高强度螺栓生产工艺

高強度螺栓製造工藝

高强度螺栓加工工艺为：热轧盘条－（冷拨）－球化（软化）退火－机械除鳞－酸洗－冷拨－冷锻成形－螺纹加工－热处理－检验

一，钢材设计

在紧固件制造中，正确选用紧固件材料是重要一环，因为紧固件的性能和其材料有着密切的关系。如材料选择不当或不正确，可能造成性能达不到要求，使用寿命缩短，甚至发生意外或加工困难，制造成本高等，因此紧固件材料的选用是非常重要的环节。冷镦钢是采用冷镦成型工艺生产的互换性较高的紧固件用钢。由于它是常温下利用金属塑性加工成型，每个零件的变形量很大，承受的变形速度也高，因此，对冷镦钢原料的性能要求十分严格。在长期生产实践和用户使用调研的基础上，结合GB/T6478-2001《冷镦和冷挤压用钢技术条件》GB/T699-1999《优质碳素结构钢》及目标JISG3507-1991《冷镦钢用碳素钢盘条》的特点，以8.8级，9.8级螺栓螺钉的材料要[下载自.管理资源吧]求为例，各种化学元素的确定。

C含量过高，冷成形性能将降低；太低则无法满足零件机械性能的要求，因此定为0.25％－0.55％。Mn 能提高钢的渗透性，但添加过多则会强化基体组织而影响冷成形性能；在零件调质时有促进奥氏体晶粒长大的倾向，故在国际的基础上适当提高，定为0.45％－0.80％。Si能强化铁素体，促使冷成形性能降低，材料延伸率下降定为Si小于等于0.30％。S.P.为杂质元素，它们的存在会沿晶界产生偏析，导致晶界脆化，损害钢材的机械性能，应尽可能降低，定为P小于等于0.030％，S小于等于0.035％。 B.含硼量最大值均为0.005％，因为硼元素虽然具有显著提高钢材渗透性等作用，但同时会导致钢材脆性增加。含硼量过高，对螺栓，螺钉和螺柱这类需要良好综合机械性能的工件是十分不利的。

二，球化（软化）退火

沉头螺钉，内六角圆柱头螺栓采用冷镦工艺生产时，钢材的原始组织会直接影响着冷镦加工时的成形能力。冷镦过程中局部区域的塑性变形可达60％－80％，为此要求钢材必须具有良好的塑性。当钢材的化学成分一定时，金相组织就是决定塑性优劣的关键性因素，通常认为粗大片状珠光体不利于冷镦成形，而细小的球状珠光体可显著地提高钢材塑性变形的能力。对高强度紧固件用量较多的中碳钢和中碳合金钢，在冷镦前进行球化（软化）退火，以便获得均匀细致的球化珠光体，以更好地满足实际生产需要。对中碳钢盘条软化退火而言，其加热温度多选择在该钢材临界点上下保温，加热温度一般不能太高，否则会产生三次渗碳体沿晶界析出，造成冷镦开裂，而对于中碳合金钢的盘条采用等温球化退火，在AC1+(20-30%)加热后，炉冷到略低于Ar1，温度约700摄氏度等温一段时间，然后炉冷至500摄氏度左右出炉空冷。钢材的金相组织由粗变细，由片状变球状，冷镦开裂率将大大减少。35\45\ML35\SWRCH35K 钢软化退火温度一般区域为715－735摄氏度；而SCM435\40Cr\SCR435钢球化退火加热温度一般区域为740－770摄氏度，等温温度680－700摄氏度。

三，剥壳除鳞

冷镦钢盘条去除氧化铁板工序为剥亮，除鳞，有机械除鳞和化学酸洗两种方法。用机械除鳞取代盘条的化学酸洗工序，既提高了生产率，又减少了环境污染。此除鳞过程包括弯曲法（普遍使用带三角形凹槽的圆轮反覆弯曲盘条），喷九法等，除鳞效果较好，但不能使残余铁鳞去净（氧化铁皮清除率为97％），尤其是氧化铁皮粘附性很强时，因此，机械除鳞受铁皮厚度，结构和应力状态的影响，使用于低强度紧固件（小于等于6.8级）用的碳钢盘条。高强度紧固件（大于等于8.8级）用盘条在机械除鳞后，为除净所有的氧化铁皮，再经化学酸洗工序即复合除鳞。对低碳钢盘条而言，机械除鳞残留的铁皮容易造成粒拔模不均匀磨损。当粒拔模孔由于盘条钢丝摩擦外温时粘附上铁皮，使盘条钢丝表面产生纵向粒痕，盘条钢丝冷镦凸缘螺栓或圆柱头螺钉时，头部出现微裂纹的原因，95％以上是钢丝表面在拉拔过程中产生的划痕所引

起。因此，机械除鳞法不宜用来高速拉拔。

四，拉拔

拉拔工序有两个目的，一是改制原材料的尺寸；二是通过变形强化作用使紧固件获得基本的机械性能，对于中碳钢，中碳合金钢还有一个目的，即是使盘条控冷后得到的片状渗碳体在拉拔过程中尽可能的破解，为随后的球化（软化）退火得到粒状渗碳体做好准备，然而，有些厂家为降低成本，任意减少拉拔道次，过大的减面率增加了盘条钢丝的加工硬化倾向，直接影响了盘条钢丝的冷镦性能。如果各道次的减面率分配不合适，也会使盘条钢丝在拉拔过程中产生扭转裂纹，这种沿钢丝纵向分布，周期一定的裂纹在钢丝冷镦过程中暴露。此外，拉拔过程中如润滑不好，也可造成冷拔盘条钢丝有规律地出现横裂纹。盘条钢丝出出粒丝模口上卷同时的切线方向与拉丝模不同心，会造成拉丝模单边孔型的磨损加剧，使内孔失圆，造成钢丝圆周方向的拉拔变形不均匀，使钢丝的圆度超差，在冷镦过程中钢丝横截面应力不均匀而影响冷镦合格率。盘条钢丝拉拔过程中，过大的部分减面率使钢丝的表面质量恶化，而过低的减面率却不利于片状渗碳体的破碎，难以获得尽可能多的粒状渗碳体，即渗碳体的球化率低，对钢丝的冷镦性能极为不利，采用拉拔方式生产的棒料和盘条钢丝，部分减面率直控制在10％－15％的范围内。

五，冷锻成形

通常，螺栓头部的成形采用冷镦塑性加工，同切削加工相比，金属纤维（金属留线）沿产品形状呈连续状，中间无切断，因而提高了产品强度，特别是机械性能优良。冷镦成形工艺包括切料与成形，分单工位单击，双击冷镦和多工位自动冷镦。一台自动冷镦机分别在几个成型凹模里进行冲压，镦锻，挤压和缩径等多工位工艺。单工位或多工位自动冷镦机使用的原始毛坯的加工特点是由材料尺寸长5－6米的棒料或重量为1900－2000KG的盘条钢丝的尺寸决定的，即加工工艺的特点在于冷镦成型不是采用预先切好的单件毛坯，而是采用自动冷镦机本身由棒料和盘条钢丝切取和镦粗的（必要时）毛坯。在挤压型腔之前，毛坯必须进行整形。通过整形可得到符合工艺要求的毛坯。在镦锻，缩径和正挤压之前，毛坯不需整形。毛坯切断后，送到镦粗整形工位。该工位可提高毛坯的质量，可使下一个工位的成型力降低15－17％，并能延长模具寿命，制造螺栓可采用多次缩径。1.用半封闭切料工具切割毛坯，最简单的方法是采用套筒式切料工具；切口的角度不应大于3度；而当采用开口式切料工具时，切口的斜角可达5－7度。 2.短尺寸毛坯在由上一个工位向下一个成型工位传递过程中，应能翻转180度，这样能发挥自动冷镦机的潜力，加工结构复杂的紧固件，提高零件精度。3.在各个成型工位上都应该装有冲头退料装置，凹模均应带有套筒式顶料装置。 4.成型工位的数量（不包括切断工位）一般应达到3－4个工位（特殊情况下5个以上）。5.在有效使用期内，主滑块导轨和工艺部件的结构都能保证冲头和凹模的定位精度。6.在控制选料的挡板上必须安装终端限位开关，必须注意镦锻力的控制。在自动冷镦机上制造高强度紧固件所使用的冷拨盘条钢丝的不圆度应在直径公差范围内，而较为精密的紧固件，其钢丝的不圆度则应限制在1/2直径公差范围内，如果钢丝直径达不到规定的尺寸，则零件的镦粗部分或头部就会出现裂痕，或形成毛刺，如果直径小于工艺所要求的尺寸，则头部就会不完整，棱角或涨粗部分不清晰。冷镦成型所能达到的精度还同成型方法的选择和所采用的工序有关。此外，它还取决于所用的设备的结构特点，工艺特点及其状态，工模具精度，寿命和磨损程度。冷镦成型和挤压使用的高合金钢，硬质合金模具的工作表面粗糙度不应大Ra=0.2 um,这类模具工作表面的粗糙度达到Ra=0.025-0.050um时，具有最高寿命。

六，螺纹加工

螺栓螺纹一般采用冷加工，使一定直径范围内的螺纹坯料通过搓（滚）丝板（模），由丝板（滚模）压力使螺纹成形。可获得螺纹部分的塑性流线不被切断，强度增加，精度高，质量均一的产品，因而被广泛采用。为了制出最终产品的螺纹外径，所需要的螺纹坯径是不同的，因为它受螺纹精度，材料有无镀层等因素限制。滚（搓）压螺纹是指利用塑性变形使螺纹牙成形的加工方法。它是用带有和被加工的螺纹同样螺距和牙形的滚压（搓丝板）模具，一边挤压圆柱形螺坯，一边使螺坯转动，最终将滚压模具上的牙形转