ברגים וברגים הם הרכיבים המכניים הבסיסיים ביותר, בשימוש נרחב בתעשיות שונות כגון רכב, מכונות תעשייתיות ובנייה. שלא כמו ריתוך ומסמרות, המאפיין הגדול ביותר של ברגים הוא שניתן להסיר אותם בקלות גם לאחר הידוק וניתן לעשות בהם שימוש חוזר על ידי הידוק- מחדש.
תהליך ייצור של ברגי טיטניום
חומר הייצור של ברגים הוא בדרך כלל חוט מפותל. לאחר עיבוד משני כגון כבישה, שימון, חישול ושרטוט חוטים, ראש הברגים וההברגות נוצרים, מטופלים בחום- ומטופלים על פני השטח באמצעות חישול קר. בהתאם לסוג המוצר, חלקם דורשים טיפול בחום לפני יצירת החוט, בעוד שאחרים לא. עיבוד משני מבוצע בדרך כלל על ידי צוות מיוחד, אך לפעמים הוא נעשה במפעל לייצור הברגים.
היווצרות ראש הבורג מתייחסת בדרך כלל לתהליך של חישול קר של ראש הבורג באמצעות מכונות פרזול כגון מכונת שיבושים או מכונת סיכות דחיפה, הנקראת "הפרעה". פרזול קר, המכונה גם כבישה קרה, מתייחס לעיבוד בטמפרטורת החדר. זה מונח בניגוד לעבודה חמה וחמה, שבה החומר מחומם לפני העיבוד. תהליך הפרזול כולל חיתוך פלדה מפותלת לאורכים מתאימים ולאחר מכן לחיצת החומר באמצעות מספר מתנות פרזול. פרזול כולל ארבעה שלבים: שיבושים, ציור עמוק, שחול הפוך וגימור. הפרעה כרוכה בסחיטת החומר מקצה אחד כדי להרחיב אותו מעבר לקוטרו המקורי; ציור עמוק, לעומת זאת, סוחט את החומר מקצה אחד כדי לכווץ אותו לקוטר קטן יותר; שחול הפוך כרוך בלחיצה של החומר מקצה אחד לתוך קובייה בקוטר קטן יותר, הגורמת לו להיחלץ החוצה ובו זמנית ליצור חור; גימור כולל הסרת עובי עודף באמצעות תבנית חישול. בהתאם לצורת המוצר, ניתן להשתמש בשיטות אלו בנפרד או בשילוב. צורות מורכבות יותר דורשות יותר שלבי עיבוד כדי לעצב את המוצר בהדרגה, אך ניתן ליצור ברגים רגילים ב-2-5 שלבים בלבד.
תהליך היווצרות של החלק המושחל כולל שימוש במכונת גיבוש מתגלגלת לזיוף קר ולעצב את ההברגה בתהליך יצירת הברגה. שיטת העיצוב זהה לזו של ראש הבורג. צורת החוט נוצרת על ידי הידוק הריק בין שני סטים של קוביות פרזול, סיבוב אחד הקוביות תוך סיבוב החסר בו זמנית ועיצובו לחוט באמצעות צורת פלסטיק. קוביות החישול המשמשות ליצירת חוטים נקראות "מתגלגלות צורניות". ישנם שלושה סוגים של מכונות ליצירת מתגלגלות: מכונות ליצירת מתגלגלות לגיבוש קוביות שטוחות, מכונות ליצירת גלגול מתגלגלות, ומכונות ליצירת גלגול גלגול פלנטרי. מכונות גיבוש מתגלגלות למות שטוחות משתמשות בשני מתות מתגלגלות רגילות; אחד קבוע בעוד השני נע קדימה ואחורה כדי לגלגל ולעצב את הריק. מכונות ליצירת מתגלגלות חישול עגולות משתמשות בשני מתכות גליליות גליליות מקבילות המסתובבות באותו כיוון כדי לגלגל ולעצב את הריק הכרוך בין שני המתנות. מכונות ליצירת גלגול פלנטרי מהדקות את החסר בין תבנית חישול גלילית לתבנית חישול בצורת מאוורר, ומגלגלות ומעצבות אותה על ידי סיבוב תבנית החישול הגלילית.
ברגים שנוצרו על ידי פרזול קר וטיפול בחום עשויים בדרך כלל מחומרים בעלי קשיות המתאימים לעיבוד פלסטי. חומרים בעלי תכולת פחמן גבוהה או תוספת של אלמנטים סגסוגים הם מטבעם קשים וקשים לעיבוד, לכן חלקם דורשים חישול כדי לרכך אותם. רוב החומרים אינם יכולים לעמוד בחוזק הנדרש בתנאי פרזול קר. טיפול בחום, המתבצע לאחר פרזול קר, מקנה לבורג את החוזק והתכונות המכניות הנדרשות והוא השלב המכריע ביותר בייצור הברגים. ברגים מסווגים לדרגות חוזק שונות לפי היישום והשימוש שלהם. יש צורך בטיפול בחום כדי להבטיח שהברגים שנוצרו הם בעלי התכונות המכניות הנדרשות בהתאמה.
ברגים המשמשים במנועי רכב נצמדים לרוב לשמן סיכה, כך שהם לא יחלידו גם ללא טיפול פני השטח. עם זאת, זהו רק חלק קטן של ברגים; רובם משמשים בסביבות קורוזיביות, ולכן יחלידו במהירות ללא טיפול פני השטח. אם ברגים חלודים לא מטופלים, קורוזיה תמנע את שחרורם, ובמקרים חמורים הם עלולים להישבר ולהוביל לתאונות קשות. לכן, ברגים המשמשים בסביבות קורוזיביות דורשים טיפולי משטח כגון ציפוי אלקטרוני. ניתן לחלק באופן רחב את טיפולי משטח הבורג לציפוי אלקטרוני וציפוי. השיטה הנפוצה ביותר היא ציפוי אלקטרוני, שיש לו את היתרונות של עלות נמוכה ועמידות טובה בפני קורוזיה. כאשר נדרשת עמידות גבוהה יותר בפני קורוזיה מאשר ציפוי אלקטרו, ניתן להשתמש בציפוי סגסוגת אלקטרוניקה כגון ברזל מגולוון ואבץ-ניקל, או ליישם ציפוי מרוכב אלומיניום אבץ-.
כיוון פיתוח ברגי רכב
בשנים האחרונות, יצרניות הרכב דרשו עלויות מופחתות של רכיבים, משקל קל יותר וחוזק גבוה יותר. במקביל, כדי לטפל בבעיות סביבתיות, יש להפחית את פליטת ה-CO2, וכדי להפחית את צריכת הדלק, יש למזער את משקל הרכב. בעלויות ייצור בריח, עלות הריק מהווה חלק עיקרי; לכן, השיטה היעילה ביותר היא להפחית את עלות החומר עצמו. יצרניות רכב יפניות חוקרות את השימוש בחומרים זולים בחו"ל כדי להפחית את עלויות אספקת החומרים. כדי לענות על דרישות הלקוח, יצרני הברגים ערכו גם מחקרים שונים על הפחתת משקל הברגים. כאמצעים להפחתת משקל הברגים, חלקם משתמשים במתכות קלות משקל כגון אלומיניום או טיטניום, בעוד שאחרים מפחיתים את גודל הברגים. בעוד שהקטנת גודל הבורג יכולה להפחית את המשקל, אם גודל הבורג יקטן עבור אותה דרגת חוזק, כוח ההידוק של הבורג יקטן עקב שטח החתך המוקטן-.
לכן, כדי להבטיח את אותה רמת חוזק תוך הפחתת גודל הבורג, יש להגדיל את חוזק הבורג. תקנים ציבוריים נוכחיים כגון JIS ותקנים של יצרני רכב עצמם מציינים רק דרישות עבור ברגים עם דרגת חוזק מתחת ל-12.9. עבור ברגים רגועים ומחוסמים רגילים, מאפייני השבר המושהים מתדרדרים באופן דרסטי כאשר דרגת החוזק עולה על 12.9. ביישומים מסוימים שבהם כבר נמצאים בשימוש ברגים בעלי חוזק- גבוה של 10.9 או 12.9, השגת הפחתת משקל באמצעות הפחתת גודל מחייבת שימוש בברגים בעלי דרגת חוזק העולה על 12.9 ושימוש בשיטות לשיפור מאפייני שבר מושהה. כדי להשיג חוזק גבוה, כמה ברגים מרווים ומחוסמים משפרים את מאפייני השבר המושהים על ידי הוספת אלמנטים מתגזרים. בעוד שהוספת אלמנטים סגסוגים יכולה לשפר במידה מסוימת את מאפייני השבר המושהה, המחיר הגבוה של אלמנטים אלה מגדיל בהכרח את העלויות.
גישה נוספת היא להשתמש בברגים לא-מתוחמים. ברגים לא-מוקשים ומחוסמים אינם דורשים טיפול בחום לאחר היווצרות; כוחם מובטח בעיקר באמצעות הקשחת עבודה. המיקרו-מבנה של ברגים לא-מתוחמים שונה לחלוטין מזה של ברגים מרובים ומחוסמים, ומפגינים עמידות חזקה בפני שבר מושהה. ברגים לא- מחוסמים משתמשים בחומרים בעלי תכולת פחמן גבוהה יותר מאשר ברגים מחוסמים. באמצעות קירור מבוקר וטיפול בחום בשלב הבילט, ניתן להשיג הפחתה גבוהה של שטח. לאחר התקשות העבודה באמצעות שרטוט חוט, התקשות עבודה נוספת בשלב יצירת הבריח מבטיחה את חוזק הבריח. בעוד ברגים רגילים אינם מחוסמים לאחר היווצרות, הם חייבים לעבור הכחול כדי למנוע מתח פנימי באמצעות חישול קר. החיסרון הוא שהקשיות של החומר גבוהה יותר מאשר ברגים מחוסמים, מה שמקשה מאוד על יצירתם. נכון לעכשיו, החוזק של ברגים לא- מחוסמים המשמשים במנועים הוא 1600 MPa, וחוזקם של ברגים לא- מחוסמים המשמשים במרכבי רכב הגיע ל-1400 MPa. צפוי שהביקוש לברגי חוזק- גבוה אלה יגדל עוד יותר בעתיד.
