Как производятся самосверлящие шурупы: полный производственный процесс

От бухты проволоки до готового шурупа

Самосверлящий шуруп начинается как бухта стальной проволоки и проходит шесть-восемь производственных этапов, прежде чем он будет готов к упаковке. Понимание этого полного процесса помогает производителям шурупов оптимизировать каждый этап — и помогает покупателям понять, что делает один шуруп лучше другого.

Это руководство описывает каждый производственный шаг, уделяя особое внимание тому, где матрицы для наконечников сверл вписываются в процесс и почему они критически важны для общего качества шурупа.

Этап 1: Волочение проволоки

Что происходит

Катанка из необработанной стали (обычно диаметром 5,5–12 мм) протягивается через серию последовательно уменьшающихся твердосплавных волок для уменьшения до целевого диаметра проволоки для производимого размера шурупа.

Ключевые параметры

Материал проволоки: SAE 1018–1022 (углеродистая сталь) или AISI 304/316 (нержавеющая сталь)
Скорость волочения: 50–200 м/мин
Обработка поверхности: фосфатное покрытие + волочильная смазка (мыло)
Допуск по диаметру: ±0,02 мм

Почему это важно для качества наконечника сверла

Постоянство диаметра проволоки напрямую влияет на постоянство наконечника сверла. Если диаметр проволоки варьируется, одна и та же матрица для наконечника сверла будет производить наконечники различной глубины и геометрии. Именно поэтому производители шурупов высокого класса задают более жёсткие допуски на проволоку, чем позволяет стандарт.

Этап 2: Холодная высадка (формирование головки)

Что происходит

Тянутая проволока подаётся в холодновысадочный автомат, который:

Отрезает проволоку до нужной длины заготовки
Осаживает (деформирует) один конец для формирования формы головки шурупа (шестигранная, цилиндрическая, дискообразная и т.д.)
Выдавливает стержень до нужного профиля

Это происходит со скоростью 100–300 штук в минуту в зависимости от размера шурупа и сложности головки.

Ключевые параметры

Допуск на длину заготовки: ±0,1 мм (критически важно — влияет на последующую глубину наконечника сверла)
Концентричность головки: в пределах 0,05 мм
Станок: 2-матричный 2-ударный (простые головки) или 3-матричный 3-ударный (сложные головки)

Почему это важно для качества наконечника сверла

Допуск на длину заготовки является единственным наиболее важным вышестоящим фактором постоянства наконечника сверла. Если заготовки различаются по длине, матрицы для формирования наконечника сверла воспринимают различные количества материала, производя непостоянную глубину стружколома.

Этап 3: Накатка резьбы

Что происходит

Заготовка с готовой головкой проходит через резьбонакатной станок, где две плоские плашки или цилиндрические ролики пластически формируют профиль резьбы на стержне. Материал не удаляется — резьба формируется путём вытеснения металла.

Ключевые параметры

Форма резьбы: по спецификации IFI или DIN для самонарезающих шурупов
Скорость накатки: 100–400 штук в минуту
Допуск по наружному диаметру резьбы: по спецификации (обычно ±0,05 мм)

Связь с наконечником сверла

Накатка резьбы обычно выполняется ДО формирования наконечника сверла, потому что:

Процесс накатки резьбы может незначительно удлинять заготовку, влияя на длину наконечника
Усилия накатки могут деформировать предварительно сформированный наконечник сверла
Обращаться с заготовками без острого наконечника сверла при накатке резьбы проще

Этап 4: Формирование наконечника сверла (здесь в игру вступают наши матрицы)

Что происходит

Это критический этап, на котором матрицы для наконечников сверл формируют самосверлящий наконечник. Заготовка с накатанной резьбой загружается в заострительный станок, и пара матриц для наконечников сверл методом холодной штамповки придаёт наконечнику желаемую геометрию.

Подробности процесса

Заготовка зажимается в цанге станка с выступающим наконечником
Две половины матрицы перемещаются и смыкаются вокруг вращающегося наконечника заготовки
Матрицы пластически деформируют металл в многожлобковую форму наконечника сверла
Матрицы отводятся, готовый шуруп выталкивается
Время цикла: 0,15–0,5 секунды на шуруп

Ключевые параметры

Пара матриц: согласованный комплект, специфичный для размера шурупа и серии L
Станок: специализированный заострительный станок (не тот же, что холодновысадочный)
Скорость: 200–400+ штук в минуту
Смазка: масло для холодной штамповки, подаваемое непрерывно

Определяющие факторы качества

На этом этапе качество шурупов зависит от:

Качества матрицы — геометрия, качество поверхности, точность размеров
Выравнивания матрицы — концентричность двух половин матрицы
Состояния станка — износ направляющих втулок, биение шпинделя
Постоянства заготовки — диаметр проволоки и длина заготовки с предыдущих этапов

Именно поэтому качество матрицы для наконечника сверла оказывает такое непропорционально большое влияние на качество готового шурупа. Геометрия матрицы напрямую переносится на каждый произведённый ею шуруп.

Этап 5: Термическая обработка

Что происходит

После формирования шурупы подвергаются термической обработке для достижения требуемого профиля твёрдости:

Поверхностное упрочнение (цементация): Создаёт твёрдый поверхностный слой (HRC 55–62) с пластичной сердцевиной (HRC 30–40)
Эта комбинация позволяет наконечнику сверла быть достаточно твёрдым для сверления стали, тогда как тело шурупа остаётся достаточно прочным для сопротивления излому при установке

Процесс

Шурупы загружаются в корзины или поддоны из проволочной сетки
Нагреваются в печи с контролируемой атмосферой (850–930°C)
Закаляются в масле
Отпускаются при 180–250°C

Критические моменты

Твёрдость сердцевины должна быть сбалансирована — слишком твёрдая, и шуруп становится хрупким; слишком мягкая — и он выходит из строя при эксплуатации
Зона наконечника сверла должна достичь достаточной поверхностной твёрдости для проникновения в целевую подложку
Перегрев может повредить геометрию наконечника сверла, которую матрицы так тщательно сформировали

Этап 6: Поверхностная обработка

Что происходит

После термической обработки шурупы получают поверхностное покрытие для защиты от коррозии и внешнего вида:

| Покрытие | Метод | Часов при солевом тумане | Типовое применение | |---------|-------|-------------------------|--------------------| | Цинкование | Электролитическое покрытие | 72–120 ч | Интерьер, лёгкие условия | | Цинк-жёлтый | Электролитическое + хромирование | 120–240 ч | Общий наружный | | Dacromet | Окунание | 500–1 000 ч | Жёсткие наружные условия | | Цинк-алюминиевые хлопья | Окунание | 720–1 500 ч | Автомобильная, морская | | Механическое цинкование | Галтовка | 200–400 ч | Тяжёлые шурупы |

Влияние на наконечник сверла

Поверхностные покрытия добавляют тонкий слой (5–25 мкм) на весь шуруп, включая наконечник сверла. Это покрытие не должно:

Заполнять геометрию стружколома (снижая производительность сверления)
Накапливаться неравномерно (вызывая смещение наконечника от центра при сверлении)
Отслаиваться при сверлении (обнажая незащищённую сталь для коррозии)

Качественное покрытие наконечника сверла требует правильного расположения на стойках и контролируемой толщины покрытия.

Этап 7: Контроль качества

Стандартные испытания

Размерный контроль (проверка калибрами, оптические измерения)
Испытания на твёрдость (поверхность и сердцевина)
Испытание производительности сверления (сверление через заданную толщину стали за заданное время)
Испытание на крутящий момент (момент завинчивания и момент разрушения)
Испытание в солевом тумане (коррозионная стойкость по спецификации)

Специфические испытания наконечника сверла

Концентричность наконечника (наконечник сверла сцентрирован по оси шурупа)
Постоянство глубины стружколома (измерение по выборке)
Визуальный контроль при увеличении (качество поверхности, симметрия)
Функциональное испытание сверлением (сверление контрольной пластины, измерение качества отверстия)

Этап 8: Упаковка и отгрузка

Готовые шурупы:

Подсчитываются (по весу или автоматическим счётчиком)
Упаковываются в картонные коробки, полиэтиленовые пакеты или сыпучие контейнеры
Маркируются с указанием спецификации шурупа, количества, номера партии и даты производства
Паллетируются и отгружаются

Полная схема технологического процесса

Катанка → Волочение → Холодная высадка → Накатка резьбы → Формирование наконечника сверла → Термическая обработка → Нанесение покрытия → Контроль → Упаковка
                                                                    ↑
                                                          МАТРИЦЫ ДЛЯ НАКОНЕЧНИКОВ СВЕРЛ
                                                          (здесь качество матриц
                                                           наиболее важно)

Почему каждый этап влияет на следующий

Процесс производства самосверлящих шурупов — это цепочка, в которой каждый этап зависит от качества предыдущего:

Плохая проволока → непостоянные заготовки → непостоянные наконечники сверл
Плохая высадка → неправильная длина заготовки → неправильная глубина стружколома
Плохое качество матрицы → плохая геометрия сверла → отказ при сверлении
Плохая термическая обработка → слишком мягкий наконечник → не может сверлить, или слишком хрупкий → наконечник ломается
Плохое покрытие → стружколом заполнен → производительность сверления снижена

Именно поэтому опытные производители шурупов относятся к каждому этапу как к критическому, а не только к финальному контролю.

О компании ZLD Precision Mold

ZLD Precision Mold специализируется на этапе 4 — матрицах для формирования наконечников сверл, которые определяют производительность каждого самосверлящего шурупа. Имея более 20 лет опыта, мы понимаем, как наши матрицы взаимодействуют с каждым другим этапом производственного процесса.

Просмотреть наши полные спецификации матриц или свяжитесь с нами для обсуждения ваших производственных требований.