材料改制概述

1、材料改制一、材料改制的意義現(xiàn)在制作緊固件的主要工藝方法是冷鐓（冷鍛）或者稱冷擠壓和熱鐓（含溫鐓）工藝。我們的原材料主要是線材盤條冷鐓用熱軋盤條，熱（溫）鐓工藝主要是棒料。由熱軋獲得的材料的外圓尺寸、公差、精度、表面狀態(tài)（氧化皮等） 均不適應(yīng)冷鐓工藝的要求。 1、 材料外圓尺寸 （高速軋機在 0.10的控制范圍內(nèi)； 2、尺寸公差可能“失圓”或者粗細的不均勻， 影響通過精密的冷鐓模具；3、 表面氧化皮（尤其是 F 很薄，顏色發(fā)“青” ，硬度很高，影響拉絲模的壽命和緊固件冷鐓模具的使用壽命。所以“改制”成“精線”是不可缺少的一步工序。通過酸洗拉撥后的線材表面光潔，線徑精度高（一般在0.000.02

2、這間）通條均勻性強。但缺點是任何一次拉撥都會使線材的抗拉強度升高，隨這升高的還有硬度，這主要是金屬材料塑性形變中的“鮑辛格”效應(yīng)的作用所致。不同的材料和不同的拉撥壓縮比會產(chǎn)生不同的結(jié)果，如果拉撥改制后的線材硬度過高會影響冷成型性能，變形困難，表面過硬，降低冷鐓模具的使用壽命，那么為避免這些問題，材料改制中要有相應(yīng)的工序安排，按需要合理安排除銹（剝殼） 、輾尖、退火、酸洗、拉撥等工序。-X二二一二、材料改制的基本工藝路線熱 軋除銹、碾尖冬（盤圓）酸洗、潤滑 冷撥 檢駟I多置、重復(fù)一1除銹（機械除銹、剝殼） 酸洗、潤滑拉撥先進爐退火除銹、剝殼酸洗、潤滑拉撥除銹酸洗、潤滑拉撥退火除銹酸洗拉撥（二拉一

3、退）退火除銹酸洗、潤滑拉撥退火除銹酸洗拉撥（二拉二退）A只用工藝步驟的俗稱“生料拉”，主要用于外六角螺栓等；B只用工藝步驟一退一拉, 適用中炭冷鎖鋼生產(chǎn)螺母 大料小變形；C用工藝步驟二拉一退，適用中炭或低合金、內(nèi)六角 螺釘、法蘭面螺栓、10級螺母、異型件；D用工藝步驟二拉二退，一般第一拉安排超過2530%壓縮比，第二拉僅 0.20.4%。輕拉，主要是合金鋼緊 固件、法蘭面、沉頭內(nèi)六角異型件，及需要在調(diào)質(zhì)前調(diào)整好 材料基本組織的線材。剝殼和碾尖1剝殼也稱為機械除銹，針對氧化皮較厚的線材。把線材穿過不同按置位置的滾輪（十字、交錯、交叉）用機械方法除外表的氧化皮，也可以鋼絲刷、噴砂，當(dāng)然也 可以直接

4、進酸洗池。.碾尖，也稱軋頭，將材料在碾尖機中把一定長度的線 頭碾尖，減小直徑尺寸，主要作用是穿過拉撥模的內(nèi)孔作引 導(dǎo)夾緊的線頭。酸洗除去表面氧化皮最有效的辦法是酸洗。酸洗的用酸主要是硫酸和鹽酸。1現(xiàn)將這兩種酸的使用情況對比如下:硫 酸鹽酸化學(xué)反應(yīng)FeO+H 2SO4f F2SO4+H 2OF8O4+4H 2SO4一Fe3O4+Fe2(SO4)3 + 4H2OFe2O3+3H 2SO47Fe2(SO4)3+3H 2OFe+H2SC4-FeSO4+H 2 TFeO+2HCl-FeCl2+H2O F8O4+8HCI-FeCl2+2FeCl3+4H2O Fe2O3+6HC1 - 2FeCl3+3H 2

5、O Fe+2HC1-FeC1+H2溫度要加熱4560常溫，超過40環(huán)境不宜使用最佳使用 狀態(tài)溫度5060 酸濃度1214%溫度20 酸濃度1825%補液濃度7%時要加酸濃度12%時要加酸更換亞鐵 200300g/L 或 酸w 5%要更換報廢亞鐵300g/L或酸W 5%要更換報廢反應(yīng)時間 和速度酸洗速度慢，應(yīng)控制在2025分 鐘，表面較粗糙，適合掛石灰漿酸洗速度快，應(yīng)控制在815 分鐘，表面光潔，適合用磷 化工藝其它濃硫酸92%可以用鋼制溶器盛 裝運輸運輸必須使用耐酸、封閉性 好的容器2.特別注意點:硫酸使用配置時注意安全，必須酸加入水中稀釋，新酸液酸可以直接使用。鹽酸溶液新更換時必須要加入舊的

6、酸液才能使用（要保持鹽酸亞鐵有12%的濃度）。起酸后應(yīng)流水沖洗，堿性中和。酸液反應(yīng)池可以加抑霧劑“若丁” ，濃度為0.2%60cc/（若?。憾洷搅蛟履颍邷睾偷蜌鈮簳r，加洗潔凈和抑霧劑合用。廠房敞開，木結(jié)構(gòu)或鋼架、水泥梁柱、地面、吊具等 涂環(huán)氧樹脂材料涂復(fù)表面。.氫脆，在酸洗過程中（不管是用硫酸、鹽酸或者是其他酸），均會有大量游離態(tài)的氫產(chǎn)生，H+氫原子會被鋼中的鐵基體所吸收，并且沿著晶格在基體中擴擴散，會使鋼的脆性增加，損害鋼的冷變形的性能，嚴重時在拉撥過程中發(fā)生斷裂，或者在冷鐓時發(fā)生開裂。酸洗時間過長， 溫度過高， 碳含量高， 鋼中其他元素 （雜質(zhì)）增多，非金屬元素 C 、 S、 P、

7、Si 存在，中間道次冷撥過的材料有內(nèi)應(yīng)力存在都會擴大氫脆風(fēng)險。防止的方法是，嚴格掌握工藝規(guī)程， 尤其是酸洗時間和溫度， 酸洗液的狀態(tài) （酸液效力降低要及時加酸，或清理亞鐵，或置換新液） ，注意方法是合理選用酸洗液，硫酸酸洗反應(yīng)中氫沖出多適合酸洗熱軋料（黃銹料） ，反應(yīng)中對表層厚的除銹力強。鹽酸的濃度高對退火材料或熱軋“發(fā)青”的新料（四氧化三鐵）溶解性好，退火拉細絲有利。驅(qū)氧可以加熱200c X 1小時（有效200300c結(jié)合烘干） ，存放一定時間后再拉撥，含碳低的 2-3 小時，中碳5-6小時，合金鋼 12 小時。拉撥前的潤滑拉撥前的潤滑是非常必要的，可以提高拉撥材表面質(zhì)量， 減少磨損， 延長

8、拉撥模使用壽命， 保持穩(wěn)定的尺寸精度，提高拉絲的速度， 增加產(chǎn)量， 提高效率， 防止酸洗后再生銹。拉撥后的材料中存余的潤滑劑在冷鐓過程中起到關(guān)鍵的潤滑膜作用。1.潤滑方法有：拉絲模盒裝置中放有拉撥粉，拉撥劑，有常壓的也有加壓的。拉撥劑有成品可以買到，不需要預(yù)涂，比較方便。液體的耐400500 c高溫，主要成份是氟化硅、聚烯燒，商 品名稱是塔夫龍（聚四氟乙烯）與樹脂混合。固體有皂粉， 主要成份為碳粉、滑石粉、二硫化鋁、云母片粉等等，商品 名稱是天津1號2號3號等，要與拉絲速度、溫度配合好選 擇。桂灰處理（動物油一石灰潤滑）桂灰處理成本低，效果好，有粉塵，環(huán)境差，粘附性強, 能耐溫，呈堿性，對酸洗

9、后的殘存物有中和作用。潤滑膜有 延展性能，帶著“微小”顆粒，通過拉絲模殘留在表面，防 止拉絲膜粘粒，冷徽也有潤滑效果，但殘留物不易清洗，可 能對以后的鍍鋅有影響。動物油一石灰潤滑劑配方:序號動物油Kg石灰肥皂石蠟Kg水19100-16適用2121000.15X 151適用3141000.15X 128適用3161000.15X 10-適用優(yōu)質(zhì)生灰（塊灰）加水發(fā)熱均勻加入，蠟切細、片狀， 肥皂可改用對應(yīng)是工業(yè)硬脂酸鈉，動物油可按季節(jié)不同用豬 油或牛油混合配比，自然存放半個月（養(yǎng)灰），干燥去水份,使用時取由，加溫加水，過濾后攪拌成乳液狀，使用溫度80 C,濃度約1克/cm。桂灰后要有干燥工序。磷化

10、一皂化酸洗后的材料放到磷酸鹽溶液里，使鋼材表面生成一層 均勻的多孔的可變形的磷酸鹽膜，然后涂敷金屬皂，使之形 成潤滑膜。這種潤滑膜屬于化學(xué)反應(yīng)潤滑膜，能隨鋼材一起 變形，并且在冷變形溫度范圍內(nèi)能保持化學(xué)穩(wěn)定性。處理適 當(dāng)?shù)臐櫥ぴ诶瓝軙r，（壓縮率為30%時），金屬表面的潤滑 膜層仍然可以保留 78%o由于磷化-皂化是化學(xué)反應(yīng)膜，已與 材料表面結(jié)合為一體，所拉所后表面原有的磷酸鹽結(jié)晶和金 屬皂一起在后序的冷鎖加工中存在于工件表面和模腔內(nèi)壁 之間，保持其潤滑性能?；辉砘幚砉に嚵鞒?工序處理液浸清時 間（分）溫度 （C）作用及注意事項酸洗硫酸 10%-16%5-1540-50注意季節(jié)、溫度、材料

11、表面的氧化皮各 類、厚度等綜合考慮，酸洗匆過長，防 止氫脆危害鹽酸5%-10%5-8常溫水洗沖洗-避免酸液帶入磷化池溫水洗浸沖-提高材料溫度，以免影響磷化反應(yīng)效果磷化磷酸鋅溶液PH2-35-1060-80水洗清除磷化液殘余對后面，序的影響中和堿（硼砂） 溶液2-360-80PH8-10皂化金屬皂溶液3-580干燥風(fēng)吹，烘干，自干燥促使形成牢固的潤滑膜機械除銹蝕酸洗、磷化都存在較嚴重的環(huán)境影響問題，生產(chǎn)過程中有廢液、廢氣和固態(tài)物的“三廢”問題，處理成本較高，但又急需妥善解決，即使沒有法規(guī)條文的約束，也必需保護好環(huán)境。 固態(tài)物集中處理， 回收費用約每噸3000元， 廢液中和過濾做到 0 排放， 水

12、凈化后可循環(huán)使用， 廢氣要吸收、 凈化， 所以近年來國內(nèi)外都在研發(fā)改進酸洗、拉撥前處理的除銹問題。處理的基本方向是：一是全封閉、全自動、全電腦無人操作自動生產(chǎn)線。最成功的是日本玲本公司的酸洗自動線，國內(nèi)有局部引進，在寶鋼特鋼事業(yè)部（不銹鋼固溶、酸洗自動線） 。二是無酸機械除銹。機械除銹是把線材穿引通過幾對交叉或十字排列的滾輪中，當(dāng)線材穿過時，金屬線本身具有塑性，扭、彎后可以恢復(fù)，表面氧化層是脆性的，發(fā)生破裂，撬起，剝落。另有鋼絲滾刷，拋丸，高壓水的噴射等幾種組合，可以除銹，清潔度達到95%。國內(nèi)外均有按不同材質(zhì)、不同直徑、不同要求專門設(shè)計的裝置，有日本大同特殊鋼制造部，也有江蘇無錫的一些拉絲設(shè)

13、備廠附帶配套生產(chǎn)的機械除銹裝置。 （應(yīng)用實例：重慶風(fēng)華緊固件公司）機械除銹的優(yōu)點：節(jié)水，節(jié)能，保護環(huán)境；生產(chǎn)周 期短，廠房面積小，減少酸霧和粉塵；避免氫脆現(xiàn)象的發(fā) 生。拉撥.拉撥的原理：拉撥是由粗變細的一種加工形式，也俗稱拉絲，伸線。拉撥是塑性形變中的壓縮變形。變形也是由彈性變形開始，當(dāng)外力作用到達金屬內(nèi)部組織，晶格被迫改變其原有的平衡位置，如果金屬所受的外力過大發(fā)生了滑動移位，并且在拉撥模的約束下，在沒有反拉力的情況下，向一個方向定向改變，那么通過拉撥模的一端尺寸直徑就變小，達到預(yù)期設(shè)定的直徑尺寸，就達到了拉撥工序的加工目的。冷鐓鋼的拉撥就是利用了它有優(yōu)良的塑性形變的性能。.影響拉撥的一些因

14、素材料的強度。含碳量高、含合金元素高的強度大，抗拉能力強，含硅高，冷作硬化率也高。拉撥模變形區(qū)的錐角（一般 5 -16 ）在壓縮率不變的情況下，角度小，接觸面積大，阻力大，摩擦阻力應(yīng)變阻力，拉撥力大。反之，阻力小，一般粗線12 -16，中粗10 -12 ，細線5 -8。定徑帶的影響帶寬阻力大，工作穩(wěn)定，耐用度高，但過寬會發(fā)熱燒壞潤滑膜，入口處“結(jié)屑”會損壞產(chǎn)品表面光潔度，一般定徑帶寬度是拉撥尺寸的0.20.45d,細絲可以寬一點，粗絲可以窄一點。速度與溫度速度和溫度也是影響拉撥的重要因素，基本規(guī)律是，加快速度會改善金屬塑性形變的摩擦系數(shù)，抵消一部分冷作硬 化的因素。但溫度過高會損壞潤滑膜，降低

15、線材性能。現(xiàn)代 拉撥原理要求盡量利用其有利的一面，控制表面高溫節(jié)結(jié)， 燒傷。一般要求因材種而異，不超過250C-300c （大規(guī)格? 16以上350c以下）。拉撥時的設(shè)備高速起動和振動 起動時是冷態(tài)，靜摩擦力變大，潤滑膜還未起作用，易斷頭，進線位置和方向不適宜，模具加工缺陷都會產(chǎn)生振動。發(fā)生低頻振動的情況下也易影響拉力和曲線的表面質(zhì)量，并 且容易產(chǎn)生斷線（超聲波振動效應(yīng)能減小摩擦系數(shù)，提高拉 撥速度，是一種新技術(shù)不在此例范圍之內(nèi)）。.拉撥的基本參數(shù)和計算方法F - fN3式中 f“一-摩擦力/摩擦系數(shù)N-正壓力將匕述單位摩擦力乘以按版面積即得到實際摩擦力。-P壓縮率和伸長系數(shù)壓縮率表示變形程度

16、，用 q= X100%其中D一進線直徑 d一曲線直徑伸長系數(shù)表示拉撥前后的長度變化特征中，用以表示因為拉撥前后的總體積不變，所以其中拉前橫截面積拉前長度拉后橫截面積拉后長度以=拉撥力計算實例拉撥應(yīng)力K= P一拉撥力F拉撥材橫截面積K 拉撥（總應(yīng)力）K 總 =+ 主形變區(qū)域應(yīng)力分量=e+（ 1+ac ） ln 以P材料平均變形強度值（Kg/ ）e反拉力系數(shù)（無反拉系數(shù)=0）a- fcty a （正引撥角，f是摩擦系數(shù)）e = 1 - c以一伸長率ln自然對數(shù)（ln N = 2.303 ln N）例：假定中碳材強度為 100Kg/ ，拉撥條件引撥角 6摩擦系數(shù)0.05，延伸率1.3，無反拉力c=0

17、求主拉應(yīng)力：=100 ( 1+0.05cty 6 ) X 2.3031g 1.3 =100 1.4757 X 0.2623 =38.71 Kg/求變形區(qū)出口處彎曲變形的應(yīng)力分量=Ptan民(簡化式)=x 100 tan 6= 8.1 Kg/求變形區(qū)附力剪應(yīng)力的應(yīng)力分量= Pc ( f + )=x 100 x 1( 0.05 +)= 1.08 Kg/求拉絲模定徑帶的摩擦所需應(yīng)力分量=4fP c - ( 1 - ac ) In以取i定徑高度03 d定徑直徑=1=4 x 0.05X 1001-(1+0.05X 1)x 2.03ly 1.3x 0.3=3.68 Kg/總拉撥應(yīng)力 K 總= += 38.

18、71 + 8.1 + 1.08 + 3.68= 51.57 Kg/一般規(guī)律 :I 鋼絲強度高，冷作硬化高，拉撥應(yīng)力大；II 拉絲模角度5 -16，過小會使接觸面積大，摩擦阻力大，拉撥應(yīng)力加大，但角度過小，變形過于急劇，附加應(yīng)力會增大；III壓縮率大，變形應(yīng)力也大；IV摩擦系數(shù)大，摩擦力也加大；V如安裝反拉裝置（張力輪）可以降低拉應(yīng)力。拉撥路線的確定與計算多道拉撥的情況每拉一單次的壓縮壓為，一每拉一單次的剩余截面面積為，一單次剩余率=1-, =1-, =1-,總壓縮率Q=1-,如果每次壓縮率 q等值，=,那么，= C= =1-= 1-= 1-計算實例 1:有 ML08AI? 6.5按-54.23

19、.432.5道 次拉撥，計算每拉撥的部分壓縮率和等壓縮率拉撥。=X 100%=40.83% 剩余=1-59.17%=X 100%=29.40% 乘U 余=1-70.60%=X 100%=34.46% 乘U 余=1-65.54%=X 100%=22.13% 乘馀=1-77.87%=X 100%=30.56% 乘U 余=1-69.44%C=59.17X70.60X 65.54X 77.87X 69.44=14.80%Q=100-14.80%=85.20%計算實例2：如果等壓縮拉撥計算，? 6.5通過得次拉到2.5，求每次壓縮率和?？字睆健?1-=1-=1-0.6825=0.3175=31.75%=

20、1-=1-0.3175=0.6825=5.37=4.44=3.67=3.03=2.52拉撥道次的計算公式 n= = n一道次一伸長系數(shù)計算實例：線徑? 5，拉撥到? 2，設(shè)定次數(shù)n=8 ，求。= = = 1.257 （平均拉撥系數(shù)）求 n = = = 7.89 = 8一般低碳鋼壓縮率可取15-20% ，中碳鋼和合金鋼取10-15%， 在中間道次2-3 道可取 25-35%， 總壓縮率分別 90%和70-80%。退火1. 退火工序的目的和意義金屬和合金加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保持一定時間，然后緩慢冷卻以獲得接近平衡狀態(tài)組織結(jié)構(gòu)的熱處理工藝稱為退火。退火工藝又可以分為兩類。第一類退火，有均勻化退火，再結(jié)

21、晶退火，去應(yīng)力和去氧退火。主要是通過加熱、保溫，改變冷熱加工過程中出現(xiàn)的不平衡狀態(tài)（如偏析，加工硬化，內(nèi)應(yīng)力?。┑玫礁淖?，使之達到平衡。這類工藝的特點，材料加熱到一定溫度，保溫停留較長時間， 使其靠濃度梯度、 應(yīng)力梯度、 界面能量等，自發(fā)由非平衡態(tài)過渡到平衡態(tài)，整個過程中加熱與冷卻速度的變化對改變這種狀態(tài)不起主導(dǎo)作用。第二類退火，通過控制加熱溫度、保溫時間及冷卻速度來改變其組織與性能，完全通火、不完全退火、球化退火屬于這一類。要借助于相變重結(jié)晶，以擴散規(guī)律做為制作工藝的依據(jù)，達到改變鋼中的珠光體、鐵素體、碳化物的形態(tài)和分布， 從而改變其性能， 降低硬度， 提高塑性， 消除內(nèi)應(yīng)力，細化晶粒，改善加工性。蟲內(nèi)皮力退火00煙00卿00 nw 9 5s 760Q* 1.0 1.E 1,4w c X 100睢用退火工藝的溫度推國.鋼的性質(zhì)急劇變化叫做相變。幾個主要