Процесс производства высокопрочных болтов
Технология обработки высокопрочных болтов: горячекатаная катанка - (холодное волочение) - сфероидизирующий (размягчение) отжиг - механическое удаление окалины - травление - холодное волочение - холодная ковка - обработка резьбы - термическая обработка - контроль
1. Стальная конструкция
При изготовлении крепежных изделий правильный выбор материалов крепежных изделий является важной частью, поскольку эксплуатационные характеристики крепежных изделий тесно связаны с их материалами. Если материал выбран неправильно или неправильно, производительность может не соответствовать требованиям, срок службы может быть сокращен, или даже могут произойти несчастные случаи или трудности с обработкой, а стоимость производства будет высокой. Поэтому выбор крепежных материалов является очень важным звеном. Холодноштампованная сталь — это сталь для крепежа с высокой взаимозаменяемостью, полученная методом холодной штамповки. Поскольку он формируется путем металлопластиковой обработки при комнатной температуре, каждая деталь имеет большую степень деформации и высокую скорость деформации. Таким образом, требования к производительности стального сырья для холодной высадки очень строгие.
На основе многолетней производственной практики и исследований пользователей в сочетании с GB/T6478-2001 "Технические условия для холодновысадочной и холодноштампованной стали" GB/T699-1999 "Высококачественная углеродистая конструкционная сталь" и целевой JISG3507-1991 «Холодная высадка» Характеристики «Катанки из углеродистой стали для стали», на примере требований к материалам для болтов и винтов классов 8.8 и 9.8, определение различных химических элементов. Если содержание C слишком велико, производительность холодной штамповки будет снижена; если оно слишком низкое, механические свойства деталей не могут быть соблюдены, поэтому оно устанавливается на 0,25% -0,55% . Mn может улучшить проницаемость стали, но слишком большое его добавление укрепит структуру матрицы и повлияет на характеристики холодной штамповки; когда детали подвергаются закалке и отпуску, существует тенденция к росту аустенитных зерен, поэтому ее следует соответствующим образом улучшить на международной основе. Это 0,45 процента -0,80 процента. Si может укрепить феррит и снизить способность к холодной штамповке. SP является примесным элементом, и его присутствие вызывает сегрегацию по границе зерна, что приводит к охрупчиванию границы зерна и ухудшению механических свойств стали. Его следует максимально уменьшить. B. Максимальное значение содержания бора составляет 0,005 процента, потому что, хотя бор значительно улучшает проницаемость стали, он также увеличивает хрупкость стали. Чрезмерное содержание бора очень неблагоприятно для таких деталей, как болты, винты и шпильки, которые требуют хороших комплексных механических свойств.
2. Сфероидизирующий (размягчающий) отжиг
Когда винты с потайной головкой и болты с внутренним шестигранником производятся в процессе холодной высадки, первоначальная структура стали напрямую влияет на способность формовки в процессе холодной высадки. В процессе холодной высадки пластическая деформация локального участка может достигать 60 процентов -80 процентов, поэтому сталь должна обладать хорошей пластичностью. Когда химический состав стали постоянен, металлографическая структура является ключевым фактором, определяющим пластичность. Обычно считается, что крупный чешуйчатый перлит не способствует формованию при холодной высадке, в то время как мелкозернистый сферический перлит может значительно улучшить способность стали к пластической деформации. Для среднеуглеродистой стали и среднеуглеродистой легированной стали с большим количеством высокопрочного крепежа перед холодной высадкой проводят сфероидизирующий (размягчающий) отжиг, чтобы получить однородный и мелкозернистый сфероидизированный перлит для лучшего удовлетворения реальных производственных потребностей.
Для размягчающего отжига катанки из среднеуглеродистой стали температура нагрева должна поддерживаться выше и ниже критической точки стали, и температура нагрева не должна быть слишком высокой, иначе третичный цементит будет осаждаться вдоль границы зерен, что приведет к холоду. растрескивание заголовка. Катанку из среднеуглеродистой легированной стали отжигают методом изотермической сфероидизации. После нагрева при АС1 плюс (20-30 процентов) печь охлаждают до несколько ниже, чем Ar1, температура составляет около 700 градусов Цельсия в течение изотермического периода, а затем печь охлаждают примерно до 500 градусов Цельсия и проветривают. охлажденный. Металлографическая структура стали меняется с грубой на мелкую, с чешуйчатой на сферическую, а скорость растрескивания при холодной высадке значительно снижается. Общая область температуры размягчающего отжига для стали 35\45\МЛ35\SWRCH35K составляет 715-735 градусов Цельсия; при этом общая область температуры нагрева сфероидизирующего отжига для стали SCM435\40Cr\SCR435 составляет 740-770 градусов Цельсия, а изотермическая температура составляет 680-700 градусов Цельсия.
Три, пилинг и удаление накипи
Процесс удаления пластин из оксида железа с катанки из стальной стали холодной высадки заключается в зачистке и удалении окалины. Существует два метода: механическое удаление накипи и химическое травление. Замена процесса химического травления катанки механическим удалением окалины не только повышает производительность, но и снижает загрязнение окружающей среды. Этот процесс удаления окалины включает в себя метод изгиба (круглое колесо с треугольными канавками обычно используется для многократного изгиба катанки), девять методов распыления и т. д., эффект удаления окалины хороший, но остаточная железная окалина не может быть удалена (удаление уровень окалины оксида железа составляет 97 процентов) ), особенно когда окалина оксида железа очень сильная, поэтому на механическое удаление окалины влияет толщина, структура и напряженное состояние окалины железа. Катанка из углеродистой стали, используемая для низкопрочных крепежных изделий (менее или равная 6,8)
В высокопрочных крепежных изделиях (класс выше или равный 8.8) используется проволочная катанка после механического удаления окалины для удаления всех окалины оксида железа, а затем проходит процесс химического травления для удаления окалины. Для катанки из низкоуглеродистой стали железный лист, оставшийся после механического удаления окалины, может вызвать неравномерный износ волочения зерна. Когда отверстие для тяги зерна прилипает к железному листу, когда катанка трется о внешнюю температуру, на поверхности катанки образуются продольные следы зерна. Более 95 процентов вызвано появлением царапин на поверхности стальной проволоки в процессе волочения. Поэтому механический метод удаления окалины не подходит для высокоскоростной вытяжки.
4. Вытягивание
Процесс рисования преследует две цели: во-первых, изменить размер исходных материалов; другой - получение основных механических свойств крепежа за счет деформации и упрочнения. Для среднеуглеродистой стали среднеуглеродистая легированная сталь также имеет другое назначение, то есть изготовление катанки. Чешуйчатый цементит, полученный после контролируемого охлаждения, максимально растрескивается в процессе волочения для подготовки к последующему сфероидизационному (размягчающему) отжигу с получением зернистого цементита. Однако некоторые производители самовольно уменьшают рисунок, чтобы снизить себестоимость. Чрезмерная скорость обжатия увеличивает склонность катанки к деформационному упрочнению, что напрямую влияет на характеристики холодной высадки катанки. Если распределение коэффициента обжатия для каждого прохода является неправильным, это также вызовет трещины при кручении в катанке в процессе волочения.
Кроме того, если смазка в процессе волочения плохая, это также может привести к регулярным поперечным трещинам в холоднотянутой катанке. Тангенциальное направление катанки и фильеры для волочения проволоки не является концентричным в то же время, когда катанка выкатывается из фильеры, что приведет к усугублению износа одностороннего рисунка отверстий фильеры для волочения проволоки, в результате чего внутреннее отверстие некруглое и вызывает неравномерную деформацию волочения в окружном направлении проволоки. Круглость стальной проволоки не соответствует допускам, а поперечное напряжение стальной проволоки неравномерно во время процесса холодной высадки, что влияет на скорость холодной высадки. В процессе волочения катанки чрезмерный коэффициент обжатия поверхности ухудшит качество поверхности стальной проволоки, в то время как слишком низкий коэффициент обжатия поверхности не способствует дроблению чешуйчатого цементита, и трудно получить столько возможно гранулированный цементит. , то есть скорость сфероидизации цементита низкая, что крайне неблагоприятно сказывается на характеристиках стальной проволоки при холодной высадке. Для прутков и катанки, изготовленных методом волочения, скорость частичного обжатия поверхности непосредственно регулируется в диапазоне 10 процентов -15 процентов.
5. Холодная ковка
Обычно при формировании головки болта применяется обработка пластика холодной высадкой. По сравнению с процессом резки металлическое волокно (металлическая проволока) является непрерывным по форме продукта, и в середине нет разреза, что повышает прочность продукта, особенно механические свойства. Процесс холодной штамповки включает в себя резку и формовку, холодную высадку с одним щелчком мыши, холодную высадку с двойным щелчком и автоматическую холодную высадку на многозадачных позициях.
Автоматическая холодновысадочная машина выполняет многозадачные процессы, такие как штамповка, штамповка, экструзия и уменьшение диаметра в нескольких штампах. Технологические характеристики исходной заготовки, используемой на однопозиционном или многоцелевом автомате холодной высадки, определяются размерами материала размерами прутка длиной 5-6 метров или размерами катанки при весе 1900-2000кг, то есть особенности технологии обработки. Дело в том, что при холодной высадке не используются предварительно вырезанные одиночные заготовки, а используется сам автомат холодной высадки для резки и осадки (при необходимости) заготовок из прутков и катанки. Перед выдавливанием полости заготовке необходимо придать форму. Заготовку, отвечающую техническим требованиям, можно получить путем формовки. Перед осадкой, обжатием и принудительной экструзией заготовке не нужно придавать форму. После того, как заготовка вырезана, ее отправляют на станцию осадки и формовки. Эта станция может улучшить качество заготовки, уменьшить усилие формования следующей станции на 15-17 процентов и продлить срок службы пресс-формы, а болты могут быть изготовлены с многократным уменьшением диаметра.
1. Самый простой способ вырезать заготовку полузакрытым режущим инструментом - использовать инструмент для резки втулки; угол разреза не должен быть больше 3 градусов; а при использовании открытого режущего инструмента угол скоса надреза может достигать 5 -7 градусов.
2. Короткоразмерная заготовка должна иметь возможность поворачиваться на 180 градусов при перемещении с предыдущей станции на следующую формовочную станцию, чтобы можно было задействовать потенциал автоматической машины холодной высадки, можно было обрабатывать крепежные детали сложной конструкции и точность деталей может быть улучшена.
3. Каждая формовочная станция должна быть оборудована устройством возврата пуансона, а матрица должна быть оборудована выталкивающим устройством гильзового типа.
4. Количество формирующих станций (исключая разделочные станции) в целом должно достигать 3-4 станций (в особых случаях более 5).
5. В течение периода эксплуатации конструкция направляющей основного ползуна и технологических компонентов может обеспечить точность позиционирования пуансона и штампа.
6. Концевой выключатель должен быть установлен на перегородке, которая контролирует выбор материала, и необходимо уделить внимание контролю силы осадки. Округлость проволоки холодного набора, используемой при изготовлении высокопрочного крепежа на холодновысадочном автомате, должна быть в пределах допусков диаметра, а овальность стальной проволоки для более точного крепежа должна быть ограничено 1/1/2. 2 В пределах допустимого диапазона диаметра, если диаметр стальной проволоки не достигает указанного размера, в обсадной части или головке детали появятся трещины или образуются заусенцы. Если диаметр меньше размера, необходимого для процесса, головка будет неполной. , края и углы или утолщенные части не четкие. Точность, которая может быть достигнута при холодной высадке, также связана с выбором метода формования и используемой процедуры.
Кроме того, она зависит еще и от конструктивных особенностей используемого оборудования, особенностей процесса и его состояния, точности инструмента и штампов, ресурса и степени износа. Для высоколегированной стали, используемой при холодной штамповке и экструзии, шероховатость рабочей поверхности твердосплавной формы не должна превышать Ra=0,2 мкм. Когда шероховатость рабочей поверхности формы этого типа достигает Ra=0.025-0.050um, она имеет самый высокий срок службы.
6. Обработка потоков
Резьба болта обычно подвергается холодной обработке, так что заготовка резьбы в пределах определенного диапазона диаметров проходит через трение (качение) проволочной пластины (матрицы), а резьба формируется под давлением проволочной пластины (катки). Пластмассовая обтекаемая часть резьбовой части не обрезана, прочность увеличена, точность высокая, а качество однородное, поэтому он широко используется.
Чтобы сделать внешний диаметр резьбы конечного продукта, требуемый диаметр заготовки резьбы отличается, потому что он ограничен такими факторами, как точность резьбы и наличие покрытия на материале. Накатывание (натирание) резьбы — это метод обработки, в котором используется пластическая деформация для формирования зубьев резьбы. В нем используется накатная (винтовая пластина) матрица с тем же шагом и формой зуба, что и обрабатываемая резьба, при этом выдавливается цилиндрическая заготовка шнека, вращается заготовка шнека и, наконец, передается форма зуба на накатной матрице на шнек. пустой, нить сформирована. Общим моментом обработки накаткой (натиранием) резьбы является то, что количество оборотов накатки не должно быть слишком большим. Если его слишком много, эффективность будет низкой, а поверхность зубьев резьбы легко вызовет отрыв или случайную пряжку. Наоборот, если число оборотов слишком мало, диаметр резьбы может легко выйти за пределы круглого сечения, а давление на начальном этапе прокатки ненормально возрастает, что приводит к сокращению срока службы штампа.
Распространенные дефекты накатанной резьбы: трещины или царапины на поверхности резьбовой части; случайные пряжки; из-за круглости резьбовой части. Если эти дефекты встречаются в большом количестве, они будут обнаружены на этапе обработки. Если количество вхождений невелико, производственный процесс не замечает эти дефекты и затем распространяется среди пользователей, вызывая проблемы. Поэтому следует обобщить ключевые вопросы условий обработки, и эти ключевые факторы следует контролировать в производственном процессе.
7. Термическая обработка
Высокопрочные крепежные изделия должны подвергаться закалке и отпуску в соответствии с техническими требованиями. Целью термической обработки и отпуска является улучшение комплексных механических свойств крепежных изделий для достижения заданного значения прочности на растяжение и коэффициента текучести продукта. Процесс термической обработки оказывает решающее влияние на высокопрочные крепежные изделия, особенно на их внутреннее качество. Поэтому для производства качественного высокопрочного крепежа необходимо наличие передовых технологий и оборудования для термообработки. Из-за большого объема производства и низкой цены высокопрочных болтов, а резьбовая часть имеет относительно тонкую и относительно точную структуру, оборудование для термообработки должно иметь большую производственную мощность, высокую степень автоматизации и хорошую термообработку. качественный.
С 1990-х годов доминирует производственная линия непрерывной термообработки с защитной атмосферой, а печь с ударным подом и печь с сетчатым конвейером особенно подходят для термообработки и отпуска мелких и средних крепежных изделий. В дополнение к хорошим герметизирующим характеристикам печи, линия закалки и отпуска также имеет усовершенствованный компьютерный контроль атмосферы, температуры и параметров процесса, сигнализацию отказа оборудования и функции отображения. Высокопрочный крепеж автоматически контролируется и работает от подачи-очистки-нагрева-закалки-очистки-отпуска-окрашивания до автономного режима, что эффективно обеспечивает качество термообработки. Обезуглероживание резьбы приведет к срабатыванию крепежного элемента до того, как будет достигнуто сопротивление, требуемое механическими свойствами, что приведет к выходу из строя резьбового крепежного элемента и сокращению срока службы. Из-за обезуглероживания сырья при неправильном отжиге обезуглероженный слой сырья будет углубляться. В процессе закалки и термообработки с отпуском некоторое количество окисляющего газа обычно вводят извне печи. Ржавчина прутковой проволоки или остатки на поверхности катанки после холодного волочения также будут разлагаться после нагревания в печи, и в результате реакции будут генерироваться некоторые окисляющие газы. Например, поверхностная ржавчина стальной проволоки, состоящая из карбоната и гидроксида железа, после нагревания разлагается на CO2 и H2O, что усугубляет процесс обезуглероживания. Исследования показали, что степень обезуглероживания среднеуглеродистой легированной стали более серьезная, чем у углеродистой стали, а самая быстрая температура обезуглероживания составляет 700-800 градусов Цельсия. Поскольку насадки на поверхности стальной проволоки при определенных условиях очень быстро разлагаются и синтезируют CO2 и H2O, если печной газ непрерывной ленточной печи с ячеистым ремнем не контролируется должным образом, обезуглероживание шнека будет слишком плохим. Когда высокопрочные крепежные изделия формируются методом холодной высадки, сырье и отожженный обезуглероженный слой не только все еще существуют, но и выдавливаются на вершину резьбы. Для поверхности крепежа, которую необходимо закалить, требуемой твердости добиться не удается. Механические свойства (особенно прочность и износостойкость) снижаются.
Кроме того, поверхность стальной проволоки обезуглерожена, поверхностный слой и внутренняя структура имеют разные коэффициенты расширения, при закалке могут возникать поверхностные трещины. По этой причине при закалке и нагреве верх резьбы должен быть защищен от обезуглероживания, крепежные изделия, сырье которых было обезуглерожено, должны быть должным образом науглерожены, а преимущества защитной атмосферы в сетчатой ленточной печи должны быть приспособлены к оригинальные детали с карбоновым покрытием. Содержание углерода в основном одинаковое, так что обезуглероженные крепежные изделия можно медленно восстановить до исходного содержания углерода. Углеродный потенциал предпочтительно устанавливают на уровне 0,42% -0,48%. , чтобы избежать крупных зерен и повлиять на механические свойства. К проблемам качества, которые могут возникнуть в процессе закалки и отпуска крепежных изделий, в основном относятся недостаточная твердость в закаленном состоянии; неравномерная твердость в закаленном состоянии; чрезмерная закалочная деформация; закалка трещин. Такие проблемы в полевых условиях часто связаны с сырьем, закалочным нагревом и закалочным охлаждением. Правильная формулировка процесса термической обработки и стандартизация производственного процесса часто позволяют избежать подобных аварий качества.
