RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP 1462208 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: 18.03.2004 04354014.5 (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: 21.12.2005 Europejski Biuletyn Patentowy 2005/51 EP 1462208 B1 (13) T3 (51) Int. Cl. 7 B23P15/00 F16B37/06 B21K1/60 B21K1/70 (54) Tytuł wynalazku: Sposób wytwarzania wpuszczanej nito-nakrętki i nito-nakrętka wytwarzana tym sposobem (30) Pierwszeństwo: FR20030003555 24.03.2003 (43) Zgłoszenie ogłoszono: 29.09.2004 Europejski Biuletyn Patentowy 2004/40 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: 31.05.2006 Wiadomości Urzędu Patentowego 5/2006 (73) Uprawniony z patentu: Bollhoff Otalu S.A., La Ravoire, FR PL/EP 1462208 T3 (72) Twórca (y) wynalazku: Patrice Brun, Saint Cassin, FR (74) Pełnomocnik: Przedsiębiorstwo Rzeczników Patentowych Patpol Sp. z o.o. rzecz. pat. Katarzyna Karcz 02-770 Warszawa 130 skr. poczt. 37 Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).
V1018PL/KJ EP 1 462 208 B1 Sposób wytwarzania wpuszczanej nito-nakrętki i nito-nakrętka wytwarzana tym sposobem Opis Dziedzina techniczna wynalazku [0001] Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania wpuszczanej nito-nakrętki, obejmującego co najmniej następujące kolejnych etapy: - surowy odlew metalowy jest cięty i odkształcany przez kucie na zimno w taki sposób, że powstaje wstępniak zawierający co najmniej strefę spęczania, - przez kucie na zimno formowany jest otwór przyległy do strefy spęczania, - w otworze wykonywany jest gwint wewnętrzny. Stan techniki [0002] Wpuszczane nito-nakrętki zawierają strefę spęczania, wystarczająco plastyczną i ciągliwą, aby mogła być w symetrycznie odkształcana podczas nakładania nito-nakrętki na element mocujący oraz strefę gwintowaną wewnętrznie, wystarczająco wytrzymałą, aby mogła przenieść bez odkształceń obciążenia przykładane przez śrubę, która wkręcana jest w gwintowaną strefę nito-nakrętki, aby zamocować część na elemencie mocującym. [0003] Znane jest przeprowadzanie obróbki cieplnej przez wyżarzanie w celu spowodowania, by strefa spęczania była bardziej ciągliwa i bardziej plastyczna, niż reszta wpuszczanej nito-nakrętki.
[0004] W dokumencie WO 02/38329 opisano sposób wytwarzania wpuszczanej nito-nakrętki, w którym na odpowiedniej części nakrętki przeprowadzane jest wyżarzanie miejscowe w taki sposób, aby poprawić jej odkształcalność podczas nakładania. W dokumencie tym wspomniano również o możliwości wykonania wpuszczanej nito-nakrętki przez formowanie ciągłe na zimno i przeprowadzenie wyżarzania przed ukształtowaniem gwintu wewnętrznego (fig. 1). Wykonywanie gwintu wewnętrznego po wyżarzaniu umożliwia, przez efekt zgniotu, miejscowe utwardzenie strefy gwintowanej. Jednakże, gwinty tych nitonakrętek nie mają wystarczającej wytrzymałości dla niektórych zastosowań, na przykład w konstrukcjach samochodowych lub elementach zabezpieczających w samochodzie. Co ważne, nie pasują one do niektórych klas śrub wymienionymi w normie ISO 898-1. Cel wynalazku [0005] Celem wynalazku jest wykonanie wpuszczanej nitonakrętki, która zawiera strefę gwintowaną, mogącą wytrzymać bez odkształceń wysokie obciążenia i zachowuje równocześnie ciągliwą i plastyczną strefę spęczania. [0006] Według wynalazku, cel ten osiągnięto przez zastosowanie sposobu według zastrzeżenia 1, w szczególności przez to, że wstępniak poddawany jest obróbce cieplnej przez wyżarzanie pomiędzy etapem formowania strefy spęczania i etapem formowania otworu.
[0007] Według wariantu wynalazku, wstępniak wykonywany jest przez wytłaczanie, a następnie przez wyciskanie. [0008] Według korzystnego sposobu wykonania, otwór wykonywany jest przez wyciskanie. [0009] Według innej cechy wynalazku, gwint wewnętrzny wykonywany jest przez wytłaczanie materiału. [0010] Korzystnie, wpuszczana nito-nakrętka jest otrzymana opisanym powyżej sposobem wytwarzania i zawiera strefę gwintowaną i strefę spęczania, przy czym stosunek twardości Vickersa strefy spęczania do twardości Vickersa strefy gwintowanej mieści się pomiędzy 0,40 i 0,75. Skrótowy opis rysunków [0011] Inne zalety i cechy wynikają w sposób jasny z poniższego opisu konkretnych, nie ograniczających przykładów wykonania wynalazku, przedstawionych z odniesieniem do załączonego rysunku, na którym: Figura 1 przedstawia schematycznie sposób wytwarzania wpuszczanej nito-nakrętki według stanu techniki. Figura 2 przedstawia schematycznie sposób wytwarzania wpuszczanej nito-nakrętki według wynalazku. Figury 3 do 6 przedstawiają w przekroju różne etapy sposobu wytwarzania według figury 2. Figura 7 przedstawia, w częściowym przekroju, wpuszczaną nito-nakrętkę otrzymaną sposobem wytwarzania według wynalazku.
Figura 8 przedstawia, w częściowym przekroju, wpuszczaną nito-nakrętkę otrzymaną sposobem wytwarzania według wynalazku, nałożoną na element mocujący. Opis poszczególnych sposobów wykonania [0012] Jak przedstawiono na fig. 2, sposób wytwarzania wpuszczanej nito-nakrętki polega na uformowaniu, przez kucie na zimno, strefy spęczania 3 w surowym odlewie metalowym 1, na przykład w okrągłym pręcie tak, aby otrzymać wstępniak. Wstępniak poddawany jest następnie obróbce cieplnej przez wyżarzanie, a następnie operacji kucia na zimno, umożliwiającej uformowanie otworu 8, przeznaczonego do wykonania w nim gwintu wewnętrznego 10. Korzystnie, gwint wewnętrzny 10 wykonywany jest na drodze gwintowania przez wytłaczanie materiału otworu 8 we wstępniaku. Operacja kucia na zimno, w sposobie wytwarzania przedstawionym na fig. 2, jest nieciągła, przy czym wyżarzanie wykonywane jest przed uformowaniem otworu i po uformowaniu strefy spęczania, podczas gdy sposób wytwarzania przedstawiony na fig. 1 polega na wykonaniu strefy spęczania i otworu podczas tej samej ciągłej operacji kucia na zimno. [0013] Według szczególnego sposobu wykonania przedstawionego na fig. 3 i 6, surowy odlew 1 jest cylindryczny, z osią symetrii A1 (fig.3) i jest wykonany korzystnie ze stali, ze stali nierdzewnej, z aluminium lub z mosiądzu. Surowy odlew jest cięty i odkształcany w kilku kolejnych etapach przez kucie na zimno na urządzeniu do kucia na zimno w taki sposób,
aby utworzyć strefę spęczania 3. Przez kucie na zimno rozumie się operację, umożliwiającą odkształcenie surowego odlewu na zimno, lub na pół-ciepło, w przeciwieństwie do odkształcania na gorąco, do którego surowy odlew jest podgrzewany tak, że przechodzi przez pośredni stan ciastowaty (usytuowany dla metali przed punktem topnienia) tak, aby stał się on bardziej ciągliwy przy odkształcaniu. Surowy odlew ze stali nierdzewnej poddawany jest operacji kucia na półciepło. [0014] Przykładowo, w czasie operacji kucia na zimno, etap wytłaczania, a następnie etap wyciskania, umożliwiają otrzymanie wstępniaka 2 zawierającego, w części górnej strefę spęczania 3 i wnękę 4, dochodzącą do górnej krawędzi wstępniaka 2 (fig. 4). Przy odkształcaniu surowego odlewu, na górnej końcówce wstępniaka 2, na obwodzie tworzy się obrzeże wystające na zewnątrz. To obrzeże jest następnie kalibrowane, w celu uformowania główki wpuszczanej nito-nakrętki. Na fig. 4, główka 5 wpuszczanej nito-nakrętki kształtowana jest podczas operacji kucia na zimno, mającej na celu uformowanie strefy spęczania 3. Główka 5 może być płaska, cienka, stożkowa, lub mieć zupełnie inny kształt. [0015] W wyniku kucia na zimno następuje utwardzenie strefy spęczania 3 przez efekt zgniotu, po czym wstępniak 2 poddawany jest obróbce cieplnej przez wyżarzanie, która powoduje, że strefa spęczania staje się ciągliwa i plastyczna. Podczas montowania wpuszczanej nito-nakrętki,
strefa spęczania 3 może się odkształcać symetrycznie pod działaniem siły osiowej przykładanej przez narzędzie do mocowania. Strefa spęczania 3 odkształca się, tworząc zgrubienie 6, które utrzymuje główkę 5 wpuszczanej nitonakrętki dociśniętą do elementu ustalającego 7, który może być na przykład metalowy lub z tworzywa sztucznego (fig 8). Przykładowo, obróbka cieplna przez wyżarzanie, dla nitonakrętki ze stali, przebiega w temperaturze w piecu rzędu 800 C. [0016] Kiedy już wstępniak 2 jest schłodzony, umieszcza się go powtórnie na urządzeniu do ponownej obróbki, które może być urządzeniem do kucia na zimno, aby utworzyć przez kucie na zimno w dolnej części wstępniaka 2, otwór 8 przyległy do strefy spęczania 3 i usytuowany osiowo na przedłużeniu wnęki 4 (fig. 5). W wyniku tego, przez efekt zgniotu, następuje miejscowe utwardzenie otworu 8. Otwór 8 i strefa spęczania 3 tworzą rurkową końcówkę wpuszczanej nito-nakrętki. Korzystnie, otwór 8 wykonany jest przez wyciskanie, a następnie przez takie przewiercenie spodu rurkowej końcówki nakrętki (fig. 6), aby powstała otwarta, rurkowa końcówka. Na fig. 5 i 6, wolna rurkowa końcówka ma zukosowaną krawędź 9 w kształcie stożka ściętego, tworzącą kąt około 15 z osią symetrii A1 nakrętki. Rurkowa końcówka może być również ślepa i w tym przypadku operacja przewiercania nie jest wykonywana. [0017] Następnie wykonuje się gwint wewnętrzny przez spęczanie materiału otworu 8 wpuszczanej nito-nakrętki.
Uformowanie gwintu wewnętrznego 10 zapewnia miejscowe utwardzenie otworu 8, przez efekt zgniotu, przy równoczesnym zachowaniu ciągliwości i plastyczności strefy spęczania 3. Uformowana w ten sposób wpuszczana nito-nakrętka (fig. 7) może następnie być poddana obróbce powierzchniowej, korzystnie obróbce antykorozyjnej. [0018] Wykonana takim sposobem wpuszczana nito-nakrętka zawiera strefę gwintowaną, utworzoną przez otwór 8 i gwint wewnętrzny 10, o twardości wyraźnie wyższej od twardości strefy spęczania 3. Tak więc, stosunek twardości Vickersa strefy spęczania 3 do twardości Vickersa strefy gwintowanej wynosi od 0,40 do 0,75. Twardość strefy gwintowanej jest więc 1,33 do 2,5 razy większa od twardości strefy spęczania 3, przy czym stosunek ten zmienia się w zależności od składu i typu wykonywanej nakrętki. [0019] Dla porównania, przeprowadzono próby twardości dla nakrętek typu M6 według normy ISO 898-2, ze standardowej stali, wykonanych według sposobu przedstawionego na fig. 1 i dla nakrętek wykonanych sposobem według wynalazku (fig. 2). Średni stosunek twardości Vickersa strefy spęczania 3 do twardości Vickersa strefy gwintowanej wynosi, w przypadku nakrętek wytworzonych sposobem znanym ze stanu techniki, około 0,8, podczas gdy dla nakrętek wytworzonych według wynalazku, średni stosunek wynosi około 0,55. Podobnie, dla aluminiowych nakrętek typu M6, stosunek twardości wynosi 0,95
dla sposobu znanego ze stanu techniki i 0,72 dla sposobu według wynalazku. [0020] Próby twardości przeprowadzono również dla stalowych nakrętek typu M8 i M10, wytworzonych sposobem znanym ze stanu techniki i sposobem według wynalazku przedstawionym na fig. 2. Dla nakrętek typu M8, średni stosunek twardości strefy spęczania 3 do twardości strefy gwintowanej wynosi 0,8 dla sposobu znanego ze stanu techniki i 0,5 dla sposobu według wynalazku. Dla nakrętek typu M10, średni stosunek twardości strefy spęczania 3 do twardości strefy gwintowanej wynosi 0,72 dla sposobu znanego ze stanu techniki i 0,53 dla sposobu według wynalazku. Dla nakrętek typu M12, średni stosunek twardości strefy spęczania 3 do twardości strefy gwintowanej wynosi 0,97 dla sposobu znanego ze stanu techniki i 0,59 dla sposobu według wynalazku. Dla różnych typów nakrętek, przyrost twardości uzyskany dla strefy gwintowanej wpuszczanej nito-nakrętki wykonanej według wynalazku w stosunku do strefy spęczania 3 nakrętki jest większy niż przyrost uzyskany dla wpuszczanej nito-nakrętki wykonanej sposobem znanym ze stanu techniki. [0021] Dzięki temu, wpuszczana nito-nakrętka wykonana takim sposobem może być stosowana ze śrubami wyższej jakości. Stalowa wpuszczana nito-nakrętka wykonana takim sposobem pasuje co najmniej do śruby 10.9 według normy ISO 898-1, podczas gdy stalowa wpuszczana nito-nakrętka wykonana sposobem znanym ze stanu techniki pasuje tylko do śruby 8.8.
Podobnie, nakrętki aluminiowe i mosiężne wykonane sposobem według wynalazku pasują odpowiednio co najmniej do śrub 6.8 i 8.8 według normy ISO 898-1, podczas gdy nakrętki aluminiowe i mosiężne wykonane sposobem znanym ze stanu techniki pasują do śrub niższych klas, w szczególności do śrub 4.8 i 6.8. [0022] Wynalazek nie ogranicza się do przedstawionych powyżej sposobów wykonania. Główka 5 wpuszczanej nito-nakrętki może być na przykład ukształtowana podczas formowania otworu 8, a nie podczas formowania strefy spęczania 3. Rurkowa końcówka wpuszczanej nito-nakrętki może być każdego typu, w szczególności cylindryczna, gładka lub radełkowana, lub o przekroju wielokąta. Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób wytwarzania wpuszczanej nito-nakrętki, obejmujący co najmniej następujące, kolejne etapy: - surowy odlew metalowy (1) jest cięty i odkształcany przez kucie na zimno w taki sposób, że powstaje wstępniak (2) zawierający co najmniej strefę spęczania (3), - przez kucie na zimno formowany jest otwór (8) przyległy do strefy spęczania (3), - w otworze wykonywany jest gwint wewnętrzny (10), znamienny tym, że wstępniak (2) jest poddawany obróbce cieplnej przez wyżarzanie pomiędzy etapem formowania strefy spęczania (3) i etapem formowania otworu (8).
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wstępniak (2) wykonywany jest przez wytłaczanie, a następnie przez wyciskanie. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że otwór (8) wykonywany jest przez wyciskanie. 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że spód otworu (8) jest przewiercony. 5. Sposób według któregokolwiek z zastrz., znamienny tym, że gwint wewnętrzny (10) wykonywany jest przez spęczanie materiału. 6. Sposób według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 5, znamienny tym, że główka (5) wpuszczanej nito-nakrętki jest kształtowana podczas formowania wstępniaka. 7. Sposób według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 5, znamienny tym, że główka (5) wpuszczanej nito-nakrętki jest kształtowana podczas formowania otworu (8). 8. Sposób według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 7, znamienny tym, że obróbka powierzchniowa przeprowadzana jest po utworzeniu gwintu wewnętrznego (10) 9. Sposób według zastrz.8, znamienny tym, że obróbka powierzchniowa jest obróbką antykorozyjną. 10. Sposób według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 9, znamienny tym, że surowy odlew metalowy (1) jest wykonany z materiału wybranego spośród stali, stali nierdzewnej, aluminium lub mosiądzu.
V1018PL/KJ EP 1 462 208 B1 Surowiec w postaci pręta Operacja kucia na zimno Wyżarzanie Formowanie gwintu wewnętrznego Fig. 1 (Stan techniki) Surowy odlew 1 w postaci pręta Formowanie strefy spęczania 3 przez kucie na zimno Wyżarzanie Formowanie otworu 8 przez kucie na zimno Formowanie gwintu wewnętrznego 10 Fig. 2