高強(qiáng)度螺栓加工工藝

1、高強(qiáng)度螺栓加工工藝為：熱軋盤條（冷撥）球化（軟化）退火機(jī)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)，因為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(dá)不到要求，使用壽命縮短，甚至發(fā)生意外或加工困難，制造成本高等，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(yán)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

2、術(shù)條件GB/T699-1999優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼及目標(biāo)JISG3507-1991冷鐓鋼用碳素鋼盤條的特點，以8.8級，9.8級螺栓螺釘螺柱這類需要良好綜合機(jī)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(dá)6080，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，通常認(rèn)為粗大片狀珠光體不利于冷鐓成形，而細(xì)小的球狀珠光體可顯著地提高鋼材塑性變形的能力。 對高強(qiáng)度緊固件用量較多的中碳鋼和中碳合金鋼，在冷鐓前進(jìn)行球化（軟化）退火，以便獲

3、得均勻細(xì)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(xì)，由片狀變球狀，冷鐓開裂率將大大減少。 3545ML35SWRCH35K 鋼軟化退火溫度一般區(qū)域為715735攝氏度；而SCM43540CrSCR435鋼球化退火加熱溫度一般區(qū)域為740770攝氏度，等溫溫度680700攝氏度。三

4、，剝殼除鱗 冷鐓鋼盤條去除氧化鐵板工序為剝亮，除鱗，有機(jī)械除鱗和化學(xué)酸洗兩種方法。用機(jī)械除鱗取代盤條的化學(xué)酸洗工序，既提高了生產(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覆彎曲盤條），噴九法等，除鱗效果較好，但不能使殘余鐵鱗去凈（氧化鐵皮清除率為97），尤其是氧化鐵皮粘附性很強(qiáng)時，因此，機(jī)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(qiáng)度緊固件（小于等于6.8級）用的碳鋼盤條。高強(qiáng)度緊固件（大于等于8.8級）用盤條在機(jī)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(jī)械除鱗殘留的鐵皮容易造成粒拔模不均勻磨損。當(dāng)粒拔?？子?/p>

5、于盤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(jī)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(qiáng)化作用使緊固件獲得基本的機(jī)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準(zhǔn)備，然而，有些廠家為降低成本，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。 如果各道次的減面率分配不合

6、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1

7、015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)品形狀呈連續(xù)狀，中間無切斷，因而提高了產(chǎn)品強(qiáng)度，特別是機(jī)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，雙擊冷鐓和多工位自動冷鐓。一臺自動冷鐓機(jī)分別在幾個成型凹模里進(jìn)行沖壓，鐓鍛，擠壓和縮徑等多工位工藝。 單工位或多工位自動冷鐓機(jī)使用的原始毛坯的加工特點是由材料尺寸長56米的棒料或重量為19002000KG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(jī)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(jìn)

8、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。該工位可提高毛坯的質(zhì)量，可使下一個工位的成型力降低1517，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(dá)57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(jī)的潛力，加工結(jié)構(gòu)復(fù)雜的緊固件，提高零件精度。 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)量（不包括切斷工

9、位）一般應(yīng)達(dá)到34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)，必須注意鐓鍛力的控制。 在自動冷鐓機(jī)上制造高強(qiáng)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)，如果鋼絲直徑達(dá)不到規(guī)定的尺寸，則零件的鐓粗部分或頭部就會出現(xiàn)裂痕，或形成毛刺，如果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晰。 冷鐓成型所能達(dá)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

10、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(dá)到Ra=0.025-0.050um時，具有最高壽命。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(qiáng)度增加，精度高，質(zhì)量均一的產(chǎn)品，因而被廣泛采用。 為了制出最終產(chǎn)品的螺紋外徑，所需要的螺紋坯徑是不同的，因為它受螺紋精度，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

11、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，最終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滾動轉(zhuǎn)數(shù)不必太多，如果過多，則效率低，螺紋牙表面容易產(chǎn)生分離現(xiàn)象或者亂扣現(xiàn)象。反之，如果轉(zhuǎn)數(shù)太少，螺紋直徑容易失圓，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)。如果發(fā)生的數(shù)量較少，生產(chǎn)過程注意不到這些缺陷就會流通到用戶，造成麻煩。因此，應(yīng)歸納加工條件的關(guān)鍵問題，在生產(chǎn)過程控制這些關(guān)鍵因素。 七，熱處理 高強(qiáng)度緊固件根據(jù)技術(shù)要求都要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。熱處理調(diào)質(zhì)是

12、為了提高緊固件的綜合機(jī)械性能，以滿足產(chǎn)品規(guī)定的抗拉強(qiáng)度值和屈強(qiáng)比。 熱處理工藝對高強(qiáng)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(qiáng)度緊固件，必須要有先進(jìn)的熱處理技術(shù)裝備。 由于高強(qiáng)度螺栓生產(chǎn)量大，價格低廉，螺紋部分又是比較細(xì)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(jìn)入20世紀(jì)90年代以來帶有保護(hù)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(jìn)的氣氛，溫度和工藝參數(shù)計算機(jī)控制，設(shè)備故障報警和顯示功能。高強(qiáng)度緊固件從上料清洗加熱淬火清洗回火

13、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(dá)到機(jī)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，如果退火不當(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(jìn)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，入爐加熱后也會分解，反應(yīng)生成一些氧化性氣體。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(yán)重，而最快的脫碳溫度在700800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，如

14、果連續(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(qiáng)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(jī)械性能（特別是強(qiáng)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(hù)螺紋頂部不脫碳，還要對原材料已脫碳的緊固件進(jìn)行適度的覆碳，把網(wǎng)帶爐中的保護(hù)氣氛的優(yōu)勢調(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0.420.48為宜，覆碳溫度與淬火加熱相同，不能在高溫下進(jìn)行，以免晶粒粗大，影響機(jī)械性能。 緊固件在調(diào)質(zhì)淬火過程中可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題主要有：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)的這類問題