Varžtai ir varžtai yra pagrindiniai mechaniniai komponentai, plačiai naudojami įvairiose pramonės šakose, tokiose kaip automobiliai, pramoninės mašinos ir statyba. Skirtingai nuo suvirinimo ir kniedijimo, didžiausia varžtų savybė yra ta, kad juos galima lengvai nuimti net priveržus ir pakartotinai priveržti{1}}.
Titano varžtų gamybos procesas
Varžtų gamybos medžiaga paprastai yra suvyniota viela. Po antrinio apdorojimo, pvz., ėsdinimo, tepimo, atkaitinimo ir vielos tempimo, varžto galvutė ir sriegiai formuojami, termiškai{1}}apdorojami ir paviršius{2}}apdorojamas šaltuoju kalimu. Priklausomai nuo gaminio tipo, kai kuriuos reikia termiškai apdoroti prieš formuojant siūlą, o kitiems - ne. Antrinį apdorojimą paprastai atlieka specializuoti darbuotojai, tačiau kartais tai atliekama varžtų gamybos įmonėje.
Varžto galvutės formavimas paprastai reiškia šalto varžto galvutės kalimo procesą, naudojant kalimo mašinas, tokias kaip stūmimo mašina arba stūmimo kaiščio mašina, vadinama "sumušimu". Šaltasis kalimas, taip pat žinomas kaip šaltasis spaudimas, reiškia apdorojimą kambario temperatūroje. Tai terminas, prieštaraujantis šiltam ir karštam apdirbimui, kai medžiaga prieš apdirbimą kaitinama. Kalimo procesas apima suvynioto plieno supjaustymą į atitinkamus ilgius ir medžiagos presavimą naudojant kelis kalimo štampus. Kalimas apima keturis etapus: suardymą, gilų tempimą, atvirkštinį ekstruziją ir apdailą. Nuliūdimas apima medžiagos išspaudimą iš vieno galo, kad ji išsiplėstų už pradinio skersmens; gilus traukimas, atvirkščiai, išspaudžia medžiagą iš vieno galo, kad susitrauktų iki mažesnio skersmens; atvirkštinis išspaudimas apima medžiagos presavimą iš vieno galo į mažesnio skersmens štampą, dėl kurio ji išspaudžiama į išorę ir kartu sukuriama skylė; apdaila apima perteklinio storio pašalinimą naudojant kalimo štampus. Priklausomai nuo gaminio formos, šie metodai gali būti naudojami atskirai arba kartu. Sudėtingesnėms formoms reikia daugiau apdorojimo etapų, kad gaminys būtų palaipsniui formuojamas, tačiau įprastus varžtus galima suformuoti tik 2–5 žingsniais.
Srieginės dalies formavimo procesas apima valcavimo formavimo mašiną, skirtą šaltai kalti ir formuoti sriegį varžto sriegio formavimo procese. Formavimo būdas yra toks pat kaip ir varžto galvutės. Sriegio forma suformuojama suspaudžiant ruošinį tarp dviejų kalimo štampų rinkinių, sukant vieną iš štampų, tuo pat metu sukant ruošinį ir formuojant jį sriegiu per plastikinį formavimą. Kalimo štampai, naudojami siūlų formavimui, vadinami "valcavimo štampai". Yra trijų tipų valcavimo staklės: plokščio kalimo štampinės valcavimo staklės, apvalios kalimo štampinės valcavimo staklės ir planetinės valcavimo formavimo mašinos. Plokščiojo kalimo štampų valcavimo formavimo mašinose naudojami du įprasti valcavimo štampai; vienas yra fiksuotas, o kitas juda pirmyn ir atgal, kad suktų ir formuotų ruošinį. Apvalaus kalimo štampų valcavimo formavimo mašinose naudojami du lygiagrečiai cilindriniai valcavimo štampai, kurie sukasi ta pačia kryptimi, kad būtų galima valyti ir formuoti ruošinį, įterptą tarp dviejų štampų. Planetinės valcavimo formavimo mašinos suspaudžia ruošinį tarp cilindrinio kalimo štampo ir vėduoklinės formos kalimo štampo, o jį valcuoja ir formuoja sukdamos cilindrinį kalimo štampą.
Varžtai, suformuoti šalto kalimo ir terminio apdorojimo būdu, paprastai gaminami iš medžiagų, kurių kietumas tinkamas plastikui apdoroti. Medžiagos, kuriose yra daug anglies arba pridedami legiravimo elementai, iš prigimties yra kietos ir sunkiai apdorojamos, todėl kai kurias jas reikia atkaitinti, kad jos suminkštėtų. Dauguma medžiagų negali atitikti reikiamo stiprumo šalto kalimo sąlygomis. Terminis apdorojimas, atliekamas po šalto kalimo, suteikia varžtui reikiamą stiprumą ir mechanines savybes ir yra pats svarbiausias varžtų gamybos etapas. Varžtai skirstomi į įvairias stiprumo klases pagal jų pritaikymą ir panaudojimą. Norint užtikrinti, kad suformuoti varžtai turėtų atitinkamas reikalingas mechanines savybes, būtinas terminis apdorojimas.
Automobilių varikliuose naudojami varžtai dažnai prilimpa prie tepalinės alyvos, todėl jie nerūdys net ir neapdorojus paviršiaus. Tačiau tai tik nedidelė varžtų dalis; dauguma jų naudojami korozinėje aplinkoje, todėl greitai rūdys be paviršiaus apdorojimo. Jei surūdiję varžtai bus neapdoroti, korozija neleis jų atsukti, o sunkiais atvejais jie gali sulūžti ir sukelti rimtų nelaimingų atsitikimų. Todėl varžtams, naudojamiems korozinėje aplinkoje, reikia apdoroti paviršių, pavyzdžiui, galvanizuoti. Varžtų paviršiaus apdorojimas gali būti plačiai suskirstytas į galvanizavimą ir dengimą. Plačiausiai naudojamas metodas yra galvanizavimas, kurio pranašumai yra maža kaina ir geras atsparumas korozijai. Kai reikalingas didesnis atsparumas korozijai nei galvanizavimas, galima naudoti lydinio galvanizavimą, pvz., cinkuotą geležį ir cinko -nikelį, arba cinko- aliuminio kompozicinę dangą.
Automobilių varžtų kūrimo kryptis
Pastaraisiais metais automobilių gamintojai reikalavo sumažinti komponentų sąnaudas, lengvesnį svorį ir didesnį stiprumą. Kartu, siekiant spręsti aplinkosaugos problemas, reikia sumažinti CO2 emisiją, o siekiant sumažinti degalų sąnaudas – iki minimumo sumažinti transporto priemonės svorį. Varžtų gamybos sąnaudose didžiąją dalį sudaro ruošinio kaina; todėl efektyviausias būdas yra sumažinti pačios medžiagos kainą. Japonijos automobilių gamintojai tiria nebrangių užsienio medžiagų naudojimą, kad sumažintų medžiagų tiekimo išlaidas. Siekdami patenkinti klientų reikalavimus, varžtų gamintojai taip pat atliko įvairius varžtų svorio mažinimo tyrimus. Kai kurios priemonės varžto svoriui sumažinti naudoja lengvus metalus, tokius kaip aliuminis arba titanas, o kiti mažina varžtų dydį. Sumažinus varžto dydį gali sumažėti svoris, tačiau jei varžto dydis sumažinamas tai pačiai stiprumo klasei, varžto priveržimo jėga sumažės dėl sumažėjusio skerspjūvio ploto.
Todėl norint užtikrinti tą patį stiprumo lygį ir sumažinti varžto dydį, varžto stiprumas turi būti padidintas. Dabartiniai viešieji standartai, tokie kaip JIS, ir pačių automobilių gamintojų standartai nustato tik varžtų, kurių stiprumo laipsnis mažesnis nei 12,9, reikalavimus. Paprastų grūdintų ir grūdintų varžtų uždelsto lūžio charakteristikos smarkiai pablogėja, kai stiprumo laipsnis viršija 12,9. Kai kuriose srityse, kuriose jau naudojami didelio stiprumo 10,9 arba 12,9 varžtai, norint sumažinti svorį sumažinus dydį, reikia naudoti varžtus, kurių stiprumo laipsnis viršija 12,9, ir taikyti metodus, siekiant pagerinti uždelsto lūžio charakteristikas. Siekiant didelio stiprumo, kai kurie grūdinti ir grūdinti varžtai pagerina uždelsto lūžio charakteristikas pridedant legiravimo elementų. Nors legiravimo elementų pridėjimas gali tam tikru mastu pagerinti uždelsto lūžio charakteristikas, didelė šių elementų kaina neišvengiamai padidina išlaidas.
Kitas būdas yra naudoti ne{0}}užgesintus ir grūdintus varžtus. Ne-užgesinti ir grūdinti varžtai po formavimo nereikalauja terminio apdorojimo; jų stiprumas visų pirma užtikrinamas darbiniu grūdinimu. Ne-užgesintų ir grūdintų varžtų mikrostruktūra visiškai skiriasi nuo grūdintų ir grūdintų varžtų, pasižyminčių dideliu atsparumu uždeltam lūžimui. Ne-grūdintuose varžtuose naudojamos medžiagos, turinčios didesnį anglies kiekį nei grūdinti varžtai. Naudojant kontroliuojamą aušinimą ir terminį apdorojimą ruošinių stadijoje, galima pasiekti didelį ploto sumažinimą. Po darbo grūdinimo per vielos tempimą, tolesnis grūdinimas varžtų formavimo etape užtikrina varžto tvirtumą. Nors įprasti varžtai po formavimo nėra grūdinami, jie turi būti pamėlinti, kad būtų pašalinta vidinė įtampa dėl šalto kalimo. Trūkumas yra tas, kad medžiagos kietumas yra didesnis nei grūdintų varžtų, todėl juos labai sunku formuoti. Šiuo metu varikliuose naudojamų ne{12}}grūdintų varžtų stiprumas yra 1 600 MPa, o transporto priemonių kėbuluose naudojamų neapdorotų varžtų stiprumas – 1 400 MPa. Tikimasi, kad šių didelio stiprumo{17}}varžtų paklausa ateityje dar padidės.
