Invloed van materiaalsoort op draadwals prestaties

Bij het produceren van schroefdraad is niet alleen de gewenste maatvoering bepalend voor het resultaat. Ook het gekozen materiaal heeft grote invloed op de mogelijkheden en prestaties van het draadwalsen. Eigenschappen zoals hardheid, taaiheid en vervormbaarheid bepalen hoe een materiaal reageert op de hoge krachten tijdens het walsproces. Zeker bij specials en kleine series is het belangrijk om vooraf goed te kijken naar de combinatie van materiaal, geometrie en toepassing. In dit artikel leggen we uit welke materiaaleigenschappen een rol spelen en waar u bij uw materiaalkeuze rekening mee kunt houden.

Hoe werkt draadwalsen?

Bij draadwalsen wordt de schroefdraad niet uit het materiaal gesneden, maar door plastische vervorming aangebracht. Het werkstuk wordt tussen speciaal gevormde walsgereedschappen gebracht. Onder hoge druk wordt het materiaal verplaatst en in de gewenste draadgeometrie gevormd. Er wordt tijdens dit proces dus geen materiaal verwijderd. Omdat het materiaal daadwerkelijk moet kunnen vervormen, zijn de eigenschappen ervan direct van invloed op het proces. Niet iedere staalsoort of legering reageert hetzelfde op de uitgeoefende druk. De materiaalkeuze bepaalt onder andere hoeveel kracht nodig is, hoe gemakkelijk de gewenste geometrie ontstaat en welke eisen aan de procesinstellingen worden gesteld.

De vervormbaarheid van het materiaal

Een belangrijke eigenschap bij draadwalsen is de vervormbaarheid. Tijdens het proces moet het materiaal onder druk kunnen vloeien zonder dat er scheuren of andere beschadigingen in het werkstuk ontstaan. Materialen met voldoende ductiliteit zijn hierdoor over het algemeen goed geschikt voor draadwalsen. Naarmate de vervormbaarheid afneemt, wordt het nauwkeurig beheersen van het productieproces belangrijker en is meer aandacht nodig voor de juiste instellingen van de draadwalsmachine.

Niet alleen de materiaalsoort zelf bepaalt hoe goed het werkstuk vervormt. Ook de toestand van het materiaal speelt een rol. Een warmtebehandeling kan bijvoorbeeld de hardheid, sterkte en vervormbaarheid veranderen. Twee onderdelen van dezelfde legering kunnen daardoor tijdens het draadwalsen verschillend reageren wanneer hun materiaaltoestand niet gelijk is. Een goed voorbeeld hiervan is gehard staal, dat door de hogere hardheid en lagere vervormbaarheid meer kracht vraagt om de gewenste draadgeometrie te vormen dan hetzelfde staal in een zachtere toestand.

Welke invloed heeft de hardheid?

Ook de hardheid van het materiaal heeft directe invloed op de prestaties tijdens het draadwalsen. Een harder materiaal vraagt meer kracht om plastisch te vervormen. Dit stelt eisen aan de capaciteit en instellingen van de draadwalsmachine. Daarnaast neemt bij moeilijk vervormbare materialen de belasting op het gebruikte gereedschap toe. Een hogere belasting kan invloed hebben op de slijtage van de walsgereedschappen en daarmee uiteindelijk op de maatvastheid van het product. Bij kleine series is een stabiel proces eveneens belangrijk. Ook wanneer slechts een beperkt aantal specials wordt geproduceerd, moeten alle onderdelen immers aan dezelfde technische eisen en toleranties voldoen.

Staal, RVS en speciale legeringen

Veel staalsoorten zijn geschikt voor draadwalsen, maar de exacte samenstelling en materiaaltoestand bepalen uiteindelijk hoe het materiaal zich tijdens het proces gedraagt. Bij gelegeerde staalsoorten kunnen toegevoegde elementen bijvoorbeeld de sterkte en hardheid verhogen. Dat kan gewenst zijn voor de uiteindelijke toepassing, terwijl het tegelijkertijd gevolgen heeft voor de benodigde walskracht en instellingen.

Bij RVS kan koudversteviging een belangrijke rol spelen. Het materiaal wordt tijdens koude vervorming plaatselijk harder en sterker, waardoor de weerstand tijdens het walsproces kan toenemen. Ook speciale legeringen kunnen specifieke aandacht vragen. Materialen die gekozen worden vanwege bijvoorbeeld corrosiebestendigheid, hoge sterkte of temperatuurbestendigheid moeten daarom altijd worden beoordeeld in combinatie met de gewenste bewerking.

De invloed van materiaal op gereedschap en proces

De materiaalsoort bepaalt mede hoeveel belasting tijdens het draadwalsen op het gereedschap komt te staan. Bij een hogere hardheid of sterkte kan bijvoorbeeld meer druk nodig zijn om voldoende materiaalverplaatsing te realiseren. Ook de wrijving tussen werkstuk en gereedschap en de gevoeligheid voor slijtage kunnen per materiaal verschillen. Dit betekent dat de instellingen niet zonder meer van het ene materiaal naar het andere kunnen worden overgenomen. Walsdruk, snelheid en gereedschapskeuze moeten aansluiten op het materiaal en de gewenste draad.

Materiaal en geometrie in samenhang beoordelen

Naast het materiaal heeft de geometrie van het onderdeel invloed op het draadwalsproces. De diameter, spoed, draadlengte en het gewenste profiel bepalen hoeveel materiaal tijdens het walsen moet worden verplaatst. Bij specials kunnen afwijkende afmetingen, toleranties of draadsoorten ervoor zorgen dat een standaardaanpak niet toereikend is. Het is daarom verstandig om materiaal en ontwerp als één geheel te beoordelen. Zeker bij kleine series kan technisch overleg vooraf voorkomen dat tijdens de productie blijkt dat een combinatie lastig uitvoerbaar is. Soms kan een aanpassing in materiaaltoestand, maatvoering of productiemethode al voldoende zijn om tot een beter maakbaar onderdeel te komen.

Neem contact op met Hetraco

De maakbaarheid is slechts één onderdeel van de materiaalkeuze. Uiteindelijk moet het bevestigingsonderdeel vooral geschikt zijn voor de omgeving waarin het wordt gebruikt. Denk bijvoorbeeld aan eisen rondom treksterkte, vermoeiingsbelasting, corrosiebestendigheid en temperatuur. In kritische industriële toepassingen kunnen bovendien specifieke normen en certificeringen gelden. Heeft u een bevestigingsonderdeel nodig dat niet als standaardproduct beschikbaar is? Hetraco produceert specials en kleine series met een eigen machinepark bij de Dutch Bolting Company, waaronder mogelijkheden voor schroefdraadwalsen. Neem contact met ons op.