Термическая обработка крепежа

Заданные в технической документации требования к механическим свойствам крепежных изделий зачастую требуют улучшения стандартных характеристик конструктивных материалов, особенно в плане прочности и повышенного разрывного усилия. В процессе эксплуатации болты, винты, саморезы, шпильки, гайки, применяемые для крепежа и сборки материалов, элементов металлоконструкций, оборудования, машин, коммуникаций постоянно подвергаются воздействию внешних сил, которые способны сжимать, растягивать и деформировать метизы. Для нивелирования рисков ускоренного износа и разрушения крепежных изделий применяется термическая обработка металлов (термообработка).

Особенности термообработки крепежа

Термическая обработка крепежных изделий позволяет изменить структуру конструктивного материала для достижения технологических норм без изменения химического состава стали, сплава, цветного металла. Чаще всего обработке температурой (до +1300С) поддается углеродистая или легированная сталь, что позволяет изготавливать крепеж высокого класса прочности. В зависимости от поставленных технологических задач (укрепление, придания однородности или размягчения металла для упрощения обработки) процесс термического воздействия может применяться на начальном, промежуточном или конечном этапах изготовления крепежа. Общим для всех видов термического воздействия являются:

• нагрев метиза до предусмотренной температуры;
• поддержание в течение определенного времени достигнутых температурных значений;
• охлаждение крепежного изделия до нормальной температуры с точно заданной скоростью.

Каждый металл или сплав имеет свои оптимальные показатели температуры и времени термообработки, что и позволяет реализовывать различные виды термической обработки.

Виды термической обработки крепежных изделий

Необходимые механические свойства прочности металлических изделий, которые должны успешно противостоять ускоренным или постепенным внешним воздействиям следующими видами термообработки:

• отжиг;
• закалка;
• отпуск;
• нормализация.

Отжиг – нагрев металла до нужной температуры с дальнейшим медленным охлаждением материала в печи. Для большинства резьбового крепежа из углеродистых и легированных сталей, которые поддаются термообработке, необходим их корректный предварительный нагрев, чтобы не деформировать острые кромки. Для этого процесс нагревания осуществляется в воздушной, масляной, соляной или щелочной среде. Может применяться синтетический шлак. Зная точные значения температур, при которых в металле происходят нужные превращения (критические температуры термообработки), можно придать изделию требуемые технологические параметры. Именно технология отжига позволяет устранить недостатки неравномерного предварительного нагрева метизов, добиться однородности металла.

Закалка – позволяет сделать метиз тверже за счет термического воздействия температурой выше критического значения. Это приводит к перекристаллизации металла и получению неравновесной структуры. Чтобы закрепить полученный результат, применяется быстрое охлаждение. Повторение нескольких процедур закалки позволяет избавить крепежное изделие от излишней пластичности и гибкости.

Отпуск – сохраняет прочностные показатели закаленной стали и сплавов, при этом снимает остаточные напряжения в металле и снижает его хрупкость. Этот вид термической обработки выполняется при нагреве материала до температуры ниже нижней критической точки. В зависимости от значения температуры выделяют низкий, средний и высокий отпуск, которые приспосабливают металл к различным типам нагрузок.

Нормализация – процесс во многом идентичный отжигу. Главное отличие этой термической обработки крепежных изделий состоит в том, что метизы охлаждаются спокойным воздухом. Это позволяет повысить твердость и прочность крепежа, снять внутреннее напряжение металла и лучше подготовить его к этапу закалки.