Proces výroby šroubů s vysokou pevností
Technologie zpracování vysokopevnostních svorníků je: válcovaný drát válcovaný za tepla - (tažení za studena) - sféroidizace (změkčení) žíhání - mechanické odstranění okují - moření - tažení za studena - kování za studena - zpracování závitů - tepelné zpracování - kontrola
1. Ocelové provedení
Při výrobě spojovacích prvků je správný výběr spojovacích materiálů důležitou součástí, protože výkon spojovacích prostředků úzce souvisí s jejich materiály. Pokud je materiál nevhodně nebo nesprávně vybrán, výkon nemusí splňovat požadavky, může se zkrátit životnost nebo dokonce dojít k nehodám nebo potížím se zpracováním a výrobní náklady budou vysoké. Proto je výběr spojovacích materiálů velmi důležitým článkem. Ocel ražená za studena je ocel pro spojovací prvky s vysokou zaměnitelností vyráběná procesem tváření ražení za studena. Protože je tvořen zpracováním kovového plastu při pokojové teplotě, má každý díl velké množství deformace a vysokou rychlost deformace. Proto jsou požadavky na vlastnosti surovin pro ocel za studena velmi přísné.
Na základě dlouhodobé výrobní praxe a uživatelského průzkumu v kombinaci s GB/T6478-2001 „Technické podmínky pro ocel raženou za studena a protlačovanou za studena“ GB/T699-1999 „Vysoce kvalitní uhlíková konstrukční ocel“ a cílová JISG3507-1991 "Cold Heading" Charakteristiky "Carbon Steel Wire Rod for Steel", přičemž jako příklad jsou použity materiálové požadavky na šrouby a šrouby třídy 8.8 a třídy 9.8, stanovení různých chemických prvků. Pokud je obsah C příliš vysoký, výkon tváření za studena se sníží; pokud je příliš nízká, nelze dosáhnout mechanických vlastností součástí, takže je nastavena na 0.25 procent -0.55 procent . Mn může zlepšit propustnost oceli, ale přílišné přidání posílí strukturu matrice a ovlivní výkon tváření za studena; když jsou díly kaleny a temperovány, existuje tendence podporovat růst austenitových zrn, takže by měl být patřičně vylepšen na mezinárodní úrovni. Je to 0,45 procenta -0,80 procent. Si může zpevnit ferit a snížit tvárnost za studena. SP je příměsový prvek a jeho existence způsobí segregaci podél hranice zrn, což má za následek zkřehnutí hranice zrn a poškození mechanických vlastností oceli. Mělo by se co nejvíce snížit. B. Maximální hodnota obsahu boru je 0,005 procenta, protože ačkoli má bor účinek na výrazné zlepšení propustnosti oceli, zvýší také křehkost oceli. Nadměrný obsah boru je velmi nepříznivý pro obrobky, jako jsou šrouby, šrouby a svorníky, které vyžadují dobré komplexní mechanické vlastnosti.
2. Sferoidizační (změkčovací) žíhání
Když jsou šrouby se zápustnou hlavou a šrouby s vnitřním šestihranem vyráběny procesem tváření za studena, původní struktura oceli přímo ovlivní tvářecí schopnost procesu tváření za studena. V procesu tváření za studena může plastická deformace místní oblasti dosáhnout 60 procent -80 procent, takže ocel musí mít dobrou plasticitu. Když je chemické složení oceli konstantní, je klíčovým faktorem pro určení plasticity metalografická struktura. Obecně se má za to, že hrubý vločkovitý perlit není vhodný pro tváření za studena, zatímco jemný sférický perlit může výrazně zlepšit schopnost plastické deformace oceli. U středně uhlíkové oceli a středně uhlíkové legované oceli s velkým množstvím vysokopevnostních spojovacích prvků se před ražením za studena provádí sféroidizační (změkčující) žíhání, aby se získal stejnoměrný a jemný sféroidizovaný perlit, který lépe vyhovuje skutečným potřebám výroby.
Pro změkčovací žíhání drátěných drátů ze středně uhlíkové oceli by měla být teplota ohřevu udržována nad a pod kritickým bodem oceli a teplota ohřevu by neměla být příliš vysoká, jinak by se terciární cementit vysrážel podél hranice zrn, což by mělo za následek chlad. praskání nadpisu. Válcovaný drát ze středně uhlíkové legované oceli je žíhán izotermickou sféroidizací. Po zahřátí na AC1 plus (20-30 procent) se pec ochladí na mírně nižší teplotu než Ar1, teplota je asi 700 stupňů Celsia po izotermickou dobu a poté se pec ochladí na asi 500 stupňů Celsia a vzduch ochlazené. Metalografická struktura oceli se mění z hrubé na jemnou, z vločkové na kulovou a rychlost praskání za studena se výrazně sníží. Obecná oblast teploty měknutí žíhání pro ocel 35\45\ML35\SWRCH35K je 715-735 stupňů Celsia; zatímco obecná oblast teploty ohřevu sferoidizačního žíhání pro ocel SCM435\40Cr\SCR435 je 740-770 stupňů Celsia a izotermická teplota je 680-700 stupňů Celsia.
Tři, peeling a odstranění vodního kamene
Proces odstraňování plátu oxidu železitého z ocelového válcovaného drátu za studena je odizolování a odstranění okují. Existují dva způsoby: mechanické odstraňování vodního kamene a chemické moření. Nahrazení procesu chemického moření válcovaného drátu mechanickým odstraňováním okují nejen zlepšuje produktivitu, ale také snižuje znečištění životního prostředí. Tento odvápňovací proces zahrnuje metodu ohýbání (kulaté kolo s trojúhelníkovými drážkami se běžně používá k opakovanému ohýbání drátěného drátu), sprejové devět metod atd., efekt odvápnění je dobrý, ale zbytkový okují nelze odstranit (odstranění míra tvorby okují oxidu železitého je 97 procent ) ), zvláště když je okují oxidu železa velmi silná, proto je mechanické odstraňování okují ovlivněno tloušťkou, strukturou a stavem napětí okují železa. Drátěné tyče z uhlíkové oceli používané pro spojovací prvky s nízkou pevností (menší nebo rovno 6,8)
Vysokopevnostní spojovací prvky (vyšší nebo rovné třídě 8,8) používají drátěné tyče po mechanickém odstranění okují k odstranění všech okují oxidu železa a poté procházejí procesem chemického moření až ke kombinovanému odstraňování okují. U drátů z nízkouhlíkové oceli může železný plech, který zůstal po mechanickém odstraňování okují, pravděpodobně způsobit nerovnoměrné opotřebení tahu zrna. Když otvor pro tah zrna přilne k železnému plechu, když se válcovaný drát tře o vnější teplotu, na povrchu drátu se vytvoří podélné stopy zrna. Více než 95 procent je způsobeno škrábanci na povrchu ocelového drátu během procesu tažení. Metoda mechanického odstraňování okují proto není vhodná pro vysokorychlostní tažení.
4. Tahání
Proces kreslení má dva účely, jedním je úprava velikosti surovin; druhým je získání základních mechanických vlastností spojovacích prvků prostřednictvím deformace a zesílení. U středně uhlíkové oceli má středně uhlíková legovaná ocel také další účel, a to vyrobit drátěný drát. Vločkovitý cementit získaný po řízeném ochlazení je během procesu tažení co nejvíce popraskán, aby se připravil na následné sféroidizační (změkčovací) žíhání za účelem získání granulovaného cementitu. Někteří výrobci však výkres svévolně snižují, aby snížili náklady. Nadměrná míra redukce zvyšuje tendenci válcovaného drátu zpevňovat, což přímo ovlivňuje výkon válcovaného drátu za studena. Pokud není rozložení redukčního poměru každého průchodu vhodné, způsobí to také torzní trhliny ve válcovaném drátu během procesu tažení.
Kromě toho, pokud není mazání během procesu tažení dobré, může také způsobit pravidelné příčné trhliny ve válcovaném drátu taženém za studena. Tangenciální směr drátu a tažnice drátu není soustředný současně, když se drátěná tyč vyvaluje z nástroje, což způsobí zhoršení opotřebení jednostranného vzoru otvorů tažnice drátu, což způsobí, že vnitřní otvor není kruhový a způsobuje nerovnoměrnou deformaci tažení v obvodovém směru drátu. Kulatost ocelového drátu je mimo toleranci a napětí v průřezu ocelového drátu není během procesu studeného kurzu jednotné, což ovlivňuje rychlost průchodu studeného kurzu. Během procesu tažení válcovaného drátu nadměrný poměr redukce povrchu zhorší kvalitu povrchu ocelového drátu, zatímco příliš nízký poměr redukce povrchu nevede k rozdrcení vločkovitého cementitu a je obtížné získat tolik. granulovaný cementit, jak je to možné. to znamená, že rychlost sferoidizace cementitu je nízká, což je extrémně nepříznivé pro výkon ocelového drátu při hlavičce za studena. U tyče a válcovaného drátu vyrobeného metodou tažení je míra částečné povrchové redukce přímo řízena v rozsahu 10 procent -15 procent.
5. Kování za studena
Obvykle se tvarování hlavy šroubu opracovává za studena. Ve srovnání s procesem řezání je kovové vlákno (kovový drát) souvislé spolu s tvarem výrobku a nedochází k žádnému řezu uprostřed, čímž se zlepšuje pevnost výrobku, zejména mechanické vlastnosti. Proces tváření hlavičky za studena zahrnuje řezání a tváření, jednopolohové jedno kliknutí, dvojité kliknutí studené hlavičky a automatické studené řezání na víceúlohových pozicích.
Automatický stroj na tváření za studena provádí víceúčelové procesy, jako je lisování, kování hlavičky, vytlačování a zmenšování průměru v několika tvářecích nástrojích. Charakteristiky zpracování originálního polotovaru používaného jednostanicovým nebo víceúčelovým automatickým strojem pro válcování za studena jsou určeny velikostí materiálu tyče o délce 5-6 metrů nebo velikostí drátu s hmotností 1900-2000KG, tedy charakteristikou technologie zpracování. Jde o to, že válcování za studena nepoužívá předem nařezané jednotlivé polotovary, ale používá samotný automatický stroj na řezání za studena k řezání a pěchování (v případě potřeby) polotovarů z tyčí a drátů. Před vytlačením dutiny je třeba polotovar vytvarovat. Tvarováním lze získat polotovar splňující technické požadavky. Před pěchováním, redukováním a pozitivním vytlačováním není nutné polotovar tvarovat. Po odříznutí je polotovar odeslán do pěchovací a tvarovací stanice. Tato stanice může zlepšit kvalitu polotovaru, snížit tvářecí sílu další stanice o 15-17 procent a prodloužit životnost formy a šrouby lze vyrábět s vícenásobným zmenšením průměru.
1. Nejjednodušší způsob řezání polotovaru polouzavřeným řezným nástrojem je použití nástroje na řezání rukávů; úhel řezu by neměl být větší než 3 stupně; a při použití otevřeného řezného nástroje může úhel zkosení řezu dosáhnout 5 -7 stupňů.
2. Krátký polotovar by měl být schopen otočit se o 180 stupňů během přesunu z předchozí stanice do další tvářecí stanice, aby bylo možné využít potenciál automatického stroje pro tváření za studena, zpracovat spojovací prvky se složitou strukturou a přesnost dílů lze zlepšit.
3. Každá tvářecí stanice by měla být vybavena zařízením pro návrat razníku a matrice by měla být vybavena vyhazovacím zařízením rukávového typu.
4. Počet tvářecích stanic (kromě řezacích stanic) by měl obecně dosahovat 3-4 stanic (ve zvláštních případech více než 5).
5. Během efektivního servisního období může struktura hlavní vodicí kolejnice a procesních komponent zajistit přesnost polohování razníku a matrice.
6. Koncový koncový spínač musí být instalován na přepážce, která ovládá výběr materiálu, a je třeba věnovat pozornost ovládání pěchovací síly. Nekulatost drátu pro vytáčení za studena používaného při výrobě vysokopevnostních spojovacích prvků na automatickém stroji pro řezání za studena by měla být v rozmezí tolerance průměru, zatímco nekulatost ocelových drátů pro přesnější spojovací prvky by měla být být omezena na 1/1/2. 2 V rozsahu tolerance průměru, pokud průměr ocelového drátu nedosáhne stanovené velikosti, objeví se v pěchovací části nebo hlavě součásti trhliny nebo se vytvoří otřepy. Pokud je průměr menší než velikost požadovaná procesem, bude hlava neúplná. , okraje a rohy nebo zesílené části nejsou jasné. S přesností, které lze dosáhnout česáním za studena, souvisí i výběr způsobu tváření a použitého postupu.
Kromě toho také závisí na konstrukčních charakteristikách použitého zařízení, charakteristice procesu a jeho stavu, přesnosti nástroje a matric, životnosti a stupni opotřebení. U vysoce legované oceli používané při tváření a vytlačování za studena by drsnost pracovního povrchu formy ze slinutého karbidu neměla být větší než Ra=0,2um. Když drsnost pracovního povrchu tohoto typu formy dosáhne Ra=0.025-0.050um, má nejvyšší životnost.
6. Zpracování závitů
Závit šroubu je obecně zpracován za studena, takže polotovar závitu v určitém rozmezí průměrů prochází třecí (valcovací) drátěnou deskou (formou) a závit je tvořen tlakem drátové desky (valcovací matrice). Plastová proudnice závitové části není odříznuta, pevnost je zvýšena, přesnost je vysoká a kvalita je jednotná, takže je široce používán.
Aby se vyrobil vnější průměr závitu konečného produktu, je požadovaný průměr závitového polotovaru jiný, protože je omezen faktory, jako je přesnost závitu a to, zda je materiál potažen nebo ne. Válcování (tření) závitu je způsob zpracování, který využívá plastickou deformaci k vytvoření zubů závitu. Využívá válcovací (šroubovací desku) matrici se stejným stoupáním a tvarem zubu jako závit, který se má zpracovávat, při vytlačování válcového polotovaru šroubu, otáčení polotovaru šroubu a nakonec přenášení tvaru zubu na válcovací matrici na šroub polotovar, závit je vytvořen. Společným bodem zpracování válcovacích (třecích) závitů je, že počet válcovacích otáček nemusí být příliš vysoký. Pokud je příliš mnoho, účinnost bude nízká a povrch zubů závitu snadno způsobí oddělení nebo náhodné vyboulení. Naopak, pokud je počet otáček příliš malý, průměr závitu se snadno vychýlí a tlak v počáteční fázi válcování se abnormálně zvýší, což má za následek zkrácení životnosti matrice.
Časté vady válcovaných závitů: praskliny nebo rýhy na povrchu závitové části; náhodné přezky; mimo kulatost závitové části. Pokud se tyto vady vyskytují ve velkém počtu, budou odhaleny ve fázi zpracování. Pokud je počet výskytů malý, výrobní proces si těchto defektů nevšimne a poté cirkuluje k uživatelům, což způsobuje potíže. Proto by měly být shrnuty klíčové otázky podmínek zpracování a tyto klíčové faktory by měly být kontrolovány ve výrobním procesu.
7. Tepelné zpracování
Vysokopevnostní spojovací prvky musí být kaleny a temperovány podle technických požadavků. Účelem tepelného zpracování a popouštění je zlepšit komplexní mechanické vlastnosti spojovacích prvků tak, aby splňovaly specifikovanou hodnotu pevnosti v tahu a poměr kluzu produktu. Proces tepelného zpracování má zásadní vliv na vysoce pevné spojovací prvky, zejména na jejich vnitřní kvalitu. Proto, aby bylo možné vyrábět vysoce kvalitní spojovací prvky s vysokou pevností, musí být k dispozici pokročilá technologie tepelného zpracování a zařízení. Vzhledem k velkému objemu výroby a nízké ceně vysokopevnostních šroubů a závitová část má relativně jemnou a relativně přesnou strukturu, vyžaduje se, aby zařízení pro tepelné zpracování mělo velkou výrobní kapacitu, vysoký stupeň automatizace a dobré tepelné zpracování. kvalitní.
Od 90. let 20. století dominuje kontinuální výrobní linka tepelného zpracování s ochrannou atmosférou a pro tepelné zpracování a temperování spojovacích prvků malých a středních rozměrů jsou vhodné zejména rázové dno a síťová pásová pec. Kromě dobrého těsnícího výkonu pece má kalicí a temperovací linka také pokročilé počítačové řízení atmosféry, teploty a parametrů procesu, alarm selhání zařízení a funkce zobrazení. Vysokopevnostní spojovací prvky jsou automaticky řízeny a ovládány od podávání-čištění-ohřívání-kalení-čištění-popouštění-barvení až po offline, což efektivně zajišťuje kvalitu tepelného zpracování. Oduhličení závitu způsobí zaskočení spojovacího prvku před dosažením odolnosti požadované mechanickými vlastnostmi, což způsobí selhání závitového spojovacího prvku a zkrátí životnost. Vlivem oduhličení suroviny dojde při nevhodném žíhání k prohloubení oduhličené vrstvy suroviny. Při procesu kalení a temperování tepelného zpracování je obvykle přiváděno určité množství oxidačního plynu z vnějšku pece. Rez tyčového drátu nebo zbytky na povrchu drátu po tažení za studena se po zahřátí v peci také rozloží a reakcí se vytvoří určité oxidační plyny. Například povrchová rez ocelového drátu, který se skládá z uhličitanu a hydroxidu železa, se po zahřátí rozloží na CO2 a H2O, čímž se zhorší oduhličení. Studie ukázaly, že stupeň oduhličení středně uhlíkové legované oceli je vážnější než u uhlíkové oceli a nejrychlejší oduhličení je mezi 700-800 stupni Celsia. Vzhledem k tomu, že nástavce na povrchu ocelového drátu se za určitých podmínek velmi rychle rozkládají a syntetizují CO2 a H2O, není-li pecní plyn v kontinuální pásové peci s oky řádně řízen, oduhličení šneku bude příliš špatné. Když jsou vysokopevnostní spojovací prvky vytvořeny ražením za studena, suroviny a žíhaná oduhličená vrstva nejen stále existují, ale jsou také vytlačovány do horní části závitu. Pro povrch spojovacího prvku, který je třeba kalit, nelze dosáhnout požadované tvrdosti. Sníží se mechanické vlastnosti (zejména pevnost a odolnost proti opotřebení).
Navíc je povrch ocelového drátu oduhličený, povrchová vrstva a vnitřní struktura mají různé koeficienty roztažnosti a při kalení mohou vznikat povrchové trhliny. Z tohoto důvodu by měl být během kalení a ohřevu horní část závitu chráněna před oduhličením, spojovací prvky, jejichž suroviny byly oduhličeny, by měly být řádně karbonizovány a výhody ochranné atmosféry v pásové peci by měly být přizpůsobeny originální díly potažené karbonem. Obsah uhlíku je v zásadě stejný, takže oduhličené spojovací prvky lze pomalu obnovit na původní obsah uhlíku. Uhlíkový potenciál je s výhodou nastaven na 0,42 procenta -0,48 procenta. , aby se zabránilo vzniku hrubých zrn a ovlivnilo mechanické vlastnosti. Problémy s kvalitou, které se mohou vyskytnout v procesu kalení a temperování spojovacích prvků, zahrnují především nedostatečnou tvrdost v kaleném stavu; nerovnoměrná tvrdost v kaleném stavu; nadměrná deformace kalením; hašení praskání. Takové problémy v této oblasti se často týkají surovin, kalícího ohřevu a kalného chlazení. Správným formulováním procesu tepelného zpracování a standardizací výrobního procesu lze často takovýmto kvalitativním nehodám předejít.
