Das Herstellungsverfahren für hochfeste Schrauben
Die Verarbeitungstechnologie von hochfesten Bolzen ist: Warmgewalzter Walzdraht - (Kaltziehen) - Kugelglühen (Weichglühen) - Mechanisches Entzundern - Beizen - Kaltziehen - Kaltschmieden - Gewindebearbeitung - Wärmebehandlung - Inspektion
1. Stahlausführung
Bei der Herstellung von Verbindungselementen ist die richtige Auswahl der Materialien für Verbindungselemente ein wichtiger Bestandteil, da die Leistung von Verbindungselementen eng mit ihren Materialien zusammenhängt. Wenn das Material unsachgemäß oder falsch ausgewählt wird, kann die Leistung möglicherweise nicht den Anforderungen entsprechen, die Lebensdauer kann verkürzt werden oder es können sogar Unfälle oder Verarbeitungsschwierigkeiten auftreten, und die Herstellungskosten sind hoch. Daher ist die Auswahl der Verbindungsmaterialien ein sehr wichtiges Bindeglied. Kaltstauchstahl ist ein Stahl für Verbindungselemente mit hoher Austauschbarkeit, der durch das Kaltstauchumformverfahren hergestellt wird. Da es durch Metall-Kunststoff-Verarbeitung bei Raumtemperatur geformt wird, weist jedes Teil eine große Verformung und eine hohe Verformungsgeschwindigkeit auf. Daher sind die Leistungsanforderungen an Kaltstauchstahl-Rohstoffe sehr streng.
Basierend auf langjähriger Produktionspraxis und Anwenderforschung, kombiniert mit GB/T6478-2001 "Technische Bedingungen für Kaltstauch- und Kaltfließpressstahl" GB/T699-1999 "High-Quality Carbon Structural Steel" und Ziel JISG3507-1991 "Cold Heading" Die Eigenschaften von "Carbon Steel Wire Rod for Steel", am Beispiel der Materialanforderungen von Bolzen und Schrauben der Güteklasse 8.8 und Güteklasse 9.8, der Bestimmung verschiedener chemischer Elemente. Ein zu hoher C-Gehalt verringert die Kaltumformbarkeit; ist er zu niedrig, können die mechanischen Eigenschaften der Teile nicht erfüllt werden, daher wird er auf 0,25 Prozent -0,55 Prozent festgelegt. Mn kann die Durchlässigkeit von Stahl verbessern, aber eine zu große Zugabe stärkt die Matrixstruktur und beeinträchtigt die Kaltumformbarkeit; Wenn die Teile abgeschreckt und getempert werden, besteht die Tendenz, das Wachstum von Austenitkörnern zu fördern, daher sollte es auf internationaler Basis entsprechend verbessert werden. Es sind 0,45 Prozent -0,80 Prozent . Si kann den Ferrit verstärken und die Kaltumformbarkeit verringern. SP ist ein Verunreinigungselement, und seine Existenz verursacht eine Segregation entlang der Korngrenze, was zu einer Versprödung der Korngrenze und einer Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften des Stahls führt. Es sollte so weit wie möglich reduziert werden. B. Der Höchstwert des Borgehalts beträgt 0,005 Prozent, da Bor zwar die Permeabilität von Stahl erheblich verbessert, aber auch die Sprödigkeit von Stahl erhöht. Ein zu hoher Borgehalt ist sehr ungünstig für Werkstücke wie Bolzen, Schrauben und Stehbolzen, die gute umfassende mechanische Eigenschaften erfordern.
2. Sphäroidisierendes (Erweichungs-) Glühen
Bei der Herstellung der Senkkopfschrauben und Innensechskantschrauben im Kaltstauchverfahren wirkt sich das ursprüngliche Gefüge des Stahls direkt auf die Umformbarkeit des Kaltstauchverfahrens aus. Beim Kaltstauchen kann die plastische Verformung des lokalen Bereichs 60 Prozent -80 Prozent erreichen, daher muss der Stahl eine gute Plastizität aufweisen. Wenn die chemische Zusammensetzung des Stahls konstant ist, ist die metallographische Struktur der Schlüsselfaktor zur Bestimmung der Plastizität. Es wird allgemein angenommen, dass der grobe flockige Perlit dem Kaltumformen nicht förderlich ist, während der feine kugelförmige Perlit die plastische Verformungsfähigkeit des Stahls signifikant verbessern kann. Bei Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und legiertem Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und einer großen Menge an hochfesten Verbindungselementen wird vor dem Kaltstauchen ein Weichglühen durchgeführt, um einen gleichmäßigen und feinen Perlit zu erhalten, der den tatsächlichen Produktionsanforderungen besser entspricht.
Für das Weichglühen von Walzdrähten aus Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt sollte die Erwärmungstemperatur über und unter dem kritischen Punkt des Stahls gehalten werden, und die Erwärmungstemperatur sollte nicht zu hoch sein, da sonst tertiärer Zementit entlang der Korngrenze ausfällt, was zu Kälte führt Überschrift knackt. Der Walzdraht aus legiertem Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt wird durch isotherme Sphäroidisierung geglüht. Nach dem Erhitzen auf AC1 plus (20-30 Prozent) wird der Ofen auf etwas weniger als Ar1 abgekühlt, die Temperatur beträgt etwa 700 Grad Celsius für einen isothermen Zeitraum, und dann wird der Ofen auf etwa 500 Grad Celsius abgekühlt und luftgekühlt. gekühlt. Die metallografische Struktur des Stahls ändert sich von grob zu fein, von Flocken zu Kugeln, und die Rissrate beim Kaltstauchen wird stark reduziert. Der allgemeine Bereich der Erweichungsglühtemperatur für 35\45\ML35\SWRCH35K-Stahl beträgt 715-735 Grad Celsius; während der allgemeine Bereich der Sphäroidisierungsglühtemperatur für SCM435 \ 40Cr \ SCR435-Stahl 740-770 Grad Celsius beträgt und die isotherme Temperatur 680-700 Grad Celsius beträgt.
Drittens, Peeling und Entkalkung
Der Prozess des Entfernens der Eisenoxidplatte vom Kaltstauch-Stahlwalzdraht ist das Abisolieren und Entzundern. Es gibt zwei Methoden: mechanisches Entzundern und chemisches Beizen. Der Ersatz des chemischen Beizprozesses von Walzdraht durch eine mechanische Entzunderung verbessert nicht nur die Produktivität, sondern verringert auch die Umweltbelastung. Dieser Entzunderungsprozess umfasst die Biegemethode (das runde Rad mit dreieckigen Rillen wird üblicherweise verwendet, um den Walzdraht wiederholt zu biegen), die neun Sprühmethoden usw., die Entzunderungswirkung ist gut, aber der restliche Eisenzunder kann nicht entfernt werden (die Entfernung Der Eisenoxidzunderanteil beträgt 97 Prozent ) ), insbesondere wenn der Zunder des Eisenoxidzunders sehr stark ist, daher wird die mechanische Entzunderung durch die Dicke, Struktur und den Spannungszustand des Eisenzunders beeinflusst. Walzdrähte aus Kohlenstoffstahl für Verbindungselemente mit geringer Festigkeit (weniger als oder gleich 6,8)
Hochfeste Verbindungselemente (größer als oder gleich Grad 8.8) verwenden Walzdrähte nach der mechanischen Entzunderung, um alle Eisenoxidzunder zu entfernen, und durchlaufen dann einen chemischen Beizprozess, um die Entzunderung zu vervollständigen. Bei Walzdrähten aus kohlenstoffarmem Stahl verursacht das durch die mechanische Entzunderung zurückbleibende Eisenblech wahrscheinlich eine ungleichmäßige Abnutzung des Kornzugs. Wenn das Kornzugloch am Eisenblech haftet, wenn der Walzdraht gegen die Außentemperatur reibt, erzeugt die Oberfläche des Walzdrahts Längskornmarkierungen. Mehr als 95 Prozent werden durch Kratzer auf der Oberfläche des Stahldrahts während des Ziehvorgangs verursacht. Daher ist das mechanische Entzunderungsverfahren nicht für Hochgeschwindigkeitsziehen geeignet.
4. Ziehen
Der Ziehprozess hat zwei Zwecke, einer besteht darin, die Größe der Rohmaterialien zu modifizieren; Die andere besteht darin, grundlegende mechanische Eigenschaften der Verbindungselemente durch Verformung und Verstärkung zu erhalten. Für Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt hat legierter Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt auch einen anderen Zweck, nämlich die Herstellung des Walzdrahts. Der nach kontrolliertem Abkühlen erhaltene flockige Zementit wird während des Ziehvorgangs so weit wie möglich gebrochen, um ihn für das anschließende Weichglühen (Weichglühen) vorzubereiten, um körnigen Zementit zu erhalten. Einige Hersteller reduzieren jedoch willkürlich die Zeichnung, um die Kosten zu senken. Die übermäßige Reduktionsrate erhöht die Kaltverfestigungstendenz des Walzdrahts, was sich direkt auf die Kaltstauchleistung des Walzdrahts auswirkt. Wenn die Verteilung des Reduktionsverhältnisses bei jedem Stich nicht angemessen ist, führt dies während des Ziehvorgangs auch zu Torsionsrissen im Walzdraht.
Zudem kann eine mangelhafte Schmierung während des Ziehvorgangs auch zu regelmäßigen Querrissen im kaltgezogenen Walzdraht führen. Die tangentiale Richtung des Walzdrahts und des Drahtziehsteins ist nicht gleichzeitig konzentrisch, wenn der Walzdraht aus dem Ziehstein gerollt wird, was dazu führt, dass sich der Verschleiß des einseitigen Lochmusters des Drahtziehsteins verschlimmert, wodurch der Innenloch unrund und verursachen eine ungleichmäßige Ziehverformung in Umfangsrichtung des Drahtes. Die Rundheit des Stahldrahts liegt außerhalb der Toleranz und die Querschnittsspannung des Stahldrahts ist während des Kaltstauchvorgangs nicht gleichmäßig, was die Kaltstauchdurchgangsrate beeinflusst. Während des Ziehvorgangs des Walzdrahts verschlechtert das übermäßige Oberflächenreduktionsverhältnis die Oberflächenqualität des Stahldrahts, während das zu niedrige Oberflächenreduktionsverhältnis dem Zerkleinern des flockigen Zementits nicht förderlich ist und es schwierig ist, so viel zu erhalten körniger Zementit wie möglich. , das heißt, die Kügelchenbildungsrate von Zementit ist gering, was äußerst ungünstig für die Kaltstauchleistung des Stahldrahts ist. Für die durch das Ziehverfahren hergestellten Stangen und Walzdrähte wird die Teiloberflächen-Reduktionsrate direkt innerhalb des Bereichs von 10 Prozent -15 Prozent gesteuert.
5. Kaltschmieden
Normalerweise wird die Formung des Schraubenkopfes durch eine Kaltstauch-Kunststoffverarbeitung durchgeführt. Im Vergleich zum Schneidprozess ist die Metallfaser (Metalldraht) zusammen mit der Form des Produkts kontinuierlich und es gibt keinen Schnitt in der Mitte, wodurch die Festigkeit des Produkts verbessert wird, insbesondere die mechanischen Eigenschaften. Der Kaltstauchformprozess umfasst Schneiden und Formen, Einzelpositions-Kaltstauchen, Doppelklick-Kaltstauchen und automatisches Kaltstauchen an Multitasking-Positionen.
Eine automatische Kaltstauchmaschine führt Multitasking-Prozesse wie Stanzen, Stauchschmieden, Strangpressen und Durchmesserreduzierung in mehreren Umformwerkzeugen durch. Die Verarbeitungseigenschaften des Original-Rohlings, der von dem Einstationen- oder Multitasking-Kaltstauchautomaten verwendet wird, werden durch die Größe der Materialgröße der Stange mit einer Länge von 5-6 Metern oder der Größe des Walzdrahts bestimmt mit einem Gewicht von 1900-2000KG, also den Eigenschaften der Verarbeitungstechnologie. Der Punkt ist, dass beim Kaltstauchen keine vorgeschnittenen Einzelplatinen verwendet werden, sondern die automatische Kaltstauchmaschine selbst verwendet wird, um Platinen aus Stäben und Walzdraht zu schneiden und (falls erforderlich) zu stauchen. Vor dem Extrudieren der Kavität muss der Rohling geformt werden. Durch Umformen kann ein Rohling erhalten werden, der den technischen Anforderungen entspricht. Vor dem Stauchen, Reduzieren und Fließpressen braucht der Rohling nicht umgeformt zu werden. Nachdem der Rohling geschnitten ist, wird er zur Stauch- und Umformstation geschickt. Diese Station kann die Qualität des Rohlings verbessern, die Umformkraft der nächsten Station um 15-17 Prozent reduzieren und die Lebensdauer der Form verlängern, und die Bolzen können mit mehreren Durchmesserreduzierungen hergestellt werden.
1. Der einfachste Weg, den Rohling mit einem halbgeschlossenen Schneidwerkzeug zu schneiden, ist die Verwendung eines Hülsenschneidwerkzeugs; der Schnittwinkel sollte nicht größer als 3 Grad sein; und wenn ein offenes Schneidwerkzeug verwendet wird, kann der Fasenwinkel des Einschnitts 5 -7 Grad erreichen.
2. Der kurzformatige Rohling sollte sich während des Transfers von der vorherigen Station zur nächsten Umformstation um 180 Grad drehen können, damit das Potenzial des Kaltstauchautomaten ausgeschöpft werden kann, die Verbindungselemente mit komplexen Strukturen verarbeitet werden können und die Präzision der Teile kann verbessert werden.
3. Jede Umformstation sollte mit einer Stempelrückholvorrichtung ausgestattet sein, und die Matrize sollte mit einer Hülsenauswerfervorrichtung ausgestattet sein.
4. Die Anzahl der Formstationen (ohne Schneidstationen) sollte im Allgemeinen 3-4 Stationen erreichen (in Sonderfällen mehr als 5).
5. Während der effektiven Servicezeit kann die Struktur der Hauptgleiterführungsschiene und der Prozesskomponenten die Positioniergenauigkeit des Stempels und der Matrize sicherstellen.
6. Der endständige Endschalter muss an der Blende installiert werden, die die Materialauswahl steuert, und es muss auf die Steuerung der Stauchkraft geachtet werden. Die Unrundheit des bei der Herstellung von hochfesten Verbindungselementen auf einem Kaltstauchautomaten verwendeten Kaltprägedrahts sollte innerhalb des Toleranzbereichs des Durchmessers liegen, während die Unrundheit der Stahldrähte für präzisere Verbindungselemente dies tun sollte auf 1/1/2 begrenzt werden. 2 Wenn der Durchmesser des Stahldrahts innerhalb des Durchmessertoleranzbereichs nicht die angegebene Größe erreicht, treten Risse im Stauchteil oder Kopf des Teils auf oder es bilden sich Grate. Wenn der Durchmesser kleiner als die für den Prozess erforderliche Größe ist, wird der Kopf unvollständig sein. , die Kanten und Ecken oder die verdickten Teile sind nicht klar. Die durch das Kaltstauchen erreichbare Präzision hängt auch mit der Wahl des Umformverfahrens und des angewandten Verfahrens zusammen.
Darüber hinaus hängt sie auch von den konstruktiven Eigenschaften der verwendeten Ausrüstung, den Prozesseigenschaften und deren Zustand, der Präzision der Werkzeuge und Formen, der Lebensdauer und dem Verschleißgrad ab. Bei hochlegiertem Stahl, der beim Kaltstauchen und Strangpressen verwendet wird, sollte die Rauheit der Arbeitsfläche der Hartmetallform nicht größer als Ra =0,2 um sein. Wenn die Rauheit der Arbeitsfläche dieser Art von Form Ra=0,025-0,050 um erreicht, hat sie die höchste Lebensdauer.
6. Thread-Verarbeitung
Das Bolzengewinde wird im Allgemeinen kalt bearbeitet, so dass der Gewinderohling innerhalb eines bestimmten Durchmesserbereichs durch die reibende (rollende) Drahtplatte (Matrize) hindurchgeht und das Gewinde durch den Druck der Drahtplatte (Rollbacke) geformt wird. Die Kunststoffstromlinie des Gewindeteils wird nicht abgeschnitten, die Festigkeit wird erhöht, die Präzision ist hoch und die Qualität ist gleichmäßig, daher ist es weit verbreitet.
Um den Außendurchmesser des Gewindes des Endprodukts herzustellen, ist der erforderliche Durchmesser des Gewinderohlings unterschiedlich, da er durch Faktoren wie die Gewindegenauigkeit und die Tatsache, ob das Material beschichtet ist oder nicht, begrenzt ist. Das Rollen (Reiben) von Gewinden ist ein Verarbeitungsverfahren, bei dem Gewindezähne durch plastische Verformung gebildet werden. Es verwendet eine Rollmatrize (Schraubplatte) mit der gleichen Steigung und Zahnform wie das zu bearbeitende Gewinde, während der zylindrische Schraubenrohling extrudiert, der Schraubenrohling gedreht und schließlich die Zahnform auf der Rollmatrize auf die Schraube übertragen wird blank, das Gewinde entsteht. Der gemeinsame Punkt der rollenden (reibenden) Gewindebearbeitung ist, dass die Anzahl der rollenden Umdrehungen nicht zu hoch sein muss. Wenn es zu viel ist, wird die Effizienz gering sein und die Oberfläche der Gewindezähne wird leicht eine Trennung oder eine zufällige Krümmung verursachen. Wenn im Gegensatz dazu die Anzahl der Umdrehungen zu klein ist, wird der Durchmesser des Gewindes leicht unrund, und der Druck im Anfangsstadium des Walzens steigt abnormal an, was zu einer Verkürzung der Lebensdauer der Matrize führt.
Häufige Mängel von gerollten Gewinden: Risse oder Kratzer auf der Oberfläche des Gewindeteils; zufällige Schnallen; Unrundheit des Gewindeteils. Wenn diese Fehler in großer Zahl auftreten, werden sie während der Verarbeitungsphase entdeckt. Wenn die Anzahl der Vorkommen gering ist, bemerkt der Produktionsprozess diese Fehler nicht und zirkuliert dann zu den Benutzern, was zu Problemen führt. Daher sollten die wichtigsten Aspekte der Verarbeitungsbedingungen zusammengefasst werden, und diese Schlüsselfaktoren sollten im Produktionsprozess kontrolliert werden.
7. Wärmebehandlung
Hochfeste Verbindungselemente müssen entsprechend den technischen Anforderungen vergütet werden. Der Zweck der Wärmebehandlung und des Anlassens besteht darin, die umfassenden mechanischen Eigenschaften von Verbindungselementen zu verbessern, um den angegebenen Zugfestigkeitswert und das Streckgrenzenverhältnis des Produkts zu erreichen. Der Wärmebehandlungsprozess hat einen entscheidenden Einfluss auf hochfeste Verbindungselemente, insbesondere auf deren Eigenqualität. Um qualitativ hochwertige hochfeste Verbindungselemente herzustellen, müssen daher fortschrittliche Wärmebehandlungstechnologien und -geräte verfügbar sein. Aufgrund des großen Produktionsvolumens und des niedrigen Preises von hochfesten Schrauben und des Gewindeteils mit einer relativ feinen und relativ präzisen Struktur muss die Wärmebehandlungsanlage eine große Produktionskapazität, einen hohen Automatisierungsgrad und eine gute Wärmebehandlung aufweisen Qualität.
Seit den 1990er Jahren dominiert die kontinuierliche Wärmebehandlungslinie mit Schutzatmosphäre, und der Schockboden- und Maschenbandofen eignen sich besonders für die Wärmebehandlung und das Anlassen kleiner und mittlerer Verbindungselemente. Neben der guten Dichtleistung des Ofens verfügt die Abschreck- und Anlasslinie auch über eine fortschrittliche Computersteuerung von Atmosphäre, Temperatur und Prozessparametern, Geräteausfallalarm und Anzeigefunktionen. Hochfeste Verbindungselemente werden automatisch gesteuert und vom Zuführen-Reinigen-Erhitzen-Abschrecken-Reinigen-Tempern-Färben bis zum Offline-Betrieb betrieben, wodurch die Qualität der Wärmebehandlung effektiv sichergestellt wird. Die Entkohlung des Gewindes führt zum Auslösen des Befestigungselements, bevor der durch die mechanischen Eigenschaften erforderliche Widerstand erreicht ist, was zum Versagen des Gewindebefestigungselements führt und die Lebensdauer verkürzt. Aufgrund der Entkohlung des Rohmaterials wird bei unsachgemäßem Glühen die entkohlte Schicht des Rohmaterials vertieft. Bei der Abschreck- und Anlasswärmebehandlung wird im Allgemeinen etwas oxidierendes Gas von außerhalb des Ofens eingebracht. Der Rost des Stabdrahts oder der Rückstand auf der Oberfläche des Walzdrahts nach dem Kaltziehen zersetzt sich ebenfalls nach dem Erhitzen im Ofen, und durch die Reaktion werden einige oxidierende Gase erzeugt. Beispielsweise wird der Oberflächenrost von Stahldraht, der aus Eisenkarbonat und -hydroxid besteht, nach dem Erhitzen in CO2 und H2O zersetzt, wodurch die Entkohlung erschwert wird. Studien haben gezeigt, dass der Entkohlungsgrad von legiertem Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt schwerwiegender ist als der von Kohlenstoffstahl und die schnellste Entkohlungstemperatur zwischen 700-800 Grad Celsius liegt. Da die Anhaftungen auf der Oberfläche des Stahldrahts CO2 und H2O unter bestimmten Bedingungen sehr schnell zersetzen und synthetisieren, wird die Entkohlung der Schnecke zu schlecht sein, wenn das Ofengas des Durchlaufbandofens nicht richtig gesteuert wird. Wenn die hochfesten Verbindungselemente durch Kaltstauchen geformt werden, sind die Rohmaterialien und die geglühte entkohlte Schicht nicht nur noch vorhanden, sondern werden auch bis zur Oberseite des Gewindes extrudiert. Für die abzuschreckende Oberfläche des Befestigungselements kann die erforderliche Härte nicht erreicht werden. Mechanische Eigenschaften (insbesondere Festigkeit und Verschleißfestigkeit) werden reduziert.
Außerdem wird die Oberfläche des Stahldrahts entkohlt, die Oberflächenschicht und die innere Struktur haben unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten, und während des Abschreckens können Oberflächenrisse auftreten. Aus diesem Grund sollte während des Abschreckens und Erhitzens die Oberseite des Gewindes vor Entkohlung geschützt werden, die Verbindungselemente, deren Rohmaterialien entkohlt wurden, sollten ordnungsgemäß karbonisiert werden, und die Vorteile der Schutzatmosphäre im Maschenbandofen sollten angepasst werden original carbonbeschichtete Teile. Der Kohlenstoffgehalt ist im Wesentlichen gleich, so dass die entkohlten Verbindungselemente langsam wieder auf den ursprünglichen Kohlenstoffgehalt gebracht werden können. Das Kohlenstoffpotential wird vorzugsweise auf 0,42 Prozent -0,48 Prozent eingestellt. , um grobe Körner zu vermeiden und mechanische Eigenschaften zu beeinflussen. Zu den Qualitätsproblemen, die beim Abschrecken und Anlassen von Verbindungselementen auftreten können, gehören hauptsächlich eine unzureichende Härte im abgeschreckten Zustand; ungleichmäßige Härte im abgeschreckten Zustand; übermäßige Abschreckverformung; Abschrecken von Rissen. Solche Probleme in der Praxis beziehen sich oft auf Rohmaterialien, Abschreckerwärmung und Abschreckkühlung. Durch die richtige Formulierung des Wärmebehandlungsprozesses und die Standardisierung des Produktionsablaufs können solche Qualitätsmängel oft vermieden werden.
