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主要產(chǎn)品:螺栓、螺母、墊圈、鋼結(jié)構(gòu)配件、光伏配件、龍骨配件、爬架配件

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螺栓的生產(chǎn)加工全過程工藝講解

發(fā)布時(shí)間:2023-11-19

螺栓加工工藝流程:材料選擇-球化(軟化退火-剝殼除鱗-冷撥-冷鍛成形-螺紋加工-熱處理。邯鄲市裕恒緊固件制造有限公司 15632039333

圖片



01

螺栓加工常用材料



根據(jù)螺栓的強(qiáng)度級別采用不同的材料:目前市場上標(biāo)準(zhǔn)件主要有碳鋼、不銹鋼和銅三種材料。 

(1)
碳鋼  我們以碳鋼料中碳的含量區(qū)分低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼以及合金鋼。 

低碳鋼C%≤0.25% 國內(nèi)通常稱為A3鋼。國外基本稱為1008、1015、1018和1022 等。主要用于4.8級螺栓及4級螺母、小螺絲等無硬度要求的產(chǎn)品。(注:鉆尾釘主要用1022材料 。

中碳鋼0.25%<C%≤0.45% 國內(nèi)通常稱為35號、45號鋼,國外基本稱為1035、CH38F、1039和40ACR 等。主要用于8級螺母、8.8級螺栓及8.8級內(nèi)六角產(chǎn)品。 

高碳鋼C%>0.45%。目前市場上基本沒有使用。 

合金鋼,即在普碳鋼中加入合金元素,增加鋼材的一些特殊性能:如35、40 鉻鉬、SCM435和10B38。芳生螺絲主要使用SCM435鉻鉬合金鋼,主要成分有C、Si、Mn、P、S、Cr和Mo。 


(2)不銹鋼

45、50、60、70、80,主要分奧氏體(18%Cr、8%Ni),耐熱性好,耐腐蝕性好并且可焊性好。

A1、A2、A4,馬氏體(13%Cr,耐腐蝕性較差,強(qiáng)度高且耐磨性好。


C1、C2、C4,鐵素體不銹鋼(18%Cr),鐓鍛性較好 ,耐腐蝕性強(qiáng)于馬氏體。


(3)銅  常用材料為黃銅、鋅銅合金。市場上主要用H62、H65和H68銅做標(biāo)準(zhǔn)件。  邯鄲市裕恒緊固件制造有限公司 15632039333


02

球化(軟化)退火



1)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(shí),鋼材的原始組織會直接影響著冷鐓加工時(shí)的成形能力。

2)冷鐓過程中局部區(qū)域的塑性變形可達(dá)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(shí),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。


3)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,以便獲得均勻細(xì)致的球化珠光體,以更好地滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。

4)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(diǎn)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。

5)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℃等溫一段時(shí)間,然后爐冷至500℃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。35\45\ML35\SWRCH35K鋼軟化退火溫度一般區(qū)域?yàn)?15℃~735℃。邯鄲市裕恒緊固件制造有限公司 15632039333



03

剝殼除鱗



冷鐓鋼盤條去除氧化鐵板工序?yàn)閯兞粒怀[分為有機(jī)械除鱗和化學(xué)酸洗兩種方法。

1)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(shí)。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,適用于低強(qiáng)度緊固件(小于等于6.8級)用的碳鋼盤條。

2)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)粒拔模孔由于盤條鋼絲摩擦外溫時(shí)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(shí),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。



04

冷拔


1)冷拔工序有兩個(gè)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(gè)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裂,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。

2)如果各道次的減面率分配不合適,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。

3)盤條鋼絲出出粒絲模口上卷同時(shí)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。

4)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%。邯鄲市裕恒緊固件制造有限公司 15632039333



05

冷鍛


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。

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(shí),切口的斜角可達(dá)5~7度。

2)短尺寸毛坯在由上一個(gè)工位向下一個(gè)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(gè)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(不包括切斷工位)一般應(yīng)達(dá)到3~4個(gè)工位(特殊情況下5個(gè)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。

7)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(diǎn),工藝特點(diǎn)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=0.2μm,這類模具工作表面的粗糙度達(dá)到Ra=0.025~0.050μm時(shí),具有最高壽命。邯鄲市裕恒緊固件制造有限公司 15632039333


06

螺紋加工



1)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。可獲得螺紋部分的塑性流線不被切斷、強(qiáng)度增加、精度高且質(zhì)量均一的產(chǎn)品,因而被廣泛采用。

2)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?yàn)樗苈菁y精度,材料有無鍍層等因素限制。

3)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,最終將滾壓模具上的牙形轉(zhuǎn)移到螺坯上,使螺紋成形。

4)滾(搓)壓螺紋加工的共同點(diǎn)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。

5)滾壓螺紋常見的缺陷:螺紋部分表面裂紋或劃傷、亂扣和螺紋部分失圓。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。邯鄲市裕恒緊固件制造有限公司 15632039333



07

熱處理


1)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。邯鄲市裕恒緊固件制造有限公司 15632039333

2)熱處理調(diào)質(zhì)是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。

3)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。

4)由于高強(qiáng)度螺栓生產(chǎn)量大、價(jià)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、自動化程度高且熱處理質(zhì)量好的能力。

5)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(shí)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。

6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和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700℃~800


7由于鋼絲表面的附著物在一定條件下分解化合成CO2和H2O速度很快,如果連續(xù)式網(wǎng)帶爐爐氣控制不當(dāng),也會造成螺絲脫碳超差。

8)高強(qiáng)度緊固件當(dāng)采用冷鐓成形時(shí),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(shí)有可能產(chǎn)生表面裂紋。

9)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、淬火變形超差和淬火開裂。

10)現(xiàn)場出現(xiàn)的這類問題往往與原材料,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)操作過程,往往可以避免此類質(zhì)量事故。


來源:機(jī)械工程師,裕恒緊固件15632039333-整理發(fā)布




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