高強(qiáng)度螺栓生產(chǎn)加工工藝流程

1、高強(qiáng)度螺栓生產(chǎn)加工工藝流程高強(qiáng)度螺栓生產(chǎn) 主要分為熱軋盤條 （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(yàn)幾步 !一，鋼材設(shè)計(jì)在緊固件制造中， 正確選用緊固件材料是重要一環(huán)， 因?yàn)榫o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(gè)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(shí)踐和用戶使用調(diào)研的基

2、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(biāo) JISG3507-1991 冷鐓鋼用碳素鋼 盤條的特點(diǎn)，以 8.8 級，9.8 級螺栓螺釘?shù)牟牧弦鬄槔?，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(jī)械性能的要求，因此定為 0.25% 0.55% 。 Mn 能提高鋼的滲透性，但添加過多則會強(qiáng)化基體組織而影響冷成形性能；在零 件調(diào)質(zhì)時(shí)有促進(jìn)奧氏體晶粒長大的傾向，故在國際的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高，定為 0.45% 0.80% 。 Si 能強(qiáng)化鐵素體，促使冷成形性能降低，材料延伸率下降定為 Si 小于等于 0.

3、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(jī) 械性能，應(yīng)盡可能降低，定為P小于等于0.030% , S小于等于0.035% 。 B.含硼量最大 值均為 0.005% ，因?yàn)榕鹪仉m然具有顯著提高鋼材滲透性等作用，但同時(shí)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(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(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。 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)，

4、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。 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，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(shí)間，然后爐 冷至 500 攝氏度左右出爐空冷。鋼材

5、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?yàn)?715 735 攝氏度； 而 SCM43540CrSCR435 鋼球化退火加熱溫度一般區(qū)域?yàn)?740 770 攝氏度，等溫溫 度 680 700 攝氏度。三，剝殼除鱗冷鐓鋼盤條去除氧化鐵板工序?yàn)閯兞粒?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

6、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，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。四，拉拔拉拔工序有兩個(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

7、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(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，

8、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

9、位單擊， 雙擊冷鐓和多工位自動(dòng)冷鐓。 一臺自動(dòng)冷鐓機(jī)分別在 幾個(gè)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(dòng)冷鐓機(jī) 使用的原始毛坯的加工特點(diǎn)是由材料尺寸長56 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(diǎn)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(dòng)冷鐓機(jī)本身由棒料和盤條鋼絲切取和鐓粗的（必要時(shí)）毛坯。在擠壓型腔之前，毛坯必須進(jìn)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(gè)工位的成型力降低 15 17% ，并能延長

10、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(shí)，切口的斜角可達(dá) 57 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(dòng)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

11、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(dòng)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(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

12、Ra=0.2um, 這類模具工作表面的粗糙度達(dá)到 Ra=0.025-0.050um 時(shí)，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?yàn)樗苈菁y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(dòng)，最終將滾壓模具上的牙形轉(zhuǎn)移到螺坯上

13、，使 螺紋成形。 滾（搓）壓螺紋加工的共同點(diǎn)是滾動(dòng)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)

14、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(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(dòng)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(jì)算機(jī)控制， 設(shè)備故障報(bào)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著色到下線， 全部自動(dòng)控制運(yùn)

15、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(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。 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

16、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。 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。 為此，在淬火加熱時(shí)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 0.42% 0.48% 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)