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高强度螺栓加工工艺

文章作者:螺杆加工 发表时间: 浏览次数:

[导读:]螺杆加工-在紧固件制造中,正确选用紧固件材料是重要一环,因为紧固件的性能和其材料有着密切的关系。
高强度螺栓加工工艺

高强度螺栓加工工艺为:热轧盘条-(冷拨)-球化(软化)退火-机械除鳞-酸洗-冷拨-冷锻成形-螺纹加工-热处理-检验

  一、钢材设计

  在紧固件制造中,正确选用紧固件材料是重要一环,因为紧固件的性能和其材料有着密切的关系。如材料选择不当或不正确,可能造成性能达不到要求,使用寿命缩短,甚至发生意外或加工困难,制造成本高等,因此紧固件材料的选用是非常重要的环节。 冷镦钢是采用冷镦成型工艺生产的互换性较高的紧固件用钢。由于它是常温下利用金属塑性加工成型,每个零件的变形量很大,承受的变形速度也高,因此,对冷镦钢原料的性能要求十分严格。 在长期生产实践和用户使用调研的基础上,结合GB/T6478-2001《冷镦和冷挤压用钢技术条件》GB/T699-1999《优质碳素结构钢》及目标JISG3507-1991《冷镦钢用碳素钢盘条》的特点,以8.8级,9.8级螺栓螺钉的材料要求为例,各种化学元素的确定。 C含量过高,冷成形性能将降低;太低则无法满足零件机械性能的要求,因此定为0.25%-0.55%。 Mn能提高钢的渗透性,但添加过多则会强化基体组织而影响冷成形性能;在零件调质时有促进奥氏体晶粒长大的倾向,故在国际的基础上适当提高,定为0.45%-0.80%。 Si能强化铁素体,促使冷成形性能降低,材料延伸率下降定为Si小于等于0.30%。 S.P.为杂质元素,它们的存在会沿晶界产生偏析,导致晶界脆化,损害钢材的机械性能,应尽可能降低,定为P小于等于0.030%,S小于等于0.035%。 B.含硼量最大值均为0.005%,因为硼元素虽然具有显著提高钢材渗透性等作用,但同时会导致钢材脆性增加。含硼量过高,对螺栓,螺钉和螺柱这类需要良好综合机械性能的工件是十分不利的。

  二、球化(软化)退火

  沉头螺钉,内六角圆柱头螺栓采用冷镦工艺生产时,钢材的原始组织会直接影响着冷镦加工时的成形能力。冷镦过程中局部区域的塑性变形可达60%-80%,为此要求钢材必须具有良好的塑性。当钢材的化学成分一定时,金相组织就是决定塑性优劣的关键性因素,通常认为粗大片状珠光体不利于冷镦成形,而细小的球状珠光体可显著地提高钢材塑性变形的能力。 对高强度紧固件用量较多的中碳钢和中碳合金钢,在冷镦前进行球化(软化)退火,以便获得均匀细致的球化珠光体,以更好地满足实际生产需要。 对中碳钢盘条软化退火而言,其加热温度多选择在该钢材临界点上下保温,加热温度一般不能太高,否则会产生三次渗碳体沿晶界析出,造成冷镦开裂,而对于中碳合金钢的盘条采用等温球化退火,在AC1+(20-30%)加热后,炉冷到略低于Ar1,温度约700摄氏度等温一段时间,然后炉冷至500摄氏度左右出炉空冷。钢材的金相组织由粗变细,由片状变球状,冷镦开裂率将大大减少。 35\45\ML35\SWRCH35K 钢软化退火温度一般区域为715-735摄氏度;而SCM435\40Cr\SCR435钢球化退火加热温度一般区域为740-770摄氏度,等温温度680-700摄氏度。

  三、剥壳除鳞

  冷镦钢盘条去除氧化铁板工序为剥亮,除鳞,有机械除鳞和化学酸洗两种方法。用机械除鳞取代盘条的化学酸洗工序,既提高了生产率,又减少了环境污染。此除鳞过程包括弯曲法(普遍使用带三角形凹槽的圆轮反覆弯曲盘条),喷九法等,除鳞效果较好,但不能使残余铁鳞去净(氧化铁皮清除率为97%),尤其是氧化铁皮粘附性很强时,因此,机械除鳞受铁皮厚度,结构和应力状态的影响,使用于低强度紧固件(小于等于6.8级)用的碳钢盘条。高强度紧固件(大于等于8.8级)用盘条在机械除鳞后,为除净所有的氧化铁皮,再经化学酸洗工序即复合除鳞。 对低碳钢盘条而言,机械除鳞残留的铁皮容易造成粒拔模不均匀磨损。当粒拔模孔由于盘条钢丝摩擦外温时粘附上铁皮,使盘条钢丝表面产生纵向粒痕,盘条钢丝冷镦凸缘螺栓或圆柱头螺钉时,头部出现微裂纹的原因,95%以上是钢丝表面在拉拔过程中产生的划痕所引起。因此,机械除鳞法不宜用来高速拉拔。

  四、拉拔

  拉拔工序有两个目的,一是改制原材料的尺寸;二是通过变形强化作用使紧固件获得基本的机械性能,对于中碳钢,中碳合金钢还有一个目的,即是使盘条控冷后得到的片状渗碳体在拉拔过程中尽可能的破解,为随后的球化(软化)退火得到粒状渗碳体做好准备,然而,有些厂家为降低成本,任意减少拉拔道次,过大的减面率增加了盘条钢丝的加工硬化倾向,直接影响了盘条钢丝的冷镦性能。 如果各道次的减面率分配不合适,也会使盘条钢丝在拉拔过程中产生扭转裂纹,这种沿钢丝纵向分布,周期一定的裂纹在钢丝冷镦过程中暴露。此外,拉拔过程中如润滑不好,也可造成冷拔盘条钢丝有规律地出现横裂纹。 盘条钢丝出出粒丝模口上卷同时的切线方向与拉丝模不同心,会造成拉丝模单边孔型的磨损加剧,使内孔失圆,造成钢丝圆周方向的拉拔变形不均匀,使钢丝的圆度超差,在冷镦过程中钢丝横截面应力不均匀而影响冷镦合格率。 盘条钢丝拉拔过程中,过大的部分减面率使钢丝的表面质量恶化,而过低的减面率却不利于片状渗碳体的破碎,难以获得尽可能多的粒状渗碳体,即渗碳体的球化率低,对钢丝的冷镦性能极为不利,采用拉拔方式生产的棒料和盘条钢丝,部分减面率直控制在10%-15%的范围内。

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