Procesul de fabricare a șuruburilor de înaltă rezistență
Tehnologia de prelucrare a șuruburilor de înaltă rezistență este: sârmă de sârmă laminată la cald - (trefilare la rece) - sferoidizare (înmuiere) recoacere - detartrare mecanică - decapare - trefilare la rece - forjare la rece - prelucrare filet - tratament termic - inspecție
1. Design din oțel
În fabricarea elementelor de fixare, selecția corectă a materialelor de fixare este o parte importantă, deoarece performanța elementelor de fixare este strâns legată de materialele lor. Dacă materialul este selectat incorect sau incorect, performanța poate să nu îndeplinească cerințele, durata de viață poate fi scurtată sau chiar pot apărea accidente sau dificultăți de procesare, iar costul de fabricație va fi ridicat. Prin urmare, selecția materialelor de fixare este o verigă foarte importantă. Oțelul cu captură la rece este oțel pentru elemente de fixare cu interschimbabilitate ridicată, produse prin procesul de formare a capului la rece. Deoarece este format prin prelucrarea metalului plastic la temperatura camerei, fiecare parte are o cantitate mare de deformare și o viteză mare de deformare. Prin urmare, cerințele de performanță ale materiilor prime din oțel cu captură la rece sunt foarte stricte.
Pe baza practicii de producție pe termen lung și a cercetării utilizatorilor, combinată cu GB/T6478-2001 „Condiții tehnice pentru oțel de extrudare la rece și extrudare la rece” GB/T699-1999 „Oțel structural de carbon de înaltă calitate” și vizați JISG3507-1991 „Cod Heading” Caracteristicile „Carbon Steel Wire Rod for Steel”, luând ca exemplu cerințele materiale ale șuruburilor și șuruburilor de gradul 8.8 și gradul 9.8, determinarea diferitelor elemente chimice. Dacă conținutul de C este prea mare, performanța de formare la rece va fi redusă; dacă este prea scăzut, proprietățile mecanice ale pieselor nu pot fi îndeplinite, deci este setat la 0,25 la sută -0,55 la sută . Mn poate îmbunătăți permeabilitatea oțelului, dar adăugarea prea mult va întări structura matricei și va afecta performanța de formare la rece; când piesele sunt stinse și călite, există o tendință de a promova creșterea boabelor de austenită, așa că ar trebui îmbunătățită în mod corespunzător la nivel internațional. Este de 0,45 la sută -0,80 la sută . Si poate întări ferita și reduce formabilitatea la rece. SP este un element de impuritate, iar existența lui va provoca segregarea de-a lungul limitei granulelor, ducând la fragilizarea graniței și deteriorarea proprietăților mecanice ale oțelului. Ar trebui redus pe cât posibil. B. Valoarea maximă a conținutului de bor este de 0,005 la sută, deoarece, deși borul are ca efect îmbunătățirea semnificativă a permeabilității oțelului, va crește și fragilitatea oțelului. Conținutul excesiv de bor este foarte nefavorabil pentru piesele de prelucrat, cum ar fi șuruburi, șuruburi și știfturi, care necesită proprietăți mecanice cuprinzătoare bune.
2. Recoacerea sferoidizantă (înmuiere).
Atunci când șuruburile cu cap înfundat și șuruburile cu cap hexagonal sunt produse prin procesul de captare la rece, structura originală a oțelului va afecta în mod direct capacitatea de formare a procesului de captare la rece. În procesul de captare la rece, deformarea plastică a zonei locale poate ajunge la 60 la sută -80 la sută, deci oțelul trebuie să aibă o plasticitate bună. Când compoziția chimică a oțelului este constantă, structura metalografică este factorul cheie pentru determinarea plasticității. În general, se crede că perlita grosieră în fulgi nu este favorabilă formării la rece, în timp ce perlita sferică fină poate îmbunătăți semnificativ capacitatea de deformare plastică a oțelului. Pentru oțel carbon mediu și oțel aliat mediu carbon cu o cantitate mare de elemente de fixare de înaltă rezistență, recoacerea sferoidizată (înmuiere) se efectuează înainte de captarea la rece, astfel încât să se obțină perlită sferoidizată uniformă și fină pentru a răspunde mai bine nevoilor reale de producție.
Pentru recoacerea de înmuiere a tijelor de sârmă de oțel cu carbon mediu, temperatura de încălzire trebuie menținută deasupra și sub punctul critic al oțelului, iar temperatura de încălzire nu trebuie să fie prea mare, altfel cementitul terțiar va precipita de-a lungul graniței, rezultând rece. îndreptarea crăpăturii. Sarma din oțel aliat cu carbon mediu este recoaptă prin sferoidizare izotermă. După încălzire la AC1 plus (20-30 procente), cuptorul este răcit la puțin mai mic decât Ar1, temperatura este de aproximativ 700 de grade Celsius pentru o perioadă izotermă, iar apoi cuptorul este răcit la aproximativ 500 de grade Celsius și aer- răcit. Structura metalografică a oțelului se schimbă de la grosier la fin, de la fulgi la sferic, iar rata de fisurare a capului la rece va fi mult redusă. Zona generală de temperatură de recoacere de înmuiere pentru oțel 35\45\ML35\SWRCH35K este de 715-735 grade Celsius; în timp ce aria generală a temperaturii de încălzire prin recoacere cu sferoidizare pentru oțelul SCM435\40Cr\SCR435 este de 740-770 grade Celsius, iar temperatura izotermă este de 680-700 grade Celsius.
Trei, decojirea și detartrajul
Procesul de îndepărtare a plăcii de oxid de fier din sârmă de oțel cu captură rece este decaparea și detartrarea. Există două metode: detartrarea mecanică și decaparea chimică. Înlocuirea procesului de decapare chimică a tijelor de sârmă cu detartraj mecanic nu numai că îmbunătățește productivitatea, ci și reduce poluarea mediului. Acest proces de detartrare include metoda de îndoire (roata rotundă cu caneluri triunghiulare este folosită în mod obișnuit pentru a îndoi în mod repetat tija), metodele de pulverizare nouă etc., efectul de detartrare este bun, dar scara reziduală de fier nu poate fi îndepărtată (înlăturarea rata de oxid de fier este de 97 la sută ) ), mai ales atunci când scara de oxid de fier este foarte puternică, prin urmare, detartrajul mecanic este afectat de grosimea, structura și starea de tensiune a solzii de fier. Tije de sârmă din oțel carbon utilizate pentru elemente de fixare cu rezistență redusă (mai puțin sau egală cu 6,8)
Elementele de fixare de înaltă rezistență (mai mare sau egală cu gradul 8.8) folosesc bare de sârmă după detartrarea mecanică pentru a îndepărta toate solzii de oxid de fier și apoi trec printr-un proces de decapare chimică până la detartrajul compus. Pentru barele de sârmă de oțel cu conținut scăzut de carbon, tabla de fier lăsată de detartrajul mecanic este probabil să provoace uzura neuniformă a treptei cerealelor. Când orificiul de aspirare a cerealelor aderă la tabla de fier atunci când tija se freacă de temperatura exterioară, suprafața tijei produce urme longitudinale de cereale. Mai mult de 95 la sută sunt cauzate de zgârieturile de pe suprafața sârmei de oțel în timpul procesului de tragere. Prin urmare, metoda de detartrare mecanică nu este potrivită pentru tragerea la viteză mare.
4. Tragerea
Procesul de desenare are două scopuri, unul este de a modifica dimensiunea materiilor prime; celălalt este obținerea proprietăților mecanice de bază ale elementelor de fixare prin deformare și întărire. Pentru oțelul cu carbon mediu, oțelul aliat cu carbon mediu are și un alt scop, adică să facă tija. Cementita fulgioasa obtinuta dupa racire controlata este fisurata pe cat posibil in timpul procesului de trefilare pentru a se pregati pentru recoacerea ulterioara de sferoidizare (inmuiere) pentru a obtine cementita granulara. Cu toate acestea, unii producători reduc în mod arbitrar desenul pentru a reduce costurile. Rata de reducere excesivă crește tendința de întărire prin muncă a tijei, ceea ce afectează în mod direct performanța la rece a tijei. Dacă distribuția raportului de reducere a fiecărei treceri nu este adecvată, va provoca, de asemenea, fisuri de torsiune în tijă în timpul procesului de tragere.
În plus, dacă lubrifierea nu este bună în timpul procesului de tragere, poate provoca și fisuri transversale regulate în tija trasă la rece. Direcția tangențială a tijei de sârmă și a matriței de sârmă nu este concentrică în același timp atunci când tija este scoasă din matriță, ceea ce va duce la agravarea uzurii modelului de găuri unilaterale a matriței de sârmă, făcând ca gaura interioară este rotundă și provoacă o deformare neuniformă a tragerii în direcția circumferențială a firului. Rotunjimea sârmei de oțel este în afara toleranței, iar tensiunea în secțiunea transversală a sârmei de oțel nu este uniformă în timpul procesului de captare la rece, ceea ce afectează rata de trecere a sârmei de oțel. În timpul procesului de tragere a tijei, raportul excesiv de reducere a suprafeței va deteriora calitatea suprafeței sârmei de oțel, în timp ce raportul de reducere a suprafeței prea scăzut nu este propice zdrobirii cementitei fulgioase și este dificil să se obțină atât de mult. cementită granulară posibil. , adică rata de sferoidizare a cementitei este scăzută, ceea ce este extrem de nefavorabil performanței la rece a sârmei de oțel. Pentru bara și sarma de sârmă produse prin metoda de tragere, rata de reducere parțială a suprafeței este controlată direct în intervalul de 10 la sută -15 la sută .
5. Forjare la rece
De obicei, formarea capului șurubului adoptă prelucrarea la rece din plastic. În comparație cu procesul de tăiere, fibra metalică (sârmă de metal) este continuă împreună cu forma produsului și nu există nicio tăietură la mijloc, îmbunătățind astfel rezistența produsului, în special proprietățile mecanice. Procesul de formare a capului la rece include tăierea și formarea, o singură poziție, un singur clic, dublu clic, capul la rece și o poziție automată la rece la poziții cu sarcini multiple.
O mașină automată de captare la rece realizează procese multi-tasking, cum ar fi ștanțarea, forjarea capului, extrudarea și reducerea diametrului în mai multe matrițe de formare. Caracteristicile de prelucrare ale semifabricatului original utilizat de mașina automată de captare la rece cu o singură stație sau cu mai multe sarcini sunt determinate de dimensiunea dimensiunii materialului barei cu o lungime de 5-6 metri sau de dimensiunea tijei cu o greutate de 1900-2000KG, adică caracteristicile tehnologiei de procesare. Ideea este că capsul la rece nu folosește semifabricate unice pre-tăiate, ci folosește mașina automată de captare la rece în sine pentru a tăia și a răsturna (dacă este necesar) semifabricate din bare și sârmă. Înainte de extrudarea cavității, semifabricatul trebuie modelat. Un semifabricat care îndeplinește cerințele tehnice poate fi obținut prin modelare. Înainte de răsturnarea, reducerea și extrudarea pozitivă, semifabricatul nu trebuie să fie modelat. După tăierea semifabricatului, acesta este trimis la stația de supărare și modelare. Această stație poate îmbunătăți calitatea semifabricatului, poate reduce forța de formare a următoarei stații cu 15-17 procente și poate prelungi durata de viață a matriței, iar șuruburile pot fi realizate cu mai multe reduceri de diametru.
1. Cel mai simplu mod de a tăia semifabricatul cu o unealtă de tăiere semi-închisă este să utilizați o unealtă de tăiere cu manșon; unghiul inciziei nu trebuie să fie mai mare de 3 grade; iar când se folosește o unealtă de tăiere deschisă, unghiul de teșire al inciziei poate atinge 5 -7 grade.
2. Semifabricatul de dimensiuni scurte ar trebui să se poată întoarce la 180 de grade în timpul transferului de la stația anterioară la următoarea stație de formare, astfel încât să poată fi exercitat potențialul mașinii automate de captare la rece, elementele de fixare cu structuri complexe să poată fi prelucrate și precizia pieselor poate fi îmbunătățită.
3. Fiecare stație de formare ar trebui să fie echipată cu un dispozitiv de returnare a poansonului, iar matrița ar trebui să fie echipată cu un dispozitiv de ejectare de tip manșon.
4. Numărul de stații de formare (excluzând stațiile de tăiere) ar trebui să atingă în general 3-4 stații (mai mult de 5 în cazuri speciale).
5. În timpul perioadei de funcționare efectivă, structura șinei de ghidare a glisorului principal și componentele procesului pot asigura precizia de poziționare a poansonului și a matriței.
6. Întrerupătorul de limitare a bornei trebuie instalat pe deflectorul care controlează selecția materialului și trebuie acordată atenție controlului forței de răsturnare. Nerotunjimea firului de cadran rece utilizat la fabricarea elementelor de fixare de înaltă rezistență pe o mașină automată de captare la rece ar trebui să se încadreze în intervalul de toleranță al diametrului, în timp ce nerotunjimea firelor de oțel pentru elemente de fixare mai precise ar trebui să fie limitat la 1/1/2. 2 În intervalul de toleranță al diametrului, dacă diametrul sârmei de oțel nu atinge dimensiunea specificată, vor apărea fisuri în partea răsturnată sau în capul piesei sau se vor forma bavuri. Dacă diametrul este mai mic decât dimensiunea cerută de proces, capul va fi incomplet. , marginile și colțurile sau părțile îngroșate nu sunt clare. Precizia care poate fi atinsa prin captare la rece este legata si de alegerea metodei de formare si a procedurii utilizate.
În plus, depinde și de caracteristicile structurale ale echipamentului utilizat, de caracteristicile procesului și de starea acestuia, de precizia sculei și a matrițelor, de durata de viață și de gradul de uzură. Pentru oțelul înalt aliat utilizat în formarea și extrudarea la rece, rugozitatea suprafeței de lucru a matriței de carbură cimentată nu trebuie să fie mai mare de Ra=0.2um. Când rugozitatea suprafeței de lucru a acestui tip de matriță atinge Ra=0.025-0.050um, are cea mai mare viață.
6. Procesarea firelor
Filetul șurubului este, în general, prelucrat la rece, astfel încât semifabricatul de filet într-un anumit interval de diametru să treacă prin placa de sârmă de frecare (laminare) (matrice), iar filetul este format de presiunea plăcii de sârmă (filiera de rulare). Linia de plastic a piesei filetate nu este tăiată, rezistența este crescută, precizia este ridicată și calitatea este uniformă, deci este utilizată pe scară largă.
Pentru a realiza diametrul exterior al filetului produsului final, diametrul necesar filetului este diferit, deoarece este limitat de factori precum precizia filetului și dacă materialul este acoperit sau nu. Firul de rulare (frecare) este o metodă de prelucrare care utilizează deformarea plastică pentru a forma dinții filetului. Utilizează o matriță de rulare (placă de înșurubare) cu aceeași pasă și formă a dintelui ca și filetul care urmează să fie prelucrat, în timp ce extruda semifabricatul șurubului cilindric, rotește semifabricatul șurubului și, în cele din urmă, transferă forma dintelui de pe matrița de rulare la pe șurub. gol, firul este format. Punctul comun al prelucrării firului de laminare (frecare) este că numărul de rotații de laminare nu trebuie să fie prea mare. Dacă este prea mult, eficiența va fi scăzută, iar suprafața dinților firului va provoca cu ușurință separarea sau o cataramă aleatorie. Dimpotrivă, dacă numărul de rotații este prea mic, diametrul filetului este ușor de defalcat, iar presiunea în stadiul inițial de laminare crește anormal, rezultând o scurtare a duratei de viață a matriței.
Defecte comune ale firelor laminate: fisuri sau zgârieturi pe suprafața piesei filetate; catarame aleatorii; din rotunjimea piesei filetate. Dacă aceste defecte apar în număr mare, ele vor fi descoperite în etapa de prelucrare. Dacă numărul de apariții este mic, procesul de producție nu observă aceste defecte și apoi circulă către utilizatori, provocând probleme. Prin urmare, problemele cheie ale condițiilor de procesare ar trebui rezumate, iar acești factori cheie ar trebui controlați în procesul de producție.
7. Tratament termic
Elementele de fixare de înaltă rezistență trebuie să fie călite și revenite conform cerințelor tehnice. Scopul tratamentului termic și revenirii este de a îmbunătăți proprietățile mecanice cuprinzătoare ale elementelor de fixare pentru a îndeplini valoarea specificată a rezistenței la tracțiune și raportul de curgere a produsului. Procesul de tratare termică are un impact crucial asupra elementelor de fixare de înaltă rezistență, în special asupra calității lor intrinseci. Prin urmare, pentru a produce elemente de fixare de înaltă calitate, de înaltă rezistență, trebuie să fie disponibile tehnologie și echipamente avansate de tratament termic. Datorită volumului mare de producție și prețului scăzut al șuruburilor de înaltă rezistență, iar partea filetată este o structură relativ fină și relativ precisă, echipamentul de tratament termic trebuie să aibă o capacitate mare de producție, un grad ridicat de automatizare și un tratament termic bun. calitate.
Începând cu anii 1990, linia de producție de tratament termic continuu cu o atmosferă protectoare a dominat, iar tipul de fund șoc și cuptorul cu bandă de plasă sunt potrivite în special pentru tratarea termică și revenirea elementelor de fixare de dimensiuni mici și mijlocii. Pe lângă performanța bună de etanșare a cuptorului, linia de călire și revenire are, de asemenea, un control avansat de computer al atmosferei, al parametrilor de temperatură și al procesului, alarmă de defecțiune a echipamentului și funcții de afișare. Elementele de fixare de înaltă rezistență sunt controlate și operate automat de la alimentare-curățare-încălzire-stingere-curățare-călire-colorare până la offline, ceea ce asigură în mod eficient calitatea tratamentului termic. Decarburarea filetului va determina declanșarea dispozitivului de fixare înainte de a se atinge rezistența cerută de proprietățile mecanice, ceea ce va cauza defectarea dispozitivului de fixare cu filet și va scurta durata de viață. Datorită decarburării materiei prime, dacă recoacerea este necorespunzătoare, stratul decarburat al materiei prime va fi adâncit. În procesul de tratare termică de călire și călire, din exteriorul cuptorului este adus în general o parte de gaz oxidant. Rugina sârmei barei sau reziduurile de pe suprafața tijei după tragere la rece se vor descompune și ele după încălzirea în cuptor, iar unele gaze oxidante vor fi generate de reacție. De exemplu, rugina de suprafață a sârmei de oțel, care este compusă din carbonat și hidroxid de fier, se va descompune în CO2 și H2O după încălzire, agravând astfel decarburarea. Studiile au arătat că gradul de decarburare al oțelului aliat cu carbon mediu este mai grav decât cel al oțelului carbon, iar cea mai rapidă temperatură de decarburare este între 700-800 grade Celsius. Deoarece atașamentele de pe suprafața sârmei de oțel se descompun și sintetizează CO2 și H2O foarte repede în anumite condiții, dacă gazul cuptorului cuptorului cu bandă cu plasă continuă nu este controlat corespunzător, decarburarea șurubului va fi prea slabă. Când elementele de fixare de înaltă rezistență sunt formate prin captare la rece, materiile prime și stratul decarburat recoapt nu numai că există încă, ci sunt și extrudate în partea superioară a filetului. Pentru suprafața elementului de fixare care trebuie stins, duritatea necesară nu poate fi obținută. Proprietățile mecanice (în special rezistența și rezistența la uzură) sunt reduse.
În plus, suprafața sârmei de oțel este decarburată, stratul de suprafață și structura internă au coeficienți de dilatare diferiți și pot apărea fisuri de suprafață în timpul călirii. Din acest motiv, în timpul călirii și încălzirii, partea superioară a filetului trebuie protejată de decarburare, elementele de fixare ale căror materii prime au fost decarburate trebuie să fie carbonizate corespunzător, iar avantajele atmosferei protectoare din cuptorul cu bandă de plasă trebuie ajustate la piese originale acoperite cu carbon. Conținutul de carbon este practic același, astfel încât elementele de fixare decarburate pot fi restabilite încet la conținutul inițial de carbon. Potențialul de carbon este de preferință stabilit la 0,42 la sută -0,48 la sută . , astfel încât să se evite boabele grosiere și să afecteze proprietățile mecanice. Problemele de calitate care pot apărea în procesul de călire și revenire a elementelor de fixare includ în principal duritatea insuficientă în starea de călire; duritate neuniformă în stare de stingere; deformare excesivă la călire; stingerea crăpăturii. Astfel de probleme în domeniu sunt adesea legate de materiile prime, încălzirea de stingere și răcirea de stingere. Formularea corectă a procesului de tratare termică și standardizarea procesului de operare de producție pot evita adesea astfel de accidente de calitate.
