2025-08-No2-扣件技術新訊

余征諴博士 / 國立高雄科技大學 鍛造輥軋工程研究中心

各位【台灣扣件產業服務雲】會員先進們大家好，與您分享本期 #扣件技術新訊 (2025-08-No-2)：

#技術主題 : #方頭螺栓多道次鍛造成形與切邊加工CAE分析案例

方頭螺栓( square head bolt ) 其頭部為方形，具備增強工具抓握力、防滑並能施加高扭矩的特性，適用於建築、重型機械、木工等高強度結構連接。
本案例以 M12x1.75 方頭螺栓為例，材質為中鋼線材 SCM435 球化材，主要尺寸包括頭部四邊形凸緣對邊長度為 19 mm，頭部凸緣高度 8 mm，桿身長度 50 mm。
製程設計包括3道次鍛造成形與1道次沖切加工。成形道次模具尺寸參考鍛胚設計尺寸，沖切加工模具主要設計參數包括：剪切寬度 1 mm、剪切內孔斜度5度、剪切模具斜度25度、固定模具斜度30度。

多道次鍛造製程設計為：
第零道次 (S0) : 線材剪切下料。
第一道次 (S1) : 前向擠製，桿身成形。
第二道次 (S2) : 鍛壓，頭部預成形 (梯形)。
第三道次 (S3) : 鍛壓，頭部凸緣成形 (圓形)。
第四道次 (S4) : 沖切，完成四邊形凸緣頭部 (方頭)。

從有限元素分析CAE結果知：（1）成形負荷：第1至第3道次，分別為 10 / 44 / 80 噸，共 134 噸。（2）方頭凸緣剪切負荷為 43 噸。

利用CAE分析軟體，進行方頭螺栓多道次鍛造成形與剪切加工分析，可在不實際試模的情況下，預測材料流動、塑性應變分佈、成形與剪切負荷等資訊，未來亦可在在鍛胚高應變區，如材料主要變形區(頭部)與剪切區域(方頭)，此處對於模具磨損及破壞之影響甚大，未來可針對鍛胚預成形及模具設計進行改善優化設計，以減少開模試錯次數、降低材料浪費、提升模具壽命與成品品質穩定性。

應用該技術，可協助產業透過『方頭螺栓多道次鍛造成形與切邊加工CAE分析案例』，建立『CAE成形分析』之技術能量及相關研究開發之參考資料。

#CAE分析動畫：

1. 内六角螺栓多道次鍛造成形 - 模具及鍛胚等效應變分佈影片 [ https://youtu.be/I1O_kKrx_dI ]

2. 内六角螺栓多道次鍛造成形 - 鍛胚等效應變分佈影片 [ https://youtu.be/O0AE2MNZQ6Q ]

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#參考資料：

[1] 台灣扣件產業服務雲, 扣件技術新訊, Vol. 2025-08-No2, 方頭螺栓多道次鍛造成形與切邊加工CAE分析案例, https://www.tw-fastener.com/tfsc/knowledge/BLP_d9cee598-2e39-4943-a0f7-f620de9b4cf5

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Tag: #Fastener, #Bolt, #Forging, #CAE, #Screw.

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