Процес виготовлення високоміцних болтів
Технологія обробки високоміцних болтів: гарячекатана катанка - (холодне волочення) - сфероїдний (розм'якшення) відпал - механічне видалення накипу - травлення - холодне волочення - холодне кування - обробка різьблення - термообробка - контроль
1. Сталева конструкція
При виготовленні кріпильних деталей правильний підбір матеріалів кріплення є важливою частиною, оскільки експлуатаційні характеристики кріпильних елементів тісно пов'язані з їх матеріалами. Якщо матеріал підібраний неправильно або неправильно, продуктивність може не відповідати вимогам, термін служби може бути скорочений, або навіть можуть виникнути нещасні випадки або труднощі з обробкою, а вартість виготовлення буде високою. Тому вибір матеріалів кріплення є дуже важливою ланкою. Сталь холодної висадки - це сталь для кріпильних виробів з високою взаємозамінністю, що виготовляється в процесі холодної висадки. Оскільки він утворений металопластичною обробкою при кімнатній температурі, кожна деталь має велику кількість деформації та високу швидкість деформації. Тому вимоги до експлуатаційних характеристик сталевої сировини холодної висадки дуже суворі.
На основі багаторічної виробничої практики та досліджень користувачів у поєднанні з GB/T6478-2001 «Технічні умови для холодної висадки та холодної екструзійної сталі» GB/T699-1999 «Високоякісна вуглецева конструкційна сталь» та цільовий JISG3507-1991 «Холодний заголовок» Характеристики «Катанка з вуглецевої сталі для сталі», беручи за приклад вимоги до матеріалу болтів і гвинтів класу 8.8 та 9.8, визначення різних хімічних елементів. Якщо вміст C занадто високий, продуктивність холодного формування буде знижена; якщо він занадто низький, механічні властивості деталей не можуть бути досягнуті, тому його встановлено на 0.25% -0.55%. Mn може покращити проникність сталі, але додавання занадто великої кількості зміцнить структуру матриці та вплине на продуктивність холодного формування; коли деталі загартовані та відпущені, існує тенденція до сприяння росту аустенітних зерен, тому її слід відповідним чином удосконалювати на міжнародній основі. Це 0,45 відсотка -0,80 відсотків . Si може зміцнити ферит і зменшити холодне формування. SP є домішковим елементом, і його існування спричинить сегрегацію вздовж межі зерен, що призведе до окрихкості межі зерна та пошкодження механічних властивостей сталі. Його слід максимально зменшити. B. Максимальне значення вмісту бору становить 0,005 відсотка, оскільки, хоча бор значно покращує проникність сталі, він також підвищить крихкість сталі. Надмірний вміст бору дуже несприятливий для таких заготовок, як болти, гвинти та шпильки, які вимагають хороших комплексних механічних властивостей.
2. Сфероїдний (розм'якшувальний) відпал
Коли гвинти з потайною головкою та болти з шестигранною головкою виготовляються за допомогою процесу холодної висадки, оригінальна структура сталі безпосередньо вплине на формувальну здатність процесу холодної висадки. У процесі холодної висадки пластична деформація локальної ділянки може досягати 60 відсотків -80 відсотків, тому сталь повинна мати хорошу пластичність. Коли хімічний склад сталі постійний, металографічна структура є ключовим фактором для визначення пластичності. Вважається, що грубий лускуватий перліт не сприяє формуванню холодної висадки, тоді як дрібний сферичний перліт може значно покращити здатність сталі до пластичної деформації. Для середньовуглецевої сталі та середньовуглецевої легованої сталі з великою кількістю високоміцних кріпильних елементів сфероїдний (розм’якшувальний) відпал виконується перед холодною висадкою, щоб отримати рівномірний і тонкий сфероїдований перліт для кращого задоволення фактичних потреб виробництва.
Для розм’якшувального відпалу катанки з середньовуглецевої сталі температура нагріву повинна підтримуватися вище і нижче критичної точки сталі, а температура нагріву не повинна бути занадто високою, інакше третинний цементит випадає в осад уздовж межі зерна, що призведе до холоду. тріщина заголовка. Катанка із середньовуглецевої легованої сталі відпалюється методом ізотермічної сфероїдізації. Після нагрівання при AC1 плюс (20-30 відсотків) піч охолоджується трохи нижче, ніж Ar1, температура становить близько 700 градусів Цельсія протягом ізотермічного періоду, а потім піч охолоджується приблизно до 500 градусів Цельсія і повітря- охолоджений. Металографічна структура сталі змінюється від грубої до тонкої, від лускової до сферичної, і швидкість розтріскування при холодній висадці буде значно знижена. Загальна площа температури відпалу розм'якшення для сталі 35\45\ML35\SWRCH35K становить 715-735 градусів Цельсія; тоді як загальна площа температури нагріву сфероїдного відпалу для сталі SCM435\40Cr\SCR435 становить 740-770 градусів Цельсія, а ізотермічна температура становить 680-700 градусів Цельсія.
По-третє, пілінг і видалення накипу
Процес видалення пластини з оксиду заліза зі сталевої катанки холодного заголовку полягає в зачистці та видалення накипу. Існує два методи: механічне видалення накипу та хімічне травлення. Заміна процесу хімічного травлення катанки на механічне видалення накипу не тільки покращує продуктивність, але й зменшує забруднення навколишнього середовища. Цей процес видалення накипу включає метод згинання (кругле колесо з трикутними канавками зазвичай використовується для багаторазового згинання катанки), дев’ять методів розпилення тощо, ефект видалення накипу хороший, але залишковий залізний наліт неможливо видалити (видалення швидкість окалини оксиду заліза становить 97 відсотків)), особливо коли накип оксиду заліза дуже сильний, тому на механічне видалення накипу впливають товщина, структура та напружений стан залізної окалини. Катанка з вуглецевої сталі, що використовується для низькоміцних кріплень (менше або дорівнює 6,8)
Високоміцні кріпильні вироби (більше або дорівнює 8.8) використовують катанки після механічного очищення від накипу, щоб видалити всі окалини оксиду заліза, а потім проходять процес хімічного травлення для видалення накипу. Для катанки з низьковуглецевої сталі лист заліза, що залишився в результаті механічного видалення накипу, може призвести до нерівномірного зношування зерна. Коли тяговий отвір прилягає до листа заліза, коли катанка труться про зовнішню температуру, на поверхні катанки залишаються поздовжні сліди зерна. Більше 95 відсотків викликано подряпинами на поверхні сталевого дроту під час процесу волочіння. Тому механічний метод видалення накипу не підходить для високошвидкісного малювання.
4. Витягування
Процес волочіння має дві цілі, одна – змінити розмір сировини; інший – отримання основних механічних властивостей кріплень шляхом деформації та зміцнення. Для середньовуглецевої сталі середньовуглецева легована сталь також має інше призначення, тобто виготовлення катанки. Лускатий цементит, отриманий після контрольованого охолодження, максимально розтріскується під час процесу витяжки для підготовки до подальшого сфероїдизаційного (розм’якшувального) відпалу для отримання гранульованого цементиту. Однак деякі виробники самовільно зменшують креслення, щоб знизити витрати. Надмірна швидкість скорочення збільшує тенденцію до зміцнення катанки, що безпосередньо впливає на характеристики холодної висадки катанки. Якщо розподіл коефіцієнта скорочення кожного проходу є неправильним, це також спричинить тріщини кручення в катанці під час процесу волочіння.
Крім того, якщо мастило під час процесу волочіння недостатнє, це також може викликати регулярні поперечні тріщини в холоднотягнутій катанці. Тангенціальний напрямок катанки та матриці для волочіння дроту не є концентричним одночасно, коли катанка викочується з матриці, що призведе до посилення зносу одностороннього отвору матриці для волочіння дроту, що призведе до внутрішній отвір виходить з круглої форми, що спричиняє нерівномірну деформацію витягування в окружному напрямку дроту. Округлість сталевого дроту виходить за межі допуску, а напруга в поперечному перерізі сталевого дроту не є рівномірною під час процесу холодної висадки, що впливає на швидкість проходження холодної висадки. Під час процесу волочіння катанки надмірний коефіцієнт зменшення поверхні погіршить якість поверхні сталевого дроту, тоді як занадто низький коефіцієнт зменшення поверхні не сприяє подрібненню цементиту, що лущиться, і його важко отримати. по можливості гранульований цементит. , тобто швидкість сфероїдізації цементиту низька, що вкрай несприятливо для холодної висадки сталевого дроту. Для прутків і катанки, виготовлених методом волочіння, швидкість часткового зменшення поверхні безпосередньо контролюється в межах 10 відсотків -15 відсотків.
5. Холодне кування
Зазвичай для формування головки болта використовується пластикова обробка холодної головки. У порівнянні з процесом різання металеве волокно (металевий дріт) є безперервним разом з формою виробу, і в середині немає розрізу, що покращує міцність виробу, особливо механічні властивості. Процес холодної висадки включає різання та формування, однопозиційне одноклацання, подвійне клацання холодної висадки та автоматичне холодне висаджування на багатофункціональних позиціях.
Автоматична машина холодної висадки виконує багатозадачні процеси, такі як штампування, ковка заголовка, екструзія та зменшення діаметра в кількох формувальних штампах. Характеристики обробки вихідної заготовки, яку використовує одностанційна або багатозадачна автоматична машина холодної висадки, визначаються розміром матеріалу бруска довжиною 5-6 метрів або розміром катанки. вагою 1900-2000кг, тобто характеристиками технології обробки. Справа в тому, що холодна висадка не використовує попередньо нарізані одиночні заготовки, а використовує саму автоматичну машину холодної висадки для вирізання та висадки (при необхідності) заготовок із прутків і катанки. Перед видавлюванням порожнини заготовці необхідно надати форму. Заготовку, що відповідає технічним вимогам, можна отримати шляхом формування. Перед осадженням, скороченням і позитивним видавлюванням заготовку не потрібно формувати. Після вирізання заготовки її відправляють на станцію висадки та формування. Ця станція може покращити якість заготовки, зменшити формуючу силу наступної станції на 15-17 відсотків і продовжити термін служби прес-форми, а болти можна виготовляти з багаторазовим зменшенням діаметра.
1. Вирізати заготовку напівзакритим ріжучим інструментом найпростіше за допомогою гільзоріза; кут розрізу не повинен бути більше 3 градусів; а коли використовується відкритий ріжучий інструмент, кут скосу розрізу може досягати 5 -7 градусів.
2. Заготовка невеликого розміру повинна мати можливість повертатися на 180 градусів під час переміщення з попередньої станції на наступну формувальну станцію, щоб можна було використовувати потенціал автоматичної машини холодної висадки, обробляти кріплення зі складною структурою та точність деталей можна підвищити.
3. Кожна формоутворювальна станція повинна бути обладнана пристроєм повернення пуансона, а штамп — ежекторним пристроєм гільзового типу.
4. Кількість станцій формування (за винятком станцій різання) зазвичай має досягати 3-4 станцій (більше 5 в особливих випадках).
5. Протягом ефективного періоду служби структура основної направляючої рейки та компонентів процесу може забезпечити точність позиціонування пуансона та матриці.
6. Кінцевий вимикач повинен бути встановлений на перегородці, яка керує вибором матеріалу, і слід звернути увагу на контроль сили осадження. Неокруглість дроту холодного набору, що використовується при виготовленні високоміцних кріпильних елементів на автоматичній машині холодної висадки, повинна бути в межах діапазону допусків діаметрів, а неокруглість сталевих дротів для більш точних кріплень повинна бути обмежуватися 1/1/2. 2 У межах допуску діаметра, якщо діаметр сталевого дроту не досягає зазначеного розміру, в обсадній частині або головці деталі з’являться тріщини або утворюються задирки. Якщо діаметр менший за розмір, необхідний для процесу, головка буде неповною. , краї та кути або потовщені частини не чіткі. Точність, якої можна досягти за допомогою холодної висадки, також пов’язана з вибором методу формування та використовуваної процедури.
Крім того, це залежить також від конструктивних характеристик використовуваного обладнання, технологічних характеристик і його стану, точності інструменту і матриць, терміну служби і ступеня зношування. Для високолегованої сталі, яка використовується для холодного висаджування та екструзії, шорсткість робочої поверхні твердосплавної форми не повинна перевищувати Ra=0.2um. Коли шорсткість робочої поверхні цього типу прес-форми досягає Ra=0.025-0.050 мкм, вона має найвищий термін служби.
6. Обробка ниток
Різьблення болта, як правило, піддається холодній обробці, так що заготовка різьби в межах певного діапазону діаметрів проходить крізь пластину дроту, що труться (коціться), і різьблення утворюється під тиском дротяної пластини (прокатної матриці). Пластикова лінія струму різьбової частини не відрізана, міцність збільшена, точність висока, а якість рівномірна, тому широко використовується.
Щоб зробити зовнішній діаметр різьби кінцевого продукту, необхідний діаметр заготовки різьби різний, оскільки він обмежений такими факторами, як точність різьблення та чи матеріал покритий чи ні. Накочування (натирання) різьби — це метод обробки, при якому для формування зубців різьби використовується пластична деформація. У ньому використовується матриця для прокатки (гвинтової пластини) з таким же кроком і формою зуба, що й різьблення, що підлягає обробці, під час екструдування циліндричної заготовки шнека, обертання заготовки шнека і, нарешті, перенесення форми зубця на прокатній матриці на гвинт. заготовка, утворюється нитка. Загальна точка обробки нитки прокатки (тертя) полягає в тому, що кількість обертів прокатки не має бути занадто великою. Якщо його буде занадто багато, ККД буде низьким, а поверхня зубців різьби легко спричинить відрив або випадкову пряжку. Навпаки, якщо кількість обертів занадто мала, діаметр різьблення легко вийти за круглий, а тиск на початковому етапі прокатки аномально збільшується, що призводить до скорочення терміну служби матриці.
Поширені дефекти накатанних ниток: тріщини або подряпини на поверхні різьбової частини; довільні пряжки; від округлості різьбової частини. Якщо ці дефекти зустрічаються у великій кількості, вони будуть виявлені на етапі обробки. Якщо кількість випадків невелика, виробничий процес не помічає цих дефектів і потім поширюється серед користувачів, викликаючи проблеми. Тому слід узагальнити ключові питання умов переробки, а ці ключові фактори слід контролювати в процесі виробництва.
7. Термічна обробка
Високоміцні кріплення повинні бути загартовані і відпущені відповідно до технічних вимог. Метою термічної обробки та відпуску є покращення комплексних механічних властивостей кріпильних виробів для досягнення заданого значення міцності на розрив і коефіцієнта текучості виробу. Процес термічної обробки має вирішальний вплив на високоміцні кріпильні елементи, особливо на їх власну якість. Тому для виробництва якісних високоміцних кріплень повинні бути доступні передові технології термічної обробки та обладнання. Через великий обсяг виробництва та низьку ціну на високоміцні болти, а також різьбову частину є відносно тонкою та відносно точною структурою, обладнання для термообробки вимагає великої виробничої потужності, високого ступеня автоматизації та хорошої термічної обробки. якість.
З 1990-х років домінувала виробнича лінія безперервної термічної обробки із захисною атмосферою, а піч із ударним дном та сітчастою стрічковою піччю особливо підходять для термічної обробки та відпуску невеликих та середніх кріплень. На додаток до гарної герметичності печі, лінія гартування та відпуску також має розширений комп’ютерний контроль атмосфери, температури та параметрів процесу, сигналізації про несправність обладнання та функції відображення. Високоміцні кріпильні елементи автоматично контролюються та керуються від подачі-очищення-нагрівання-гартування-очищення-відпуску-забарвлення до автономного режиму, що ефективно забезпечує якість термічної обробки. Зневуглецювання різьблення призведе до сполучення кріпильного елемента до того, як буде досягнутий опір, необхідний для механічних властивостей, що призведе до виходу з ладу різьбового кріплення та скоротить термін служби. Внаслідок зневуглецювання сировини, якщо відпал буде неправильним, зневуглений шар сировини буде поглиблений. У процесі термічної обробки гартування та відпуску деяка кількість окисного газу, як правило, вводиться ззовні печі. Іржа прутка або залишок на поверхні катанки після холодного волочіння також буде розкладатися після нагрівання в печі, і в результаті реакції буде утворюватися деякі окислювальні гази. Наприклад, поверхнева іржа сталевого дроту, яка складається з карбонату і гідроксиду заліза, після нагрівання розкладається на CO2 і H2O, що посилює зневуглецювання. Дослідження показали, що ступінь зневуглецювання середньовуглецевої легованої сталі є більш серйозною, ніж у вуглецевої сталі, а найшвидша температура зневуглецювання становить від 700-800 градусів Цельсія. Оскільки кріплення на поверхні сталевого дроту за певних умов дуже швидко розкладаються та синтезують CO2 та H2O, якщо пічний газ безперервної сітчастої стрічкової печі не контролюється належним чином, обезвуглецювання шнека буде занадто поганим. Коли високоміцні кріпильні елементи формуються за допомогою холодної висадки, сировина та відпалений зневуглений шар не тільки все ще існують, але й екструдуються на верхню частину різьблення. Для поверхні кріплення, яку необхідно загартувати, необхідної твердості отримати неможливо. Механічні властивості (особливо міцність і зносостійкість) знижуються.
Крім того, поверхня сталевого дроту обезвуглена, поверхневий шар і внутрішня структура мають різні коефіцієнти розширення, при загартуванні можуть виникнути поверхневі тріщини. З цієї причини під час гартування та нагрівання верхню частину різьблення слід захищати від зневуглецювання, кріпильні елементи, сировину яких зневуглеціли, слід належним чином карбонізувати, а переваги захисної атмосфери в печі сітчастої стрічки регулювати відповідно до оригінальні деталі з вуглецевим покриттям. Вміст вуглецю в основному однаковий, тому зневуглені кріплення можна повільно відновити до початкового вмісту вуглецю. Вуглецевий потенціал бажано встановити на рівні 0,42 відсотка -0,48 відсотка. , щоб уникнути грубих зерен і вплинути на механічні властивості. Проблеми якості, які можуть виникнути в процесі загартування та відпуску кріпильних виробів, в основному включають недостатню твердість у загартованому стані; нерівномірна твердість в загартованому стані; надмірна деформація загартування; гасіння розтріскування. Подібні проблеми в польових умовах часто пов’язані із сировиною, загартуванням нагріву та загартуванням охолодженням. Правильне формулювання процесу термічної обробки та стандартизація процесу виробництва часто дозволяють уникнути подібних аварій якості.
