter Verbindungselemente (z. B. nicht-Standardschrauben und Bohrstifte) unverzichtbar. Dabei wird das Werkstück auf einer CNC-Drehmaschine gedreht und mit einem Schneidwerkzeug überschüssiges Material entfernt. Zu den wichtigsten technischen Merkmalen gehören:
- Hohe Präzision: Erreicht die Toleranzklassen IT5–IT7 und eignet sich daher für Präzisionsinstrumentenanschlüsse;
- Breite Materialanpassungsfähigkeit: Kann Materialien verarbeiten, die durch Kaltstauchen schwer zu formen sind, wie z. B. Kupfer- und Titanlegierungen;
Stempelprozess
Dieses Verfahren wird hauptsächlich zur Herstellung flacher Verbindungselemente wie Unterlegscheiben und Federscheiben verwendet und verwendet eine Kraftpresse, um eine Matrize anzutreiben, die Vorgänge wie Stanzen und Biegen von Metallblechen ausführt. Seine Hauptvorteile sind die hohe -Produktionsgeschwindigkeit (Hunderte von Teilen pro Minute möglich) und niedrige Kosten; Folgende Faktoren erfordern jedoch Aufmerksamkeit:
- „Matrizenverschleiß“: Stempel und Matrizen müssen regelmäßig ausgetauscht werden, um übermäßige Grate zu vermeiden;
- Materialauswahl: Stahlbleche mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und guter Duktilität, wie Q235 oder SPCC, werden bevorzugt;
- Oberflächenbehandlung: Nach-Prägebehandlungen-wie Galvanisieren oder Schwärzen-sind erforderlich, um Rost und Korrosion zu verhindern.
Gewindewalzprozess
Das Gewinderollverfahren wird zum Gewindeschneiden von Bolzen und Schrauben verwendet und erzeugt durch die Rotationskompression von zwei oder drei Rollbacken Gewinde auf der Werkstückoberfläche. Zu den Vorteilen gegenüber dem Gewindeschneiden zählen:
- „Erhöhte Festigkeit“: Kaltverfestigung erhöht die Scherfestigkeit der Gewinde um 20–30 %;
- „Oberflächenqualität“: Die Oberflächenrauheit des Gewindes kann Ra 0,8 μm erreichen, wodurch der Reibungsverlust reduziert wird.
- „Materialeinsparungen“: Es fallen keine Späne an, was zu einer Materialausnutzung von nahezu 100 % führt.
Oberflächenbehandlungsprozesse
Die Korrosionsbeständigkeit und die ästhetische Qualität von Verbindungselementen hängen von der Oberflächenbehandlung ab; Zu den gängigen Prozessen gehören:
- Elektro-Galvanisierung: Kostengünstig, für Innenräume geeignet, mit einer typischen Dicke von 5–12 μm;
- „Dacromet“: Kein Risiko einer Wasserstoffversprödung, hält 500–1.000 Stunden Salzsprühtest stand und wird häufig für Fahrwerkskomponenten von Kraftfahrzeugen verwendet;
- Zink-Diffusionsbeschichtung: Bildet durch Diffusion eine Zink-Eisen-Legierungsschicht auf der Stahloberfläche und bietet eine drei- bis fünffache Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zur galvanischen Verzinkung;
- Spritzen: Zum Beispiel Polyester-Pulverbeschichtung, die für dekorative Schrauben in der Architektur verwendet wird, um eine breite Palette von Farboptionen bereitzustellen.