En skruv blir till

Skruvar är några av de mest grundläggande komponenterna inom teknik och konstruktion, men tillverkningen av dem har blivit en avancerad och högteknologisk process i flera steg. Läs om hur råmaterial omvandlas till högspecifika och exakta metallredskap.

Skruvar kan komma i många olika storlekar och former, men den grundläggande framställningsprocessen ser oftast likadan ut. Först kallbearbetas en ståltråd till rätt form, därefter värmebehandlas den i syfte att öka styrkan och sedan appliceras en ytbeläggning som ökar hållbarheten innan skruven packas för transport. För mer avancerade skruvkonstruktioner kan dock processen innefatta ytterligare steg.

Som en av de ledande leverantörerna av fästelement till bilindustrin är den svenska tillverkaren Bulten mycket skicklig i varje steg och aspekt av skruvtillverkningen. "Vi tillverkar inga katalogdelar – allt vi framställer är specialdesignat enligt kundens specifikationer. Det finns en rad olika alternativ för varje enskild skruvdesign beroende på var fästelementet ska användas" säger Henrik Oscarson, Technical Manager på Bultens produktionsanläggning i Hallstahammar.

Produktionsprocessen

Kallbearbetning

Kallbearbetning börjar med stora ståltrådsstänger som rullas ut och klipps i rätt längd. Stålklassen har samma standard i hela branschen enligt ISO 898‑1. Med hjälp av specialverktyg kallbearbetas tråden till rätt form. Stålet formas alltså i rumstemperatur genom att det pressas genom en rad pressformar under högt tryck. Själva verktyget kan vara ganska avancerat och bestå av upp till 200 olika delar med toleranser på hundradels millimetrar. När processen för kallbearbetning har finjusterats kan metoden användas för att snabbt tillverka skruvar i stora volymer och med stor homogenitet.

För mer komplicerade skruvkonstruktioner som inte kan skapas genom endast kallbearbetning kan det krävas lite extra svarvning eller borrning. I svarvning snurras skruven mycket snabbt medan stål skärs bort så att man får fram önskad form och design. Borrning kan användas för att göra hål i skruven. Om så önskas går det även att fästa låsbrickor vid skruven i det här stadiet.

Värmebehandling

Värmebehandling är en standardprocess för alla skruvar och här utsätter man skruven för extrema temperaturer i syfte att härda stålet. Gängorna görs oftast innan värmebehandlingen när stålet är mjukare, antingen genom valsning eller skärning. Valsning fungerar i stort som kallbearbetning och innebär att skruven drivs genom en form så att gängor skapas. Skärning innebär att gängorna skapas genom att stålet skärs bort.

Eftersom värmebehandlingen förändrar stålets egenskaper så att det blir hårdare är det lättare och mer kostnadseffektivt att gänga skruven före. Om gängningen görs efteråt blir dock utmattningsegenskaperna bättre.

"Värmebehandlingen kan orsaka värmemärken och mindre skador på skruven. Därför kräver vissa kunder att gängningen görs efter värmebehandlingen, det gäller speciellt om skruvarna ska användas i motorer och topplock. Processen är dyrare eftersom man måste forma härdat stål, men gängorna håller formen bättre" säger Henrik Oscarson.

Storlek och ytbeläggning

För långa skruvar som är mer än 10 gånger längre än skruvens diameter kan värmebehandlingen göra att stålet återgår till samma runda form som den ursprungliga ståltråden. Därför måste den ofta genomgå en riktningsprocess.

Typ av ytbeläggning beror på var skruven ska användas och kundens krav. En av de viktigaste egenskaperna för fästelement är oftast deras korrosionsbeständighet och därför är det vanligt att en zinkplätering appliceras via en elektrolytisk behandling. I denna process sänks skruven ner i en vätska som innehåller zink, och elektrisk ström tillförs så att zinken lägger sig som en beläggning över skruven. Den elektrolytiska behandlingen innebär dock en ökad risk för vätesprödhet. Ett annat alternativ är zinkflagor som ger ett ännu mer korrosionsbeständigt resultat, men som även är något dyrare.

Om man inte behöver ta hänsyn till korrosionsbeständighet – exempelvis om skruvarna ska användas inuti en motor eller till något annat där de regelbundet utsätts för olja – är fosfat ett mer kostnadseffektivt alternativ.

När ytbeläggningen har applicerats är standardskruvar vanligen redo att förpackas. För mer avancerade konstruktioner kan det dock krävas lite montering, exempelvis påsättning av brickor. Vissa andra skruvar behöver någon form av gängtätning eller låsvätska. Tätningen består av ett tjockt lager nylon över gängorna och detta förbättrar greppet. Låsvätskan förbättrar även tillförlitligheten i åtdragningsmomentet.

När dessa steg är avslutade är skruven klar. Allt som återstår nu är någon form av kvalitetskontroll som säkerställer konsekvent slutresultat och homogenitet innan skruvarna kan förpackas.

PRODUKTIONSPROCESSEN

1. Tråd: Rullas ut, rätas ut och klipps i rätt längd.

2. Kallbearbetning: Stålet bearbetas i rumstemperatur till önskad form.

3. Skruvskalle: Tas gradvis fram genom att stålet tvingas in i olika formar under högt tryck.

4. Gängning: Gängorna skapas via valsning eller skärning.

5. Värmebehandling: Skruven utsätts för extrem hetta för att härda stålet.

6. Ytbeläggning: Beror på applikationen. Zinkplättering är en vanlig metod för att förbättra korrosionsbeständigheten.

7. Förpackning/Lagerförvaring:  Skruvarna genomgår kvalitetskontroller för att säkerställa konsekvent slutresultat och homogenitet för att därefter förpackas.