Rock Bolt Rolling Machine vs Thread Rolling: Process och produktpassning

Termerna 'bergbultsrullning ' och ' gängrullning ' kan låta utbytbara, men maskinerna, applikationerna och produktionskraven bakom dem kan vara väldigt olika. Att välja baserat på enbart terminologi kan lämna dig med utrustning som är dåligt anpassad till din bultstorlek, produktionsvolym eller önskad gängprofil.

I den här guiden kommer du att se hur bergbultsvalsning skiljer sig från konventionell gängvalsning, där processerna överlappar varandra och vad varje maskin är designad för att producera . I slutet kommer du att ha en tydligare grund för att utvärdera utrustningsspecifikationer och välja en rullande lösning som passar din produkt – inte bara leverantörens katalogbeskrivning.

Vad är trådrullning egentligen 

Trådrullning är en kallformningsprocess. Istället för att använda en svarv eller kran för att bearbeta en tråd till ett ämne, pressar härdade stansar materialet utåt och inåt tills trådformen skapas. Ingen metall tas bort; det är helt enkelt reformerat under inflytande av diesarna.

Det finns två vanliga inställningar du kommer att stöta på:

• Platt formrullning: ämnet rullar mellan två plana, räfflade formar, en stationär och en rörlig. Detta är vanligt för kortare serier och mindre diametrar.

• Cylindrisk (rund) stansrullning: ämnet passerar mellan två eller tre roterande cylindriska stansar, vilket passar kontinuerlig produktion med större volymer.

Fördelen med materialegenskaperna är det som gör denna teknik möjlig i första hand. På grund av det faktum att formarna klämmer ihop metallen och inte skär den, följer stålets kornmönster trådens form snarare än att skäras igenom av den. 

Den resulterande kombinationen av det obrutna kornflödet och den arbetshärdande effekten av kallbearbetningsprocessen ger förbättrad utmattningshållfasthet och skjuvhållfasthet hos den valsade tråden i jämförelse med den skurna tråden med samma nominella diameter.

Gängrullning är den primära tekniken som används för att tillverka bultar, skruvar, dubbar och andra fästelement med diametrar och längder som sträcker sig från några millimeter till några tum. Den kan användas överallt där det finns behov av att producera gängade komponenter på ett snabbt och tillförlitligt sätt.

Vad en Rock Bolt Rolling Machine gör annorlunda 

Bergbultar, även kända som ankarbultar eller friktionsbultar, är långsträckta stålstänger med räfflade eller kontinuerligt gängade ytor utformade för att bäddas in i bergformationer för deras förstärkning. Tillämpningarna av bergbultar kan observeras i bärande tunneltak, gruvschakt och utgrävningsväggar. I allmänhet är bergbultar lastbärande element - om en misslyckas hanterar du en säkerhetsincident, inte ett garantiproblem.

Det bör noteras att alla skillnader i maskinkonstruktion orsakas av skillnaden i syftet med dessa två typer av fästelement. Till skillnad från vanliga bultar kan bergbultar nå 1 till 6 meter i längd och ha större diametrar, samt kräva ribbning eller gängning längs stångens hela längd.

En stenbultsvalsmaskin är uppbyggd kring några krav som gängrullar för fästelement aldrig var designade för:

• Hantering av långa stång: rälsstyrning och flerpunktsstödsystem som förhindrar pisk och avböjning under formningsprocessen.

• Kontinuerlig längdformning: rull- och formkonfigurationer som möjliggör formning av en ribba eller gängningsmönster över hela stångens längd.

• Kraftigare rull- och spindelenheter: kan bearbeta material med större diameter och det resulterande ökade formningstrycket.

• Kompatibilitet med deformerad profil: mycket av de tillverkade bergbultarna har ett ribbademönster som liknar armeringsjärn istället för traditionell gängning.

Egenskaperna som verkligen betyder något för kunderna i slutändan: enhetlig ribbning/gängning i hela längden av stången, uträtning av stången efter valsning och höga dragegenskaper.

Head-to-Head-jämförelse 

Rock Bolt Rolling Machine vs Thread Rolling Machine: Viktiga skillnader

Processskillnader

Detta är fallet eftersom beståndet varierar. Kraftfördelning, tid som spenderas i formområdet och antalet pass som krävs varierar med lagerstorlek och diameter. Kort lager såsom fästelement kräver snabb stanspassage vid lägre krafter.

Långt lager, såsom en stenbultsstång, kräver jämn applicering av krafter över en längre sträcka; därför är anledningen till att stenbultsvalsning vanligtvis görs med hjälp av multi-stand eller progressiva rullningsmetoder.

Produkt- och toleransskillnader

Trådrullning av fästelement är baserad på exakta och stringenta specifikationer avseende gängdimensioner (ISO- och ANSI-standarder enligt marknaden), medan huvudmålet är repeterbarhet i stora mängder produktion.

Bergbultsvalsning kräver precision med avseende på ribbans djup och stigning, men rakhet och jämn sträckgräns längs stången är lika, om inte viktigare, eftersom dessa är strukturella element.

Maskinkonstruktion och investeringsskillnader

Från en köparstol är det här skillnaden blir allvarlig. Bergbultarna kräver en större kapitalinvestering och tar mer golvyta än en gängrulle för fästelement.

Vissa leverantörer försöker göra båda uppgifterna i en maskin. Detta resulterar vanligtvis i problem senare, som lägre linjehastigheter, accelererat slitage på verktyg eller kvalitetsförsämring under långa körningar. Om din produktportfölj kräver båda produkterna är det rimligt att få en uppskattning för två dedikerade maskiner.

Där de två processerna överlappar varandra 

Det finns vissa likheter även här. Som det kan ses tillhör båda operationerna familjen av kallformningsprocesser och har därför samma fördelar mot skäroperationen - bättre utmattningsmotstånd på grund av kontinuerligt kornflöde, noll skrot från spånbildning och längre cykeltid jämfört med bearbetning av en motsvarande gänga.

Dessutom är båda starkt beroende av precisionsforminriktning; det är nyckelfaktorn för kvalitet i varje verksamhet. Dessutom är båda operationerna mycket beroende av kvaliteten på insatsmaterial; alla variationer i diametern på stången eller dess ytfinish kommer att resultera i defekta produkter.

Detta har betydelse för hur du bör tänka om beslutet: det är inte 'vilken teknik som är bättre'; det är 'vilken maskin som passar delen.' Den underliggande formningsprincipen är samma familj av processer; utförandet skalar bara väldigt olika.

Hur man väljer rätt maskin för din produktlinje 

Börja med delen, inte maskinen

Innan du tittar på ett enda specifikationsblad, spika fast:

• Stånglängd och diameterområde: vad matar du egentligen in i maskinen?

• Täckningskrav: Behöver den färdiga delen en helgängad tråd eller ribbmönster, eller bara en kort gängad sektion?

• Belastnings- och säkerhetskrav: konstruktions- och gruvapplikationer har andra kvalitets- och certifieringskrav än kommersiella fästelement.

Produktionsvolym och linjehastighet

Stora serier av små fästelement kontra lågvolymer men mer värdefulla långa stänger representerar två helt olika affärsmodeller. Tid som krävs för omställning och kostnad för verktyg per körning kommer att påverka dina kostnader per enhet på väldigt olika sätt beroende på volymerna, så det är bättre att få ihop siffrorna för din specifika produktportfölj istället för att förlita sig på premissen att hastigheten alltid är bättre.

Materialöverväganden

Stål som används för bergbultar tenderar att ha högre draghållfasthet, medan i vissa fall ihåliga stångmaterial används för injekteringsankare. Dessa är ett mer begränsat urval av material än de som används i standardfästen. Material som är hårdare eller starkare tenderar att slita verktyg snabbare, och det kommer att påverka livscykeln och underhållet av verktyg olika i de två teknikerna.

Framtida produktflexibilitet

Funderar du på att expandera till geotekniska eller gruvprodukter senare? Kan vara värt att överväga just nu när det gäller utrustningsval. Det kan vara vettigt att investera i tyngre, mer flexibel utrustning nu snarare än en dedikerad fästlinje som du kommer att växa ur. 

Om din färdplan stannar inom fästelement eller allmänt rullformad produktområde, är BMS Group existerande sortiment av kallvalsformningsmaskiner och bredare produktkatalogen är värda att granska för angränsande formningsbehov, från räfflor och regellinjer till strukturell profilutrustning. 

Vanliga misstag köpare gör 

De huvudsakliga specifikationsfelen inträffar vanligtvis när köpare utvärderar en valsmaskin som en fristående utrustning snarare än som en del av produktionsprocessen för stenbultar. För långa, kraftiga bergbultar måste maskinen matcha lagermått, gänggeometri, produktionsvolym och erforderlig noggrannhet för färdiga delar. 

• Förutsatt att en vanlig gängvalsmaskin är lämplig för långa bergbultar: Konventionella gängrullar kan utformas kring kortare fästelement och olika arbetsstyckesgeometrier. Långt bergbultsmaterial kan kräva större arbetslängd, starkare stöd och en rullkonfiguration utformad specifikt för applikationen.

• Bortse från stångens rakhet och dimensionella konsistens: Formerna överensstämmer alltid med den befintliga arbetsstyckets geometri. Om stången är böjd, ojämn i diameter eller har dålig kvalitet, kommer gängorna inte att vara exakta. Ställ in toleransen för rakhet och kvalitet på råvaror innan du bestämmer dig för maskinen.

• Att jämföra maskiner enbart efter inköpspris: Att titta på maskiner endast baserat på deras kostnad: Den billigare maskinen betyder inte billigare produktion. Jämför rullhastighet, mängd skrot, verktygens livslängd, strömförbrukning, arbetsintensitet och maskinens förmåga att producera kvalificerade bergbultar.

• Med utsikt över byte av form och verktyg: Om du producerar olika diametrar, längder och profiler av bergbultar, blir det en kostnad för din produktionscykel. Ta reda på hur stansar byts ut, hur mycket tid det tar och vilka produkter som kan tillverkas på den aktuella maskinen.

• Specificering av maskinen innan du definierar den färdiga bulten: Börja med de faktiska specifikationerna för bergbultarna – stavens diameter, bultens längd, gängningslängden, gängningsformen, materialkvalitet och utgående kvantitet. Valsmaskineriet måste väljas enligt dessa specifikationer och inte vice versa.

Slutord

Rätt process beror på delen framför dig: dess längd, diameter, täckningskrav och hur mycket den åker på och håller uppe under belastning. Trådrullning vinner på hastighet och volym för standardfästen. Rock bolt rolling vinner där stången är lång, krafterna är strukturella och rakhet och sträckgräns spelar lika stor roll som gängnoggrannhet.

Om din produktionslinje bor i det bredare kallvalsformningsutrymmet, från räfflor och bultprofiler till strukturella rullformade komponenter, kan BMS Groups produktsortiment och tillverkningsbakgrund är värda en titt, och deras team kan vägleda dig genom vilken formningsmetod som faktiskt passar din del innan du satsar kapital till fel maskin.

Vanliga frågor

Vad är skillnaden mellan trådrullning och bergbultsrullning?

Gängvalsning är en övergripande tillverkningsprocess där standardskruvgängor skapas i fästelement, medan bergbultsvalsning är ett robust och specifikt utnyttjande av gängrullningsprocessen avsedd för markstöd i gruv- och tunneldrift.

Kan en maskin göra både trådrullning och bergbultsrullning?

Ja, en enda robust hydraulisk gängvalsningsmaskin kan användas för att utföra både standardgängvalsning och bultvalsning.

Vilka stålsorter används för tillverkning av bergbultar?

Bergbultarna är gjorda av kolstål och legerat stål, som används på grund av kostnadseffektivitet och hög dragkapacitet. De är också gjorda av konstruktionsstål baserat på applikation och miljö. Dessutom är de tillverkade av rostfritt stål på grund av deras höga korrosionsbeständighet. 

Varför är kornflöde viktigt i kallformade trådar?

Kornflödet blir mycket viktigt i kallformade (valsade) trådar eftersom det förblir obrutet och oavbrutet längs gängprofilen. Kornflödet är viktigt eftersom det ger oavbruten struktur, högre hållfasthet och bättre utmattningsmotstånd, vilket hindrar sprickor från att spridas under tunga cykliska eller repetitiva belastningar. Det ger också ytkompression, vilket skyddar fästelementet från slitage och brott. 

Hur lång är en typisk bergbult?

En typisk stenbult som används vid underjordisk gruvdrift och tunneldrift är 2 till 3 meter (6,5 till 10 fot) lång.