2025-09-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 (2025-09-No-2)：

#技術主題 : #六角法蘭螺栓鍛造成形CAE分析案例

六角凸緣螺栓（Hexagon Flange Bolt）是一種常用扣件，外形為六角頭並附帶圓形凸緣(法蘭)，可有效分散受力並取代墊片使用。常用於汽車、機械及結構組裝，具備防鬆及承壓面積大等特點，可提升連接穩固性與安裝效率，廣泛應用於需高強度及抗震的環境。

本案例以 M12x1.75 六角凸緣螺栓為例，材質為中鋼線材 SCM435 球化材，主要尺寸包括六角對邊長 17 mm，頭部凸緣直徑 25 mm 高度 1.5 mm，桿身長度 30 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，六角頭部及凸緣成形 (圓形)。
第四道次 (S4) : 沖切，完成圓形凸緣。

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 11 / 19 / 145 噸，共 175 噸。（2）圓形凸緣剪切負荷為 15 噸。

利用CAE分析軟體，進行六角法蘭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(凸緣)，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『六角法蘭螺栓鍛造成形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. 六角凸緣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/QSfg15dG23Q ]

2. 六角凸緣螺栓多道次鍛造成形 - 鍛胚等效應變分佈影片 [ https://youtu.be/pztRntwYKo8 ]    

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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. 2025-09-No1, 六角法蘭螺栓鍛造成形CAE分析案例, https://www.tw-fastener.com/tfsc/knowledge/BLP_e84833f3-73af-489d-b9b2-08e891d8c6b0

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

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