Процес виготовлення високоміцних болтів

Процес виготовлення високоміцних болтів

Технологія обробки високоміцних болтів така: гарячекатана катанка (холодне волочіння) - сфероїдізація (розм'якшення) відпал - механічне видалення окалини - травлення - холодне волочіння - холодне кування - обробка різьблення - термообробка - перевірка

1. Проектування сталевих конструкцій

При виготовленні кріпильних виробів правильний підбір кріпильних матеріалів є важливою ланкою, оскільки експлуатаційні характеристики кріплення тісно пов'язані з його матеріалами. Якщо матеріал вибрано неправильно або неправильно, продуктивність може не відповідати вимогам, термін служби може скоротитися, можуть статися нещасні випадки або обробка буде складною, а вартість виробництва може бути високою. Тому вибір кріпильних матеріалів є дуже важливою ланкою. Сталь для холодної висадки — це дуже взаємозамінна кріпильна сталь, виготовлена ​​методом холодної висадки. Оскільки метал піддається пластичній обробці та формуванню при кімнатній температурі, кожна частина має велику деформацію, а швидкість деформації також висока. Тому вимоги до продуктивності сировини холодної висадки сталі дуже суворі. На основі тривалої виробничої практики та досліджень користувачів у поєднанні з GB/T6478-2001 «Технічні умови для холодної висадки та холодної екструзії сталі», GB/T699-1999 «Високоякісна вуглецева конструкційна сталь» і мета JISG3507-1991 «Холодна висадка» Характеристики дроту з вуглецевої сталі для сталі, взявши як приклад вимоги до матеріалів для болтів і гвинтів класу 8.8 і 9.8, визначають різні хімічні елементи. Якщо вміст C занадто високий, ефективність холодного формування знизиться; якщо він занадто низький, вимоги до механічних характеристик деталей не можуть бути виконані, тому його встановлюють на 0.25 відсотків {{10}}.55 відсотків. Mn може покращити проникність сталі, але додавання занадто великої кількості зміцнить структуру матриці та вплине на ефективність холодного формування; він має тенденцію сприяти зростанню зерен аустеніту під час процесу загартування та відпустки деталей, і його слід відповідно збільшити на міжнародному рівні. 0.45 відсотків -0.80 відсотків . Si може посилити ферит і сприяти зниженню продуктивності холодного формування. Зменшення подовження матеріалу було визначено як менше або дорівнює {{20}}.30% Si. SP є домішковим елементом, їх існування буде відокремлюватися вздовж межі зерен, спричиняти крихкість меж зерен та погіршувати механічні властивості сталі. Його слід максимально скоротити. P Менше або дорівнює 0,030 відсотка, S Менше або дорівнює 0,035 відсотка. B. Максимальний вміст бору становить 0,005 відсотка, тому що хоча бор може значно покращити проникність сталі, він також збільшить крихкість сталі.

2. Сфероїдизуючий (розм'якшувальний) відпал

Коли холодна висадка виробляє гвинти з потайною головкою та болти з шестигранною головкою, вихідна структура сталі безпосередньо впливатиме на здатність формування під час холодної висадки. Локальна пластична деформація в процесі холодної висадки може досягати 60 відсотків -80 відсотків. Для цього сталь повинна мати хорошу пластичність. Коли хімічний склад сталі постійний, металографічна структура є ключовим фактором для визначення пластичності. Загальноприйнято вважати, що товстий пластівчастий перліт не сприяє холодній висадці, тоді як дрібний сферичний перліт може значно покращити здатність сталі до пластичної деформації. Для середньовуглецевої сталі та середньовуглецевої легованої сталі з великою кількістю високоміцних кріплень сфероїдизуючий (розм’якшувальний) відпал виконується перед холодною висадкою, щоб отримати рівномірний і тонкий сфероїдний перліт, який може краще задовольнити фактичні виробничі потреби. Для пом’якшувального відпалу катанки із середньовуглецевої сталі температуру нагрівання зазвичай вибирають у верхній і нижній критичних точках сталі. Температура нагріву, як правило, не надто висока. В іншому випадку третинний цементит буде осідати вздовж межі зерен, спричиняючи розтріскування холодної висадки. Катанка із середньовуглецевої легованої сталі приймає ізотермічний сфероїдизуючий відпал. Після нагрівання AC1 plus (20-30 відсотків) піч охолоджується до трохи нижчої температури, ніж Ar1, температура підтримується на рівні приблизно 700 градусів Цельсія протягом певного періоду часу, а потім піч охолоджується приблизно до 500 градусів Цельсія і з повітряним охолодженням. Металографічна структура сталі змінюється з грубої на дрібну, з листової на сферичну, і швидкість розтріскування при холодній висадці значно зменшується. Температура розм’якшувального відпалу сталі 3545ML35SWRCH35K зазвичай становить 715-735 градусів Цельсія; тоді як температура сфероїдного відпалу сталі SCM43540CrSCR435 зазвичай становить 740-770 градусів Цельсія, а ізотермічна температура становить 680-700 градусів Цельсія.

3. Очищення та видалення накипу

Процес видалення залізної окалини з холодної сталевої катанки є зняття окалини. Існує два способи: механічне видалення іржі та хімічне травлення. Заміна процесу хімічного травлення катанки механічним видаленням окалини не тільки підвищує продуктивність, але й зменшує забруднення навколишнього середовища. Цей процес видалення накипу включає метод згинання (зазвичай використання круглого колеса з трикутною канавкою для багаторазового згинання дроту), дев’ять методів розпилення тощо. Ефект видалення накипу кращий, але залишки заліза не можна видалити (швидкість видалення оксиду накип становить 97 відсотків )), особливо коли накип сильно прилипає. Тому на механічне видалення іржі впливає товщина, структура та напружений стан залізного листа. Дріт з вуглецевої сталі для кріплення низької міцності (менше або дорівнює 6,8). Після механічного зняття іржі з високоміцних кріплень (більше або дорівнює 8,8) окалину повністю видаляють за допомогою дротяних прутків, а потім іржу доповнюють процесом хімічного травлення. Для катанки з м’якої сталі залізна окалина, що залишилася в результаті механічного видалення окалини, ймовірно, спричинить нерівномірний знос тяги зерна. Коли сталевий дріт терться від зовнішньої температури, щоб наскрізний отвір зерна прилипав до залізного листа, на поверхні сталевого дроту утворюються поздовжні сліди зерна. Коли катанка є болтом із фланцем із холодною насадкою або гвинтом із циліндричною головкою, понад 95 відсотків причин появи мікротріщин на головці є подряпинами на поверхні катанки під час процесу волочіння. так,

4. Малювання

Процес малювання служить двом цілям. Перший – змінити розмір сировини; інший - отримати основні механічні властивості кріплення через деформаційне зміцнення. Для середньовуглецевої сталі та середньовуглецевої легованої сталі існує ще одна мета, яка полягає в тому, щоб розтріскати пластівчастий цементит, отриманий після контрольованого охолодження дроту, наскільки це можливо під час процесу волочіння, щоб підготуватися до наступної сфероїдизації (розм’якшення). ) відпал. зернистий цементит. Однак для зниження витрат деякі виробники несанкціоновано зменшують креслення. Для проходу надмірне зменшення площі поверхні збільшує тенденцію до зміцнення катанки, що безпосередньо впливає на продуктивність холодної висадки катанки. Якщо розподіл коефіцієнта зменшення кожного проходу є невідповідним, це також призведе до скручування катанки під час процесу волочіння. Тріщини, розподілені поздовжньо вздовж катанки з певним періодом, оголюються під час процесу холодної висадки катанки. Крім того, погане змащування під час процесу волочіння також призведе до регулярних поперечних тріщин у холоднотягнутій дротяній катанці. Дотичний напрямок матриці для намотування дроту не є концентричним до матриці для волочіння дроту, що призведе до збільшення зносу одностороннього отвору матриці для волочіння дроту, зробить внутрішній отвір не круглим і призведе до нерівномірної деформації волочіння дроту. окружний напрямок дроту. Округлість сталевого дроту занадто низька, а сила, що діє на поперечний переріз сталевого дроту, є нерівномірною під час процесу холодної висадки, що впливає на кваліфіковану швидкість холодної висадки. Під час процесу волочіння дроту занадто велика швидкість зменшення поверхні призведе до погіршення якості поверхні сталевого дроту, тоді як занадто низька швидкість зменшення поверхні не сприяє подрібненню пластівчастого цементиту, і важко отримати якомога більше гранульованого цементиту. можливо. Тобто швидкість сфероїдизації цементиту низька, що вкрай несприятливо для холодної висадки сталевого дроту. Для прутів і катанок, виготовлених шляхом волочіння, швидкість локального зменшення поверхні безпосередньо контролюється в межах 10 відсотків -15 відсотків. Однак занадто низька швидкість зменшення поверхні не сприяє дробленню пластівчастого цементиту, і важко отримати якомога більше гранульованого цементиту. Тобто швидкість сфероїдизації цементиту низька, що вкрай несприятливо для холодної висадки сталевого дроту. Для прутків і катанок, виготовлених методом волочіння, швидкість локального зменшення поверхні безпосередньо контролюється в межах 10 відсотків -15 відсотків. Однак занадто низька швидкість зменшення поверхні не сприяє дробленню пластівчастого цементиту, і важко отримати якомога більше гранульованого цементиту. Тобто швидкість сфероїдизації цементиту низька, що вкрай несприятливо для холодної висадки сталевого дроту. Для прутів і катанок, виготовлених методом волочіння, швидкість локального зменшення поверхні безпосередньо контролюється в межах 10 відсотків -15 відсотків.

5. Холодне кування

Зазвичай головка болта виготовляється з пластику холодної висадки. У порівнянні з процесом різання, металеве волокно (дріт) є суцільним уздовж форми виробу без розрізання посередині, що покращує міцність виробу, особливо механічні властивості. Процес формування холодної висадки включає формування різанням, холодну висадку одним клацанням на одній станції, холодну висадку подвійним клацанням і багатозадачну автоматичну холодну висадку. Автоматичні машини для холодної висадки виконують багатозадачні процеси, такі як штампування, висадка, екструзія та зменшення в кількох формувальних головках. Характеристики переробки сировини, що використовується в однопостових або багатопостових автоматичних машинах холодної висадки, визначаються розміром прутків довжиною 5-6 метрів або дроту вагою 5-6 метрів. 1900-2000KG, тобто характеристики технології обробки. При холодній висадці не використовуються попередньо нарізані цільні заготовки, а використовується сама автоматична машина холодної висадки для різання та висадки заготовок прутків (якщо необхідно) і дроту. Перед видавлюванням порожнини необхідно надати форму заготовці. Шляхом формування можна отримати заготовку, яка відповідає вимогам процесу. Заготовці не потрібно надавати форму перед осадкою, зменшенням діаметра та екструзією вперед. Після розкрою заготовка відправляється на станцію висадки. Ця станція може покращити якість заготовки, зменшити силу формування наступної станції на 15-17 відсотків і подовжити термін служби форми. Болти можуть бути виготовлені в декількох діаметрах. 1. Напівзакритим фрезою виріжте заготовку. Найпростіше використовувати фрезу з розеткою; кут зрізу не повинен перевищувати 3 градусів; при використанні відкритого різця кут скосу різу може досягати 5-7 градусів. 2. Коли короткий матеріал передається з попередньої станції на наступну станцію формування, він повинен мати можливість обертатися на 180 градусів, щоб використовувати потенціал автоматичної машини холодної висадки, обробляти кріплення зі складною структурою та підвищувати точність частин. 3. Кожна формувальна станція повинна бути оснащена ежектором пуансона, а форма повинна бути оснащена ежектором рукава. 4. Станції формування (не включаючи станції різання) зазвичай повинні досягати 3-4 станцій (більше 5 станцій в окремих випадках). 5. Протягом періоду ефективного використання структура напрямної рейки головного повзуна та компоненти процесу можуть забезпечити точність позиціонування пуансона та матриці. 6. Кінцеві кінцеві вимикачі повинні бути встановлені на перегородці для контролю вибору матеріалу, і слід звернути увагу на контроль сили висадки. Некруглість холоднотягнутого дроту, що використовується для високоміцного кріплення на автоматичних машинах для холодної висадки, має бути в межах допустимого діапазону діаметра, тоді як некруглість дроту, що використовується для більш точного кріплення, має бути в межах діаметра. діапазон допуску. Він повинен бути обмежений діапазоном допуску 1/2 діаметра, якщо діаметр дроту не досягає зазначеного розміру, на висадці або головці деталі з’являться тріщини або задирки. Якщо діаметр менший за розмір, необхідний для процесу, головка буде неповною, а краї та кути або роздуті частини не будуть чіткими. Точність, якої можна досягти при холодній висадці, також залежить від вибору методу формування та використовуваного процесу. Крім того, це також залежить від структурних характеристик, характеристик процесу та стану використовуваного обладнання, точності, терміну служби та ступеня зносу форми. Для високолегованої сталі для холодної висадки та екструзії шорсткість робочої поверхні прес-форми з цементованого карбіду не повинна перевищувати Ra=0.2um. Коли шорсткість робочої поверхні цього типу форми досягає Ra=0.025-0.050um, термін служби є найвищим.

6. Обробка ниток

Різьба болта, як правило, піддається холодній обробці, так що заготовка різьби в межах певного діапазону діаметрів прокочується (прокатується) через дротяну пластину (матрицю), а різьба формується тиском дротяної пластини (матриця). Пластикова обтічна лінія різьбової частини не нарізана, що підвищує міцність, високу точність і рівномірну якість, тому широко використовується. Щоб зробити зовнішній діаметр різьби кінцевого продукту, необхідний діаметр заготовки різьби відрізняється, оскільки він обмежений такими факторами, як точність різьби та те, чи має матеріал покриття чи ні. Накочування (накочування) різьби відноситься до методу обробки, який використовує пластичну деформацію для формування зубів різьби. У ньому використовуються роликові матриці з тим же кроком і формою зуба, що і різьба, що обробляється. Він обертає гвинтову заготовку під час екструдування циліндричної гвинтової заготовки та, нарешті, передає профіль зуба на прокатній матриці на гвинтову заготовку для формування різьби. Загальним моментом обробки нитки накатування (натирання) є те, що кількість обертів накатування не потребує занадто великого. Якщо їх занадто багато, ефективність буде низькою, а поверхню нитки легко відокремити або випадково зігнути. Навпаки, якщо кількість обертів занадто мала, діаметр різьби, швидше за все, буде некруглим, а початковий тиск прокатки буде аномально збільшений, що скоротить термін служби матриці. Поширені дефекти катаних різьб: тріщини або подряпини на поверхні різьби; довільне прогинання; нитка поза круглістю. Якщо ці дефекти виникають у великій кількості, вони будуть виявлені на етапі обробки. Якщо кількість випадків невелика, ці дефекти будуть випадково передані користувачам під час процесу виробництва, що спричинить проблеми. Таким чином, ключові питання умов обробки повинні бути підсумовані, і ці ключові фактори повинні контролюватися під час виробничого процесу.

7. Теплова обробка

Високоміцні кріпильні вироби повинні бути загартовані і відпущені відповідно до технічних вимог. Термічна обробка та загартування призначені для покращення комплексних механічних властивостей кріплень, щоб відповідати заданому значенню міцності на розрив і коефіцієнту текучості виробу. Процес термічної обробки має вирішальний вплив на високоміцні кріплення, особливо на їх внутрішню якість. Тому для виготовлення високоякісного високоміцного кріплення потрібні передові технології та обладнання термічної обробки. Через великий обсяг виробництва та низьку ціну високоміцних болтів структура різьбової частини є відносно тонкою та точною, тому обладнання для термообробки повинно мати велику виробничу потужність, високий ступінь автоматизації та якісну термічну обробку. . З 1990-х років домінували лінії безперервної термообробки із захисною атмосферою. Стрічкова піч з нижньою сіткою для струшування особливо підходить для термічної обробки та гартування малих і середніх кріплень. На додаток до гарної герметизації печі, лінія гартування та відпустки також має розширений мікрокомп’ютерний контроль атмосфери, температури та параметрів процесу, а також функції сигналізації та відображення несправності обладнання. Високоміцні кріплення повністю автоматично контролюються від завантаження-очищення-нагрівання-загартування-очищення-гартування-фарбування до автономного режиму, що ефективно гарантує якість термічної обробки. Знекарбонізація різьби може призвести до того, що кріпильна деталь вискочить першою, коли опір, необхідний механічними властивостями, не досягнуто, що призведе до руйнування різьбової застібки та скорочення терміну служби. Через декарбюрізацію сировини, якщо відпал не є належним, шар декарбюрізації сировини поглиблюється. Під час термічної обробки загартування та відпуску деякі окислювальні гази зазвичай надходять ззовні печі. Іржа сталевого дроту катанки або залишки на поверхні катанки після холодного волочіння також розкладаються після нагрівання в печі, і в результаті реакції утворюється деяка кількість окисних газів. Наприклад, іржа на поверхні сталевого дроту складається з карбонату заліза та гідроксиду заліза, які після нагрівання розкладаються на CO2 та H2O, що посилить зневуглецювання. Дослідження показали, що ступінь зневуглецювання легованої сталі із середнім вмістом вуглецю є серйознішим, ніж у вуглецевої сталі, а найшвидша температура зневуглецювання становить 700-800 градусів Цельсія. Оскільки кріплення на поверхні сталевого дроту швидко розкладатиметься та синтезуватиме CO2 та H2O за певних умов, якщо газ безперервної сітчастої стрічкової печі не контролюється належним чином, це також призведе до надмірного зневуглецювання шнека. Коли високоміцні кріпильні вироби охолоджені, обезуглерожений шар сировини та відпалу не тільки залишається, але також екструдується до верхньої частини різьби. Для поверхні кріплення, яку потрібно загартувати, необхідної твердості досягти не вдається. Знижуються механічні властивості (особливо міцність і зносостійкість). Крім того, поверхня сталевого дроту була зневуглецьована, а коефіцієнти розширення поверхневого шару та внутрішньої структури відрізняються, і під час загартування можуть з’явитися поверхневі тріщини. З цієї причини необхідно захистити верхню частину різьби від зневуглецювання під час загартування та нагрівання, а також належним чином карбонізувати кріплення, сировину яких було зневуглецьовано, щоб налаштувати переваги захисної атмосфери в сітчастій стрічковій печі для вихідний рівень. Деталі з карбоновим покриттям. Вміст вуглецю в основному однаковий, тому знеуглецьовані кріплення повільно повертаються до вихідного вмісту вуглецю. Вуглецевий потенціал було встановлено на 0,42 відсотка -0.48 відсотка. Температура нанесення вуглецевого покриття така ж, як і загартування, і не може проводитися при високій температурі. , щоб не впливати на механічні властивості через грубе зерно. Проблеми з якістю, які можуть виникнути під час процесу загартування та відпуску кріпильних виробів, в основному включають: недостатню твердість у загартованому стані; нерівномірна твердість в загартованому стані; надмірна гартівна деформація; загартовування розтріскування. Такі проблеми на місці часто пов’язані із сировиною, гартівним нагріванням і гартівним охолодженням. Правильно сформулюйте процес термічної обробки та стандартизуйте процес виробництва, часто можна уникнути виникнення таких аварій якості.

8. Висновок

Підводячи підсумок, технологічні фактори, що впливають на якість високоміцних кріпильних виробів, включають конструкцію сталі, сфероїдизуючий відпал, лущення та видалення іржі, витягування, холодну висадку, обробку різьби, термічну обробку тощо, а іноді це суперпозиція різних факторів. . . Ми знаємо, що дефекти кріплень викликані коливаннями якісних характеристик продукції. Лише шляхом точного розуміння технологічних факторів у процесі виробництва продукту та створення величезної рушійної сили для постійного вдосконалення якості ми можемо отримати більше прибутку та сильнішу конкурентоспроможність завдяки постійному вдосконаленню якості!