|
高強度螺栓加工工藝為：熱軋盤條－（冷撥）－球化（軟化）退火－機械除鱗－酸洗－冷撥－冷鍛成形－螺紋加工－熱處理－檢驗
一、鋼材設(shè)計
在緊固件制造中，正確選用緊固件材料是重要一環(huán)，由于緊固件的性能和其材料有著密切的關(guān)系。如材料選擇不當(dāng)或不正確，可能造成性能達不到要求，使用壽命縮短，甚至發(fā)生意外或加工困難，制造本錢高等，因此緊固件材料的選用是非常重要的環(huán)節(jié)。 冷鐓鋼是采用冷鐓成型工藝生產(chǎn)的互換性較高的緊固件用鋼。由于它是常溫下利用金屬塑性加工成型，每個零件的變形量很大，承受的變形速度也高，因此，對冷鐓鋼原料的性能要求十分嚴格。 在長期生產(chǎn)實踐和用戶使用調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合GB/T6478-2001《冷鐓和冷擠壓用鋼技術(shù)條件》GB/T699-1999《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》及目標JISG3507-1991《冷鐓鋼用碳素鋼盤條》的特點，以8.8級，9.8級螺栓螺釘的材料要求為例，各種化學(xué)元素的確定。 C含量過高，冷成形性能將降低；太低則無法滿足零件機械性能的要求，因此定為0.25％－0.55％。 Mn能進步鋼的滲透性，但添加過多則會強化基體組織而影響冷成形性能；在零件調(diào)質(zhì)時有促進奧氏體晶粒長大的傾向，故在國際的基礎(chǔ)上適當(dāng)進步，定為0.45％－0.80％。 Si能強化鐵素體，促使冷成形性能降低，材料延伸率下降定為Si小于即是0.30％。 S.P.為雜質(zhì)元素，它們的存在會沿晶界產(chǎn)生偏析，導(dǎo)致晶界脆化，損害鋼材的機械性能，應(yīng)盡可能降低，定為P小于即是0.030％，S小于即是0.035％。 B.含硼量最大值均為0.005％，由于硼元素固然具有顯著進步鋼材滲透性等作用，但同時會導(dǎo)致鋼材脆性增加。含硼量過高，對螺栓，螺釘和螺柱這類需要良好綜合機械性能的工件是十分不利的。
二、球化（軟化）退火
沉頭螺釘，內(nèi)六角圓柱頭螺栓采用冷鐓工藝生產(chǎn)時，鋼材的原始組織會直接影響著冷鐓加工時的成形能力。冷鐓過程中局部區(qū)域的塑性變形可達60％－80％，為此要求鋼材必須具有良好的塑性。當(dāng)鋼材的化學(xué)成分一定時，金相組織就是決定塑性優(yōu)劣的關(guān)鍵性因素，通常以為粗大片狀珠光體不利于冷鐓成形，而細小的球狀珠光體可顯著地進步鋼材塑性變形的能力。 對高強度緊固件用量較多的中碳鋼和中碳合金鋼，在冷鐓前進行球化（軟化）退火，以便獲得均勻細致的球化珠光體，以更好地滿足實際生產(chǎn)需要。 對中碳鋼盤條軟化退火而言，其加熱溫度多選擇在該鋼材臨界點上下保溫，加熱溫度一般不能太高，否則會產(chǎn)生三次滲碳體沿晶界析出，造成冷鐓開裂，而對于中碳合金鋼的盤條采用等溫球化退火，在AC1＋(20-30%)加熱后，爐冷到略低于Ar1，溫度約700攝氏度等溫一段時間，然后爐冷至500攝氏度左右出爐空冷。鋼材的金相組織由粗變細，由片狀變球狀，冷鐓開裂率將大大減少。 35\45\ML35\SWRCH35K 鋼軟化退火溫度一般區(qū)域為715－735攝氏度；而SCM435\40Cr\SCR435鋼球化退火加熱溫度一般區(qū)域為740－770攝氏度，等溫溫度680－700攝氏度。
三、剝殼除鱗
冷鐓鋼盤條往除氧化鐵板工序為剝亮，除鱗，有機械除鱗和化學(xué)酸洗兩種方法。用機械除鱗取代盤條的化學(xué)酸洗工序，既進步了生產(chǎn)率，又減少了環(huán)境污染。此除鱗過程包括彎曲法（普遍使用帶三角形凹槽的圓輪反復(fù)彎曲盤條），噴九法等，除鱗效果較好，但不能使殘余鐵鱗往凈（氧化鐵皮清除率為97％），尤其是氧化鐵皮粘附性很強時，因此，機械除鱗受鐵皮厚度，結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)的影響，使用于低強度緊固件（小于即是6.8級）用的碳鋼盤條。高強度緊固件（大于即是8.8級）用盤條在機械除鱗后，為除凈所有的氧化鐵皮，再經(jīng)化學(xué)酸洗工序即復(fù)合除鱗。 對低碳鋼盤條而言，機械除鱗殘留的鐵皮輕易造成粒拔模不均勻磨損。當(dāng)粒拔�？子捎诒P條鋼絲摩擦外溫時粘附上鐵皮，使盤條鋼絲表面產(chǎn)生縱向粒痕，盤條鋼絲冷鐓凸緣螺栓或圓柱頭螺釘時，頭部出現(xiàn)微裂紋的原因，95％以上是鋼絲表面在拉拔過程中產(chǎn)生的劃痕所引起。因此，機械除鱗法不宜用來高速拉拔。
四、拉拔
拉拔工序有兩個目的，一是改制原材料的尺寸；二是通過變形強化作用使緊固件獲得基本的機械性能，對于中碳鋼，中碳合金鋼還有一個目的，即是使盤條控冷后得到的片狀滲碳體在拉拔過程中盡可能的破解，為隨后的球化（軟化）退火得到粒狀滲碳體做好預(yù)備，然而，有些廠家為降低本錢，任意減少拉拔道次，過大的減面率增加了盤條鋼絲的加工硬化傾向，直接影響了盤條鋼絲的冷鐓性能。 假如各道次的減面率分配分歧適，也會使盤條鋼絲在拉拔過程中產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)裂紋，這種沿鋼絲縱向分布，周期一定的裂紋在鋼絲冷鐓過程中暴露。此外，拉拔過程中如潤滑不好，也可造成冷拔盤條鋼絲有規(guī)律地出現(xiàn)橫裂紋。 盤條鋼絲出出粒絲�？谏暇硗瑫r的切線方向與拉絲模不同心，會造成拉絲模單邊孔型的磨損加劇，使內(nèi)孔失圓，造成鋼絲圓周方向的拉拔變形不均勻，使鋼絲的圓度超差，在冷鐓過程中鋼絲橫截面應(yīng)力不均勻而影響冷鐓合格率。 盤條鋼絲拉拔過程中，過大的部分減面率使鋼絲的表面質(zhì)量惡化，而過低的減面率卻不利于片狀滲碳體的破碎，難以獲得盡可能多的粒狀滲碳體，即滲碳體的球化率低，對鋼絲的冷鐓性能極為不利，采用拉拔方式生產(chǎn)的棒料和盤條鋼絲，部分減面率直控制在10％－15％的范圍內(nèi)。
五、冷鍛成形
通常，螺栓頭部的成形采用冷鐓塑性加工，同切削加工相比，金屬纖維（金屬留線）沿產(chǎn)品外形呈連續(xù)狀，中間無切斷，因而進步了產(chǎn)品強度，特別是機械性能優(yōu)良。 冷鐓成形工藝包括切料與成形，分單工位單擊，雙擊冷鐓和多任務(wù)位自動冷鐓。一臺自動冷鐓機分別在幾個成型凹模里進行沖壓，鐓鍛，擠壓和縮徑等多任務(wù)位工藝。 單工位或多任務(wù)位自動冷鐓機使用的原始毛坯的加工特點是由材料尺寸長5－6米的棒料或重量為1900－2000KG的盤條鋼絲的尺寸決定的，即加工工藝的特點在于冷鐓成型不是采用預(yù)先切好的單件毛坯，而是采用自動冷鐓機本身由棒料和盤條鋼絲切取和鐓粗的（必要時）毛坯。 在擠壓型腔之前，毛坯必須進行整形。通過整形可得到符合工藝要求的毛坯。在鐓鍛，縮徑和正擠壓之前，毛坯不需整形。毛坯切斷后，送到鐓粗整形工位。該工位可進步毛坯的質(zhì)量，可使下一個工位的成型力降低15－17％，并能延長模具壽命，制造螺栓可采用多次縮徑。 1.用半封閉切料工具切割毛坯，最簡單的方法是采用套筒式切料工具；切口的角度不應(yīng)大于3度；而當(dāng)采用開口式切料工具時，切口的斜角可達5－7度。 2.短尺寸毛坯在由上一個工位向下一個成型工位傳遞過程中，應(yīng)能翻轉(zhuǎn)180度，這樣能發(fā)揮自動冷鐓機的潛力，加工結(jié)構(gòu)復(fù)雜的緊固件，進步零件精度。 3.在各個成型工位上都應(yīng)該裝有沖頭退料裝置，凹模均應(yīng)帶有套筒式頂料裝置。 4.成型工位的數(shù)目（不包括切斷工位）一般應(yīng)達到3－4個工位（特殊情況下5個以上）。 5.在有效使用期內(nèi)，主滑塊導(dǎo)軌和工藝部件的結(jié)構(gòu)都能保證沖頭和凹模的定位精度。 6.在控制選料的擋板上必須安裝終端限位開關(guān)，必須留意鐓鍛力的控制。 在自動冷鐓機上制造高強度緊固件所使用的冷撥盤條鋼絲的不圓度應(yīng)在直徑公差范圍內(nèi)，而較為精密的緊固件，其鋼絲的不圓度則應(yīng)限制在1/2直徑公差范圍內(nèi)，假如鋼絲直徑達不到規(guī)定的尺寸，則零件的鐓粗部分或頭部就會出現(xiàn)裂縫，或形成毛刺，假如直徑小于工藝所要求的尺寸，則頭部就會不完整，棱角或漲粗部分不清楚。 冷鐓成型所能達到的精度還同成型方法的選擇和所采用的工序有關(guān)。此外，它還取決于所用的設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點，工藝特點及其狀態(tài)，工模具精度，壽命和磨損程度。 冷鐓成型和擠壓使用的高合金鋼，硬質(zhì)合金模具的工作表面粗糙度不應(yīng)大Ra=0.2um,這類模具工作表面的粗糙度達到Ra=0.025-0.050um時，具有最遐齡命。
六、螺紋加工
螺栓螺紋一般采用冷加工，使一定直徑范圍內(nèi)的螺紋坯料通過搓（滾）絲板（模），由絲板（滾模）壓力使螺紋成形�？色@得螺紋部分的塑性流線不被切斷，強度增加，精度高，質(zhì)量均一的產(chǎn)品，因而被廣泛采用。 為了制出終極產(chǎn)品的螺紋外徑，所需要的螺紋坯徑是不同的，由于它受螺紋精度，材料有無鍍層等因素限制。 滾（搓）壓螺紋是指利用塑性變形使螺紋牙成形的加工方法。它是用帶有和被加工的螺紋同樣螺距和牙形的滾壓（搓絲板）模具，一邊擠壓圓柱形螺坯，一邊使螺坯轉(zhuǎn)動，終極將滾壓模具上的牙形轉(zhuǎn)移到螺坯上，使螺紋成形。 滾（搓）壓螺紋加工的共同點是轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)數(shù)不必太多，假如過多，則效率低，螺紋牙表面輕易產(chǎn)生分離現(xiàn)象或者亂扣現(xiàn)象。反之，假如轉(zhuǎn)數(shù)太少，螺紋直徑輕易失圓，滾壓初期壓力異常增高，造成模具壽命縮短。 滾壓螺紋常見的缺陷：螺紋部分表面裂紋或劃傷；亂扣；螺紋部分失圓。這些缺陷若大量發(fā)生，就會在加工階段被發(fā)現(xiàn)。假如發(fā)生的數(shù)目較少，生產(chǎn)過程留意不到這些缺陷就會流通到用戶，造成麻煩。因此，應(yīng)回納加工條件的關(guān)鍵題目，在生產(chǎn)過程控制這些關(guān)鍵因素。
七、熱處理
高強度緊固件根據(jù)技術(shù)要求都要進行調(diào)質(zhì)處理。熱處理調(diào)質(zhì)是為了進步緊固件的綜合機械性能，以滿足產(chǎn)品規(guī)定的抗拉強度值和屈強比。 熱處理工藝對高強度緊固件尤其是它的內(nèi)在質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響，因此，要想生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的高強度緊固件，必須要有先進的熱處理技術(shù)裝備。 由于高強度螺栓生產(chǎn)量大，價格低廉，螺紋部分又是比較細微相對精密的結(jié)構(gòu)，因此，要求熱處理設(shè)備必須具備生產(chǎn)能力大，自動化程度高，熱處理質(zhì)量好的能力。進進20世紀90年代以來帶有保護氣氛的連續(xù)式熱處理生產(chǎn)線已占主導(dǎo)地位，震底式，網(wǎng)帶爐尤其適用于中小規(guī)格緊固件的熱處理調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)線除了爐子密封性能好以外，還具有先進的氣氛，溫度和工藝參數(shù)計算機控制，設(shè)備故障報警和顯示功能。高強度緊固件從上料－清洗－加熱－淬火－清洗－回火－著色到下線，全部自動控制運行，有效保證了熱處理質(zhì)量。 螺紋的脫碳會導(dǎo)致緊固件在未達到機械性能要求的抗力時先發(fā)生脫扣，使螺紋緊固件失效，縮短使用壽命。由于原料的脫碳，假如退火不當(dāng)，更會使原材料脫碳層加深。調(diào)質(zhì)熱處理過程中，一般會從爐外帶進來一些氧化氣體。棒料鋼絲的鐵銹或冷拔后盤條鋼絲表面上的殘留物，進爐加熱后也會分解，反應(yīng)天生一些氧化性氣體。例如，鋼絲的表面鐵銹，它的成分是碳酸鐵及氫氧化物，在加熱后將分解成CO2及H2O ，從而加重了脫碳。研究表明，中碳合金鋼的脫碳程度較碳鋼嚴重，而最快的脫碳溫度在700－800攝氏度之間。由于鋼絲表面的附著物在一定條件下分解化合成CO2 和H2O 的速度很快，假如連續(xù)式網(wǎng)帶爐爐氣控制不當(dāng)，也會造成螺絲脫碳超差。 高強度緊固件當(dāng)采用冷鐓成形時，原材料和退火的脫碳層不但仍然存在，而且被擠壓到螺紋的頂部，對于需要淬火的緊固件表面，得不到所要求的硬度，其機械性能（特別是強度和耐磨性）降低。另外，鋼絲表面脫碳，表層與內(nèi)部組織不同而具有不同的膨脹系數(shù)，淬火時有可能產(chǎn)生表面裂紋。 為此，在淬火加熱時要保護螺紋頂部不脫碳，還要對原材料已脫碳的緊固件進行適度的覆碳，把網(wǎng)帶爐中的保護氣氛的上風(fēng)調(diào)到和被覆碳的零件原始含碳量基本相等，使已脫碳的緊固件慢慢恢復(fù)到原來的含碳量，碳勢設(shè)定在0.42％－0.48％為宜，覆碳溫度與淬火加熱相同，不能在高溫下進行，以免晶粒粗大，影響機械性能。 緊固件在調(diào)質(zhì)淬火過程中可能出現(xiàn)的質(zhì)量題目主要有：淬火態(tài)硬度不足；淬火態(tài)硬度不均；淬火變形超差；淬火開裂�，F(xiàn)場出現(xiàn)的這類題目往往與原材料，淬火加熱和淬火冷卻有關(guān)，正確制訂熱處理工藝，規(guī)范生產(chǎn)操縱過程，往往可以避免此類質(zhì)量事故。
| 