紧固件生产工艺课件

正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退

淬火是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等

650℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回 火。
回火是为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于

火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。
退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中的淬

1、电镀
电镀(镀锌,镍,铜,铬,锌镍合金等):就是利用电解原理在某些金属表 面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属 或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止腐蚀, 提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。

电镀的主要用途

1、 提高金属制品或者零件的耐蚀性能。例如钢铁制品或者零件表 面镀锌。 2、 提高金属制品的防护-装饰性能。例如钢铁制品表面镀铜、镀镍 镀铬等。 3、 修复金属零件尺寸。例如轴、齿轮等重要机械零件使用后磨损， 可采用镀铁、镀铬等修复其尺寸。 4、 电镀还可赋予某种制品或零件某种特殊的功能。例如镀硬铬可 提高其耐磨性能等。


磷化分类
1、按磷化处理 温度 分类：高温型、中温型、低温型、 常温型 。

2、按磷化液 成分 分类 ：锌系磷化、锌钙系磷化、铁 系磷化、锰系磷化、复合磷化（ 磷化液由锌、铁、钙、 镍、锰等元素组成） 。 3、按磷化 处理方法 分类：化学磷化、电化学磷化
表面处理

表面处理是在基体材料表面上人工形成一层与 基体的机械、物理和化学性能不同的表层的工 艺方法。表面处理的目的是满足产品的耐蚀性、 耐磨性、装饰或其他特种功能要求。 表面处理的种类 基於不同物质的表面性质有差异，而完成品所 需表面新的性质要求也各有不同，所以表面处 理过程有很多种类。

紧固件表面处理的种类
螺纹加工质量问题——斜牙
螺纹加工质量问题——返修不当螺纹 错位
热处理


热处理是将材料放在一定的介质内加热、 保温、冷却，通过改变材料表面或内部 的组织结构,来控制其性能的一种综合工 艺过程。 紧固件的热处理主要目的是通过调质处 理（淬火+回火）使工件获得良好的综 合机械性能。
连续式可控气氛网带炉
搓丝主要用于制造外螺纹，攻丝用于制造内螺 纹。
滚丝、搓丝：是通过挤压材料的方法获得螺纹， 用于制造外螺纹。比如螺栓的螺纹。 攻丝：通过挤压材料或切削材料的方法获得螺纹， 用于制造内螺纹。比如螺母的螺纹。
滚丝机
滚丝轮
滚丝加工
搓丝机
搓丝板
搓丝示意图
攻 丝 机
丝锥
螺纹加工的成本因素



不同钝化处理的电镀锌
电镀锌的质量问题——色差
电镀锌的质量问题——覆盖层 脱落
电镀锌质量问题



镀层厚度 点击烧伤 盐雾试验不合格 混产品 包装后生白锈 大规格产品碰伤螺纹 镀层附着不牢、起皮起泡
2、热浸镀锌

脱脂——去油，水洗——去碱 酸洗——除锈活化，水洗——去酸 浸助镀剂、干燥——便于镀锌 镀锌、甩锌 浸水钝化——镀层老化
调质处理工艺流程
上料 热 淬火 热 发黑 装箱

脱脂清洗 脱脂清洗 烘干
淬火加 回火加 淋油
热处理是紧固件制造过程中的关键工 序
热处理温度的选择


温度高加热快，产能高 温度高组织粗大，产品脆性增加，质 量下降 温度高产品变形大 定时测定炉温
热处理加热时间和装炉量的选 择

炉型一定，加热能力就确定 装量越多，加热时间就越长 在加热温度和时间确定的情况下，装 炉量增加，只会增加不合格品


状珠光体组织，其中的渗碳体呈球状颗粒，弥散分布在铁 素体基体上，和片状珠光体相比，不但硬度低，便于切削 加工，而且在淬火加热时，奥氏体晶粒不易长大，冷却时 工件变形和开裂倾向小
再结晶退火——使铁素体回复再结晶 恢复塑性和韧性


在材料的再结晶温度下（650℃左右）对 经历过变形加工的材料进行再结晶处理 的过程。 消除应力材料变软便于冷成型。
井式退火炉
退火的成本因素

电力 甲醇、氮气、甲烷等保护气氛原料 料架损耗 材料表面产生氧化皮，形成材料损耗
退火不良质量问题——脱碳
退火不良质量问题——组织异常
拉丝前的酸洗，磷化及皂化

设备：酸洗池，水洗池、磷化池，皂化池
酸洗目的：除去线材表面的氧化膜，锈渍。 磷化目的：在金属表面形成一层磷酸盐薄膜， 以减少线材抽线以及冷墩或成形等加工过程 中，对工模具的擦伤，起到润滑作用。同时 一定的也有防锈作用。

热处理设备使用寿命短，网带炉通常为7~12年， 折旧费用高 电力消耗极大 由于设备管理和人的因素时常出现脱碳、强度 不合格、变形、螺纹碰伤等需要返工 保护气氛用化学品消耗量大 环境污染严重 热处理质量不良通常引起重大质量纠纷 质量检验费用
热处理质量问题



硬度强度不合格 脆性大，造成零件突然断裂 螺纹脱碳，装配脱扣 零件变形和淬火开裂 表面处理困难 螺纹损伤 混产品
紧固件的生产与管理
紧固件的分类
螺栓、螺柱、螺钉、螺母、自攻钉、 木螺钉、平垫圈、弹性垫圈、挡圈、 销、卡箍、润脂嘴共12大类上万种 规格

紧固件的强度级别


3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、 9.8、10.9、12.9级 整数部分表示最少抗拉强度的1/100，单 位为：N/mm2小数部分表示公称屈服极 限与强度极限的比值。
立 式 拉 丝 机
卧式拉丝机
拉丝模

定径带尺寸与长度 粗糙度 润滑 拉丝速度
材料改制工艺：

钢材（盘条）改制工艺流程： 材料球化退火 酸洗 清洗 磷化 中间退火 辗尖 拉拔
皂化

入库。
合金钢与碳素钢不同的材料改制工艺

在金相组织正常和拉拔减面率不大于35%的 情况下，中低碳钢一般可不进行球化退火， 而直接进行拉拔，但中碳合金钢应在退火后 进行材料改制，当材料需要两次或两次以上 拉拔时，第一次的拉拔比宜控制在20%～ 25%，最后一道拉拔前应进行中间退火处理， 且拉拔比宜控制在15%～20%。
设备：冷镦机 冷镦模
冷镦是利用模具在常温下对金属棒料镦挤成形的锻造 方法。通常用来制造螺钉、螺栓、铆钉和螺母等。可
以减少或代替切削加工。 冷镦材料利用率可达80～90％。冷镦多在专用的冷镦 机上进行﹐便于实现连续﹑多工位﹑自动化生产。在 冷镦机上能顺序完成切料﹑镦头﹑聚积﹑成形﹑倒角 ﹑搓丝﹑缩径和切边等工序。生产效率高。棒料由送 料机构自动送进一定度﹐切断机构将其切断成坯料﹐ 然后由夹钳传送机构依次送至聚积压形和冲孔工位进 行冷镦成形。
紧固件加工的一般流程

(原材料进厂检验)盘元—退火—酸洗—磷
化—皂化—拉丝—冷镦—车加工—制牙 (搓丝、滚丝)—热处理—表面处理—终


检—包装—发货运输—交付 （退火—酸洗—磷化—皂化—拉丝）为 材料改制阶段 冷镦—车加工—制牙(搓丝、滚丝)为毛坯 成型阶段
盘条

盘条又称线材或盘料，是钢坯加热轧延制

多工位冷镦机
冷镦机
双击冷镦机
三工位冷镦成型
四工位冷镦成型
五工位冷镦成型
六工位冷镦成型
螺母成型
螺栓成型
冷镦生产的效率

冷镦机的种类与产品类型的适应性 冷镦模具的设计与质量 操作工的技术能力 材料的前处理水平 设备维护与保养
冷镦工序成本



模具使用寿命 材料利用率 调机工时和调机废品 产品精度要求 电力 润滑油 工资

温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状 态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。
火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用 于对一些要求不高的零件作为最终热处理。 淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。
退火是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保
保护气氛

必须根据钢种来设定炉内的碳势 甲醇、煤气、氮气的合理选用 淬火炉必须定时烧碳 定时测定碳势
淬火介质的选用与维护


淬火油免维护使用方便，但只适用 合金钢和小规格碳素钢产品淬火同 时价格贵 水溶性介质价格便宜，能使用于各 种钢种产品，但需要精心维护管理
热处理的成本因素


皂化目的：提供润滑作用 水洗目的：防止酸液带入下一池中

酸洗、磷化、皂化的消耗


盐酸、硫酸、磷酸、水、十二烷基 磺酸钠、氢氧化钠、碳酸钠、蒸汽 机械挂具、吊具 电力 带来严重的环保问题和水资源消耗
酸洗不良——氧化皮残留
磷化不良——磷化膜不均
拉丝

设备：拉丝机，拉丝模
拉丝的目的：为冷镦生产提供必须规格的 线材。
冷镦质量问题——头下R过小
冷镦质量问题——头下R处折叠
冷镦质量问题——内六角孔过深， 装配掉头
车加工


车加工是机加工的一种，主要是运用 车削设备对工件毛坯进行车削作业获 得理想的工件外型。 车加工包括车削、钻孔、铣槽等
螺纹成型
设备：滚丝机、滚丝轮，搓丝机、搓丝板，攻丝 机、丝攻等 螺纹成型方法：滚丝，搓丝，攻丝等，其中滚丝，
材料热处理原理——鉄碳相图
球化退火—使碳化物球化，材料具有塑性

设备：球化退火炉 球化退火是使钢中碳化物球化而进行的退火工艺 。 将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温一段时间，然后缓慢 冷却，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化 物的组织。 钢经轧制、锻造后空冷，所得组织是片层状珠光体与网状 渗碳体，这种组织硬而脆，不仅难以切削加工，且在以后 淬火过程中也容易变形和开裂。而经球化退火得到的是球
而成。 热轧盘条由于其尺寸和表面质量状况而 不能用于紧固件的生产，必须经过在加工。
退火—目的：转变组织、软化材 料
退火：将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时
间，然后以适宜速度冷却(通常是缓慢冷却， 有时是控制冷却)的一种金属热处理工艺。目
的是使经过铸造、锻轧、焊接或切削加工的材 料或工件软化，改善塑性和韧性，使化学成分 均匀化，去除残余应力，或得到预期的物理性 能。退火工艺随目的之不同而有多种，如重结 晶退火、等温退火、均匀化退火、球化退火、 去除应力退火、再结晶退火，以及稳定化退火、 磁场退火等等。
产品的强度级别 工序的先后安排及螺纹精度 搓丝板、滚四轮和丝锥的规格选定及 使用寿命 机床的稳定性及维护 润滑油消耗 调机时间和调机废品 电力消耗与工资 搓丝效率高，滚丝效率低
螺纹加工质量问题——滚丝轮搓丝 板造成螺纹毛刺
螺纹加工质量问题——挤压力过大 形成牙底裂纹
螺纹加工质量问题——螺纹牙型不对






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电镀方式 电镀分为挂镀、滚镀、连续镀和刷镀等方式， 主要与待镀件的尺寸和批量有关。 挂镀:适用于一般尺寸的制品,如汽车的保险杠, 自行车的车把等。 滚镀:适用于小件，如紧固件、垫圈、销子等。 连续镀:适用于成批生产的线材和带材。 刷镀:适用于局部镀或修复。电镀液有酸性的、 碱性的和加有铬合剂的酸性及中性溶液 无论采用何种镀覆方式，与待镀制品和镀液接 触的镀槽、吊挂具等应具有一定程度的通用性
拉丝质量问题——一次拉拔量过 大形成微裂纹
拉丝质量问题——总拉拔量过大形成 带状组织
拉丝缺陷——划痕
拉丝缺陷——划痕
拉丝模定径带过长造成竹节
检验与化验


检验球化组织与脱碳层，确认球化效果 检验材料直径 检验表面状况：磷化膜、擦伤、划痕、 氧化皮 化验槽液防止不合格品产生
冷镦

滚镀线
电镀锌的工艺种类


碱性氰化物镀锌 碱性锌酸盐镀锌 铵盐镀锌 氯化钾镀锌 铵钾混合浴镀锌 硫酸盐镀锌
电镀锌的工艺流程

脱脂除油 水洗 水洗 烘干
水洗
酸洗除锈活化 镀锌 出光 钝化 脱水 去氢 装箱
电镀锌的成本因素


电镀生产线的类型和自动化程度 产品结构类型 钝化膜的种类 各种化学药品的消耗量 操作者技能 检验和化验
热镀锌的成本因素

锌块消耗 电力 锌锅腐蚀 前处理化学药剂的消耗 不合格返工
热镀锌质量问题

黑点 锌层脱落 镀锌层厚度不合格 起皮起泡（橘皮）


2、磷化 磷化是一种化学与电化学反应形成磷酸 盐化学转化膜的过程，所形成的磷酸盐 转化膜称之为磷化膜。 磷化的目的主要是：给基体金属提供保 护，在一定程度上防止金属被腐蚀；用 于涂漆前打底，提高漆膜层的附着力与 防腐蚀能力；在金属冷加工工艺中起减 摩润滑使用。