Poldid ja kruvid on kõige elementaarsemad mehaanilised komponendid, mida kasutatakse laialdaselt erinevates tööstusharudes, nagu autod, tööstusmasinad ja ehitus. Erinevalt keevitamisest ja neetimisest on poltide suurim omadus see, et neid saab hõlpsasti eemaldada ka pärast pingutamist ja neid saab uuesti pingutades uuesti-kasutada.
Titaanpoltide tootmisprotsess
Poltide valmistamise materjal on tavaliselt keritud traat. Pärast sekundaarset töötlemist, nagu peitsimine, määrimine, lõõmutamine ja traadi tõmbamine, vormitakse poldipea ja keermed, neid kuum{1}}töödeldakse ja pinda-töödeldakse külmsepistamise abil. Olenevalt tootetüübist vajavad mõned enne niidi moodustamist kuumtöötlust, teised aga mitte. Sekundaarset töötlemist teostavad tavaliselt spetsialiseerunud töötajad, kuid mõnikord tehakse seda poltide tootmistehases.
Poldipea vormimine viitab üldiselt poldipea külmsepistamise protsessile, kasutades sepistamismasinaid, nagu pöördemasin või tõukurtihvti masin, mida nimetatakse segamiseks. Külm sepistamine, tuntud ka kui külmpressimine, viitab töötlemisele toatemperatuuril. See on termin, mis vastandub sooja- ja kuumtöötlemisele, kus materjali kuumutatakse enne töötlemist. Sepistamisprotsess hõlmab rullitud terase lõikamist sobivateks pikkusteks ja seejärel materjali pressimist mitme sepistamisvormi abil. Sepistamine koosneb neljast etapist: häirimine, sügavtõmbamine, vastupidine ekstrusioon ja viimistlemine. Ärritamine hõlmab materjali pigistamist ühest otsast, et laiendada seda algsest läbimõõdust kaugemale; sügavtõmbamine, vastupidi, pigistab materjali ühest otsast, et kahandada seda väiksema läbimõõduga; pöördekstrusioon hõlmab materjali pressimist ühest otsast väiksema läbimõõduga matriitsisse, mille tulemusena pressitakse see väljapoole, luues samal ajal augu; viimistlus hõlmab liigse paksuse eemaldamist sepistamisvormi abil. Olenevalt toote kujust saab neid meetodeid kasutada eraldi või kombineeritult. Keerulisemate kujundite puhul on toote järkjärguliseks vormimiseks vaja rohkem töötlemisetappe, kuid tavalisi polte saab vormida vaid 2-5 sammuga.
Keermestatud osa vormimisprotsess hõlmab valtsimismasina kasutamist, et poltkeerme vormimisprotsessis niidi külm sepistada ja vormida. Vormimismeetod on sama, mis poldipea puhul. Keerme kuju moodustatakse tooriku kinnitamisel kahe sepistamisvormide komplekti vahele, ühe stantsi pööramisega, samal ajal tooriku pöörlemisega, ja vormides see plastilise vormimise kaudu niidiks. Keerme vormimiseks kasutatavaid sepistamisstantse nimetatakse "valtsimisvormideks". Valtsimisvormimismasinaid on kolme tüüpi: tasapinnalised sepistamisvormimismasinad, ümmargused sepistamisvormimismasinad ja planetaarvaltsimismasinad. Lamedad sepistamisstantsid valtsimisvormimismasinad kasutavad kahte tavalist valtsimisvormimisvormi; üks on fikseeritud, samal ajal kui teine liigub tooriku rullimiseks ja vormimiseks edasi-tagasi. Ümmarguse sepistamise stantsivaltsimise vormimismasinad kasutavad kahe stantsi vahele jääva tooriku rullimiseks ja vormimiseks kahte paralleelset silindrilist valtsimisvormimisvormi, mis pöörlevad samas suunas. Planetaarsed valtsimisvormimismasinad kinnitavad tooriku silindrilise sepisvormi ja lehvikukujulise sepisvormi vahele ning rullivad ja vormivad seda silindrilise sepistamisvormi pööramise teel.
Külmsepistamise ja kuumtöötlemise teel moodustatud poldid valmistatakse üldjuhul plasti töötlemiseks sobiva kõvadusega materjalidest. Kõrge süsinikusisaldusega või legeerelementidega materjalid on oma olemuselt kõvad ja raskesti töödeldavad, seetõttu tuleb mõnda neist pehmendada. Enamik materjale ei suuda külma sepistamise tingimustes nõutavat tugevust täita. Kuumtöötlus, mida teostatakse pärast külmsepistamist, annab poldile vajaliku tugevuse ja mehaanilised omadused ning on poldi valmistamise kõige olulisem samm. Poldid liigitatakse nende kasutusala ja kasutuse järgi erinevatesse tugevusklassidesse. Kuumtöötlemine on vajalik, et tagada vormitud poltide vastavad nõutavad mehaanilised omadused.
Automootorites kasutatavad poldid kleepuvad sageli määrdeõli külge, nii et need ei roosteta isegi ilma pinnatöötluseta. See on siiski vaid väike osa poltidest; enamikku kasutatakse söövitavas keskkonnas ja seetõttu roostetavad kiiresti ilma pinnatöötluseta. Kui roostetanud poldid jäetakse töötlemata, takistab korrosioon nende lahtikeeramist ja rasketel juhtudel võivad need puruneda, põhjustades tõsiseid õnnetusi. Seetõttu vajavad söövitavas keskkonnas kasutatavad poldid pinnatöötlust, näiteks galvaniseerimist. Poltide pinnatöötlused võib laias laastus jagada galvaniseerimiseks ja katmiseks. Kõige laialdasemalt kasutatav meetod on galvaniseerimine, mille eeliseks on madal hind ja hea korrosioonikindlus. Kui on vaja suuremat korrosioonikindlust kui galvaniseerimisel, võib kasutada sulamiga galvaniseerimist, nagu tsingitud raud ja tsink{6}}nikkel, või kasutada tsink-alumiiniumkomposiitkatet.
Autopoltide arendussuund
Viimastel aastatel on autotootjad nõudnud komponentide kulude vähendamist, kergemat kaalu ja suuremat tugevust. Samal ajal tuleb keskkonnaprobleemide lahendamiseks vähendada CO2 heitkoguseid ja kütusekulu vähendamiseks minimeerida sõiduki massi. Poldi tootmiskuludes moodustab tooriku maksumus suurema osa; seetõttu on kõige tõhusam meetod materjali enda maksumuse vähendamine. Jaapani autotootjad uurivad materjalide tarnekulude vähendamiseks odavate välismaiste materjalide kasutamist. Klientide nõudmiste täitmiseks on polditootjad läbi viinud ka erinevaid poltide kaalu vähendamise uuringuid. Poldi kaalu vähendamise meetmetena kasutavad mõned kerged metallid, nagu alumiinium või titaan, samas kui teised vähendavad poldi suurust. Kuigi poldi suuruse vähendamine võib kaalu vähendada, siis kui poldi suurust sama tugevusklassi puhul vähendatakse, väheneb poldi pingutusjõud ristlõikepindala vähenemise tõttu.
Seetõttu tuleb poldi tugevust suurendada, et tagada sama tugevuse tase, vähendades samal ajal poldi suurust. Praegused avalikud standardid, nagu JIS ja autotootjate enda standardid, määratlevad nõuded ainult poltidele, mille tugevusaste on alla 12,9. Tavaliste karastatud ja karastatud poltide puhul halvenevad viivitatud purunemisomadused drastiliselt, kui tugevusaste ületab 12,9. Mõnes rakenduses, kus juba kasutatakse suure -tugevusega polte 10,9 või 12,9, on kaalu vähendamiseks mõõtmete vähendamise kaudu vaja kasutada polte, mille tugevusaste on üle 12,9, ja meetodite kasutamist viivitatud purunemisomaduste parandamiseks. Suure tugevuse saavutamiseks parandavad mõned karastatud ja karastatud poldid viivitatud purunemisomadusi, lisades legeerelemente. Kuigi legeerelementide lisamine võib teatud määral parandada viivitatud purunemisomadusi, suurendab nende elementide kõrge hind paratamatult kulusid.
Teine võimalus on kasutada mitte{0}}karastatud ja karastatud polte. Mitte-karastatud ja karastatud poldid ei vaja pärast vormimist kuumtöötlust; nende tugevus tagatakse eelkõige töökarastusega. Karastatud ja karastatud poltide mikrostruktuur erineb täielikult karastatud ja karastatud poltide mikrostruktuur, millel on tugev vastupidavus hilinenud murdumisele. Mitte-karastatud poltide puhul kasutatakse materjale, mille süsinikusisaldus on suurem kui karastatud poltide puhul. Toorikute valmistamise etapis kontrollitud jahutamise ja kuumtöötlemise abil on võimalik pindala oluliselt vähendada. Pärast traadi tõmbamise teel karastamist tagab poldi tugevuse edasine töökarastus poldi vormimise etapis. Kuigi tavalisi polte pärast vormimist ei karastati, peavad need läbima siniseks muutmise, et kõrvaldada sisemine pinge külma sepistamise kaudu. Puuduseks on see, et materjali kõvadus on kõrgem kui karastatud poltide oma, mistõttu on nende vormimine väga raske. Praegu on mootorites kasutatavate mitte-karastatud poltide tugevus 1600 MPa ja sõidukikeredes kasutatavate karastamata poltide tugevus on jõudnud 1400 MPa-ni. Eeldatavasti suureneb nõudlus nende{17}}tugevate poltide järele tulevikus veelgi.
