Завртњи и завртњи су најосновније механичке компоненте, које се широко користе у различитим индустријама као што су аутомобили, индустријске машине и грађевинарство. За разлику од заваривања и закивања, највећа карактеристика завртња је да се могу лако уклонити чак и након затезања и да се могу поново користити-затезањем.
Процес производње титанијумских вијака
Материјал за производњу вијака је обично намотана жица. Након секундарне обраде, као што је кисељење, подмазивање, жарење и извлачење жице, глава завртња и навој се формирају, термички-третирају и површински-обрађују помоћу хладног ковања. У зависности од врсте производа, неки захтевају термичку обраду пре формирања навоја, док други не. Секундарну обраду углавном обавља специјализовано особље, али се понекад ради у фабрици за производњу вијака.
Формирање главе завртња се генерално односи на процес хладног ковања главе завртња коришћењем машина за ковање као што је машина за узнемиравање или машина за потискивање, која се назива "узбуђивање". Хладно ковање, познато и као хладно пресовање, односи се на обраду на собној температури. То је израз у супротности са топлом и топлом обрадом, где се материјал загрева пре обраде. Процес ковања укључује сечење намотаног челика на одговарајуће дужине, а затим пресовање материјала помоћу неколико калупа за ковање. Ковање укључује четири корака: узнемиравање, дубоко извлачење, обрнуто екструдирање и завршну обраду. Узнемиравање укључује стискање материјала са једног краја да би се проширио изнад његовог првобитног пречника; дубоко извлачење, напротив, стисне материјал са једног краја да би се скупио на мањи пречник; обрнуто екструдирање подразумева утискивање материјала са једног краја у матрицу мањег пречника, што доводи до истискивања према споља док се истовремено ствара рупа; завршна обрада укључује уклањање вишка дебљине помоћу калупа за ковање. У зависности од облика производа, ове методе се могу користити одвојено или у комбинацији. Сложенији облици захтевају више корака обраде за постепено обликовање производа, али обични вијци се могу формирати у само 2-5 корака.
Процес формирања дела са навојем укључује коришћење машине за формирање ваљањем за хладно ковање и обликовање навоја у процесу формирања навоја вијака. Метода формирања је иста као и за главу завртња. Облик навоја се формира стезањем бланка између два сета калупа за ковање, ротирањем једне од калупа уз истовремено ротирање бланка и обликовањем у навој кроз пластично обликовање. Матрице за ковање које се користе за обликовање навоја називају се "матрице за ваљање". Постоје три типа машина за обликовање ваљањем: машине за равно ковање, машине за ваљање за округло ковање и машине за планетарно ваљање. Машине за ваљање равног ковања користе две обичне калупе за ваљање; један је фиксиран док се други помера напред-назад да би котрљао и обликовало бланко. Машине за ваљање округлог ковања користе две паралелне цилиндричне калупе за ваљање које се ротирају у истом смеру да би ваљале и обликовале бланко у сендвичу између две матрице. Машине за планетарно ваљање стежу затвор између цилиндричног калупа за ковање и калупа за ковање у облику вентилатора- и ваљају га и обликују ротацијом цилиндричне матрице за ковање.
Завртњи формирани хладним ковањем и топлотном обрадом углавном се израђују од материјала са тврдоћом погодним за пластичну обраду. Материјали са високим садржајем угљеника или додатим легирајућим елементима су сами по себи тврди и тешки за обраду, стога је некима потребно жарење да би се омекшали. Већина материјала не може задовољити потребну чврстоћу у условима хладног ковања. Термичка обрада, изведена након хладног ковања, даје завртњу потребну чврстоћу и механичка својства и представља најважнији корак у производњи вијака. Вијци су класификовани у различите степене чврстоће према њиховој примени и употреби. Термичка обрада је неопходна да би се обезбедило да формирани завртњи поседују одговарајућа потребна механичка својства.
Завртњи који се користе у аутомобилским моторима често се лепе за уље за подмазивање, тако да неће рђати чак ни без површинске обраде. Међутим, ово је само мали део вијака; већина се користи у корозивним срединама и стога ће брзо зарђати без површинске обраде. Ако зарђали завртњи не буду третирани, корозија ће спречити њихово одвртање, ау тешким случајевима могу се поломити, што ће довести до озбиљних несрећа. Због тога, завртњи који се користе у корозивним срединама захтевају површинску обраду као што је галванизација. Површински третмани вијака могу се широко поделити на галванизацију и премазивање. Најраспрострањенија метода је галванизација, која има предности ниске цене и добре отпорности на корозију. Када је потребна већа отпорност на корозију од галванизације, може се користити галванизација од легуре као што су поцинковано гвожђе и цинк-никл, или се може применити композитни премаз од цинка-алуминијума.
Правац развоја аутомобилских вијака
Последњих година, произвођачи аутомобила су захтевали смањење трошкова компоненти, мању тежину и већу снагу. Истовремено, да би се решили проблеми животне средине, емисије ЦО2 морају бити смањене, а да би се смањила потрошња горива, тежина возила мора бити сведена на минимум. У трошковима производње вијака, трошак бланка чини већи део; стога је најефикаснији метод смањење трошкова самог материјала. Јапански произвођачи аутомобила истражују употребу јефтиних иностраних материјала за смањење трошкова набавке материјала. Да би испунили захтеве купаца, произвођачи вијака су такође спровели различите студије о смањењу тежине вијака. Као мере за смањење тежине вијака, неки користе лагане метале као што су алуминијум или титанијум, док други смањују величину вијака. Иако смањење величине завртња може да смањи тежину, ако се величина завртња смањи за исти степен чврстоће, сила затезања завртња ће се смањити због смањене површине попречног пресека.
Стога, да би се обезбедио исти ниво чврстоће уз смањење величине завртња, снага завртња се мора повећати. Тренутни јавни стандарди као што су ЈИС и сопствени стандарди произвођача аутомобила наводе само захтеве за вијке са степеном чврстоће испод 12,9. За обичне каљене и каљене вијке, карактеристике одложеног лома се драстично погоршавају када степен чврстоће пређе 12,9. У неким апликацијама у којима се већ користе вијци високе{3}}врсте од 10,9 или 12,9, постизање смањења тежине кроз смањење величине захтева коришћење вијака са степеном чврстоће преко 12,9 и коришћење метода за побољшање карактеристика одложеног лома. Да би се постигла висока чврстоћа, неки каљени и каљени вијци побољшавају карактеристике одложеног лома додавањем легирајућих елемената. Док додавање легирајућих елемената може донекле побољшати карактеристике одложеног лома, висока цена ових елемената неизбежно повећава трошкове.
Други приступ је коришћење завртња који нису{0}}каљени и каљени. Не-каљени и каљени вијци не захтевају термичку обраду након формирања; њихова снага се првенствено обезбеђује радним каљењем. Микроструктура не-каљених и каљених вијака је потпуно другачија од оне код каљених и каљених вијака, показујући јаку отпорност на одложено ломљење. Не-завртњи користе материјале са већим садржајем угљеника од каљених вијака. Кроз контролисано хлађење и топлотну обраду током фазе гредице, може се постићи велика редукција површине. Након радног очвршћавања кроз извлачење жице, даље радно каљење током фазе формирања завртња обезбеђује чврстоћу завртња. Иако се обични вијци не каљу након формирања, они морају бити подвргнути плављењу да би се елиминисало унутрашње напрезање кроз хладно ковање. Недостатак је што је тврдоћа материјала већа од каљених вијака, што их чини веома тешким за формирање. Тренутно је снага не-завртња који се користе у моторима 1600 МПа, а снага не{14}}завртња који се користе у каросерији возила достигла је 1400 МПа. Очекује се да ће се потражња за овим{17}завртњима високе чврстоће још више повећати у будућности.
