Proces produkcji śrub o wysokiej wytrzymałości

Technologia obróbki śrub o wysokiej wytrzymałości to: walcówka walcowana na gorąco-(ciągnienie na zimno)-sferoidyzacja (zmiękczanie) wyżarzanie-mechaniczne usuwanie zgorzeliny-trawienie-ciągnienie na zimno-kucie na zimno-obróbka gwintu-obróbka cieplna-kontrola

1. Projekt konstrukcji stalowej

W produkcji elementów złącznych prawidłowy dobór materiałów elementów złącznych jest ważnym ogniwem, ponieważ właściwości elementów złącznych są ściśle związane z ich materiałami. Jeśli materiał nie zostanie dobrany prawidłowo lub nieprawidłowo, wydajność może nie spełniać wymagań, żywotność może ulec skróceniu, mogą wystąpić wypadki lub utrudniona obróbka, a koszt wytworzenia może być wysoki. Dlatego wybór materiałów złącznych jest bardzo ważnym ogniwem. Stal do kucia na zimno to wysoce wymienna stal na elementy złączne, wytwarzana w procesie formowania na zimno. Ponieważ metal jest przetwarzany plastycznie i formowany w temperaturze pokojowej, każda część ma dużą ilość odkształceń, a prędkość odkształcania jest również duża. Dlatego wymagania dotyczące wydajności surowców ze stali walcowanej na zimno są bardzo surowe. Na podstawie wieloletniej praktyki produkcyjnej i badań użytkowników, w połączeniu z GB/T6478-2001 „Warunkami technicznymi stali do kucia na zimno i wytłaczania na zimno”, GB/T699-1999 „Wysokiej jakości węglowej stali konstrukcyjnej” oraz cel JISG3507-1991 „Cold Heading” Charakterystyka walcówki ze stali węglowej na stal, na przykładzie wymagań materiałowych dla śrub i wkrętów klasy 8.8 i klasy 9.8, określa różne pierwiastki chemiczne. Jeśli zawartość C jest zbyt wysoka, zmniejszy się wydajność formowania na zimno; jeśli jest zbyt niski, nie można spełnić wymagań mechanicznych części, dlatego jest ustawiony na 0,25 procent {{10}},55 procent . Mn może poprawić przepuszczalność stali, ale dodanie zbyt dużej ilości wzmocni strukturę osnowy i wpłynie na wydajność formowania na zimno; ma tendencję do promowania wzrostu ziaren austenitu podczas procesu hartowania i odpuszczania części i powinien być odpowiednio zwiększany na arenie międzynarodowej. 0,45 procent -0,80 procent . Si może wzmacniać ferryt i sprzyjać spadkowi wydajności formowania na zimno. Stwierdzono, że zmniejszenie wydłużenia materiału było mniejsze lub równe {{20}},30 procent Si. SP jest pierwiastkiem zanieczyszczającym, ich istnienie spowoduje segregację wzdłuż granicy ziaren, spowoduje kruchość granic ziaren i pogorszy właściwości mechaniczne stali. Należy go maksymalnie zmniejszyć. P Mniejsze lub równe 0,030 procent, S Mniejsze lub równe 0,035 procent. B. Maksymalna zawartość boru wynosi 0,005 procent, ponieważ chociaż bor może znacznie poprawić przepuszczalność stali, zwiększy również kruchość stali.

2. Wyżarzanie sferoidyzujące (zmiękczające).

Gdy kucie na zimno wytwarza śruby z łbem stożkowym i śruby z łbem sześciokątnym, oryginalna struktura stali będzie bezpośrednio wpływać na zdolność formowania podczas kucia na zimno. Lokalne odkształcenie plastyczne w procesie kucia na zimno może osiągnąć 60 procent -80 procent . W tym celu stal musi mieć dobrą plastyczność. Gdy skład chemiczny stali jest stały, struktura metalograficzna jest kluczowym czynnikiem określającym plastyczność. Powszechnie uważa się, że gruby perlit płatkowaty nie sprzyja kuciu na zimno, podczas gdy drobny perlit sferyczny może znacznie poprawić plastyczną zdolność stali do odkształceń. W przypadku stali średniowęglowej i stali stopowej średniowęglowej z dużą ilością elementów złącznych o wysokiej wytrzymałości, wyżarzanie sferoidyzujące (zmiękczające) przeprowadza się przed kuciem na zimno w celu uzyskania jednorodnego i drobno sferoidalnego perlitu, który może lepiej odpowiadać rzeczywistym potrzebom produkcyjnym. W przypadku wyżarzania zmiękczającego walcówkę ze stali średniowęglowej temperaturę ogrzewania wybiera się zwykle w górnym i dolnym punkcie krytycznym stali. Temperatura ogrzewania na ogół nie jest zbyt wysoka. W przeciwnym razie cementyt trzeciorzędowy będzie wytrącał się wzdłuż granicy ziaren, powodując pękanie na zimno. Walcówka ze stali stopowej o średniej zawartości węgla przyjmuje izotermiczne wyżarzanie sferoidalne. Po nagrzaniu AC1 plus (20-30 procent ) piec jest schładzany do temperatury nieco niższej niż Ar1, temperatura jest utrzymywana przez pewien czas na poziomie około 700 stopni Celsjusza, a następnie piec jest schładzany do około 500 stopni Celsjusza i chłodzone powietrzem. Struktura metalograficzna stali zmienia się z grubej na drobną, z blachy na sferyczną, a szybkość pękania na zimno zostanie znacznie zmniejszona. Temperatura wyżarzania zmiękczającego stali 3545ML35SWRCH35K wynosi na ogół 715-735 stopni Celsjusza; podczas gdy temperatura wyżarzania sferoidyzującego stali SCM43540CrSCR435 wynosi na ogół 740-770 stopni Celsjusza, a temperatura izotermiczna wynosi 680-700 stopni Celsjusza.

3. Peeling i odkamienianie

Proces usuwania zgorzeliny z walcówki na zimno polega na złuszczaniu zgorzeliny. Istnieją dwie metody: mechaniczne usuwanie rdzy i trawienie chemiczne. Zastąpienie procesu chemicznego wytrawiania walcówki mechanicznym odkamienianiem nie tylko poprawia produktywność, ale także zmniejsza zanieczyszczenie środowiska. Ten proces usuwania kamienia obejmuje metodę gięcia (zwykle przy użyciu okrągłego koła z trójkątnym rowkiem do wielokrotnego zginania drutu), natryskiwania dziewięciu metod itp. Efekt usuwania kamienia jest lepszy, ale pozostałości żelaza nie można usunąć (szybkość usuwania tlenku skala wynosi 97 procent)), zwłaszcza gdy przyczepność kamienia jest silna. Dlatego na mechaniczne usuwanie rdzy ma wpływ grubość, struktura i stan naprężenia blachy żelaznej. Drut ze stali węglowej do elementów złącznych o niskiej wytrzymałości (Mniejsza lub równa 6,8). Po mechanicznym odrdzewieniu elementów złącznych o wysokiej wytrzymałości (większej lub równej 8,8) zgorzelina jest całkowicie usuwana za pomocą walcówki, a następnie rdza jest wzmacniana przez proces chemicznego trawienia. W przypadku walcówki ze stali miękkiej zgorzelina pozostawiona przez mechaniczne usuwanie zgorzeliny może powodować nierównomierne zużycie ciągu ziarna. Kiedy drut stalowy ociera się o temperaturę zewnętrzną, aby otwór przelotowy ziarna przylegał do blachy żelaznej, na powierzchni drutu stalowego powstają podłużne ślady ziarna. Kiedy walcówka jest śrubą kołnierzową lub śrubą z łbem cylindrycznym, ponad 95 procent przyczyn mikropęknięć na łbie jest spowodowanych zadrapaniami na powierzchni walcówki podczas procesu ciągnienia. Więc,

4. Rysunek

Proces rysowania służy dwóm celom. Jednym z nich jest zmiana rozmiaru surowca; drugim jest uzyskanie podstawowych właściwości mechanicznych elementu złącznego poprzez wzmocnienie odkształceniowe. W przypadku stali średniowęglowej i średniostopowej istnieje jeszcze inny cel, którym jest jak największe spękanie łuszczącego się cementytu otrzymanego po kontrolowanym schładzaniu drutu podczas procesu ciągnienia, tak aby przygotować go do późniejszej sferoidyzacji (zmiękczenia ) wyżarzanie. granulowany cementyt. Jednak w celu obniżenia kosztów niektórzy producenci zmniejszają rysunki bez zezwolenia. W przypadku przejścia, nadmierne zmniejszenie pola powierzchni zwiększa skłonność walcówki do utwardzania przez zgniot, co bezpośrednio wpływa na zachowanie się walcówki na zimno. Jeśli rozkład współczynnika redukcji w każdym przejściu nie jest odpowiedni, spowoduje to również skręcenie walcówki podczas procesu ciągnienia. Pęknięcia rozmieszczone wzdłuż walcówki z pewnym okresem są odsłaniane podczas procesu kucia na zimno walcówki. Ponadto, jeśli smarowanie nie jest dobre podczas procesu ciągnienia, spowoduje to również regularne pęknięcia poprzeczne w walcówce ciągnionej na zimno. Kierunek styczny matrycy uzwojenia wylotu drutu nie jest koncentryczny z matrycą ciągnącą drut, co zwiększy zużycie jednostronnego otworu matrycy ciągnącej drut, sprawi, że otwór wewnętrzny nie będzie okrągły i spowoduje, że odkształcenie ciągnienia drutu będzie nierówne w kierunku obwodowym drutu. Okrągłość drutu stalowego jest zbyt słaba, a siła działająca na przekrój drutu stalowego jest nierównomierna podczas procesu kucia na zimno, co wpływa na kwalifikowaną szybkość kucia na zimno. W procesie ciągnienia drutu zbyt duży stopień rozdrabniania powierzchni pogarsza jakość powierzchni drutu stalowego, natomiast zbyt mały stopień rozdrabniania nie sprzyja kruszeniu cementytu płatkowatego, a uzyskanie jak największej granulacji cementytu jest trudne. możliwy. Oznacza to, że szybkość sferoidyzacji cementytu jest niska, co jest wyjątkowo niekorzystne dla zachowania ciągliwości drutu stalowego podczas przeginania na zimno. W przypadku prętów i walcówki wytwarzanych przez ciągnienie lokalny współczynnik redukcji powierzchni jest sterowany bezpośrednio w zakresie 10 procent -15 procent . Jednak zbyt mała szybkość rozdrabniania powierzchni nie sprzyja rozdrabnianiu cementytu płatkowatego i trudno jest uzyskać możliwie dużą ilość cementytu ziarnistego. Oznacza to, że szybkość sferoidyzacji cementytu jest niska, co jest wyjątkowo niekorzystne dla zachowania ciągliwości drutu stalowego podczas przeginania na zimno. W przypadku prętów i walcówki wytwarzanych przez ciągnienie lokalny stopień redukcji powierzchni jest sterowany bezpośrednio w zakresie 10 procent -15 procent . Jednak zbyt mała szybkość rozdrabniania powierzchni nie sprzyja rozdrabnianiu cementytu płatkowatego i trudno jest uzyskać możliwie dużą ilość cementytu ziarnistego. Oznacza to, że szybkość sferoidyzacji cementytu jest niska, co jest wyjątkowo niekorzystne dla zachowania ciągliwości drutu stalowego podczas przeginania na zimno. W przypadku prętów i walcówki wytwarzanych przez ciągnienie lokalny stopień redukcji powierzchni jest sterowany bezpośrednio w zakresie 10 procent -15 procent .

5. Kucie na zimno

Zwykle łeb śruby jest obrabiany maszynowo z tworzywa sztucznego na zimno. W porównaniu z procesem cięcia, włókno metalowe (drut) jest ciągłe wzdłuż kształtu produktu bez cięcia w środku, co poprawia wytrzymałość produktu, zwłaszcza właściwości mechaniczne. Proces formowania na zimno obejmuje formowanie tnące, jednostanowiskowe, jednokliknięcie na zimno, podwójne kliknięcie i automatyczne, wielozadaniowe na zimno. Automatyczne maszyny do walcowania na zimno wykonują wielozadaniowe procesy, takie jak tłoczenie, spęczanie, wytłaczanie i redukowanie w wielu matrycach formujących. Charakterystykę przetwórczą surowców stosowanych w jednostanowiskowych lub wielostanowiskowych automatach do walcowania na zimno określają wymiary prętów o długości 5-6 metrów lub drutów o masie 5-6 metrów. 1900-2000KG, czyli cechy technologii przetwarzania. Podczas kucia na zimno nie stosuje się wstępnie przyciętych jednoczęściowych półfabrykatów, ale wykorzystuje samą automatyczną maszynę do walcowania na zimno do cięcia i spęczania półwyrobów prętów (jeśli to konieczne) i walcówki. Przed wytłoczeniem wnęki półfabrykat musi zostać ukształtowany. Poprzez kształtowanie można uzyskać półfabrykat spełniający wymagania procesu. Kęs nie musi być kształtowany przed spęczaniem, redukcją średnicy i wytłaczaniem do przodu. Po odcięciu wykrojka trafia do stanowiska spęczania. Ta stacja może poprawić jakość półwyrobu, zmniejszyć siłę formowania następnej stacji o 15-17 procent i przedłużyć żywotność formy. Śruby mogą być produkowane w kilku redukcjach średnicy. 1. Użyj półzamkniętego noża do wycięcia półfabrykatu. Najprostszym sposobem jest użycie noża nasadowego; kąt cięcia nie powinien być większy niż 3 stopnie; przy użyciu noża otwartego kąt ukosu cięcia może osiągnąć 5-7 stopni. 2. Kiedy krótki materiał jest przenoszony z poprzedniej stacji do następnej stacji formującej, powinien mieć możliwość obrotu o 180 stopni, aby wykorzystać potencjał automatycznej maszyny do walcowania na zimno, przetwarzać elementy złączne o złożonych strukturach i poprawiać precyzję części. 3. Każde stanowisko formujące powinno być wyposażone w wyrzutnik stempli, a forma w wyrzutnik tulei. 4. Stacje formowania (nie licząc stacji cięcia) powinny generalnie docierać do 3-4 stacji (więcej niż 5 stacji w szczególnych przypadkach). 5. W okresie efektywnego użytkowania struktura szyny prowadzącej głównego suwaka i elementy procesu mogą zapewnić dokładność pozycjonowania stempla i matrycy. 6. Terminalowe wyłączniki krańcowe muszą być zainstalowane na przegrodzie w celu kontrolowania wyboru materiału i należy zwrócić uwagę na kontrolę siły spęczającej. Nieokrągłość drutu ciągnionego na zimno stosowanego na elementy złączne o wysokiej wytrzymałości na automatycznych kombajnach walcowniczych powinna mieścić się w zakresie tolerancji średnicy, natomiast nieokrągłość walcówki stosowanej na bardziej precyzyjne elementy złączne powinna mieścić się w zakresie średnicy zakres tolerancji. Należy go ograniczyć do zakresu tolerancji 1/2 średnicy, jeśli średnica drutu nie osiągnie określonego rozmiaru, na spęczeniu lub łbie części pojawią się pęknięcia lub zadziory. Jeśli średnica jest mniejsza niż rozmiar wymagany w procesie, głowica będzie niekompletna, a krawędzie i rogi lub spuchnięte części nie będą wyraźne. Precyzja, jaką może osiągnąć walcowanie na zimno, jest również związana z wyborem metody formowania i zastosowanego procesu. Ponadto zależy to również od cech konstrukcyjnych, charakterystyki procesu i stanu używanego sprzętu, precyzji, żywotności i stopnia zużycia formy. W przypadku stali wysokostopowej do kucia na zimno i wyciskania chropowatość powierzchni roboczej formy z węglika spiekanego nie powinna być większa niż Ra{33}},2um. Gdy chropowatość powierzchni roboczej tego typu formy osiąga Ra=0.025-0,050um, żywotność jest najwyższa.

6. Obróbka nici

Gwinty śrubowe są generalnie przetwarzane na zimno, tak że półfabrykat gwintu w określonym zakresie średnic jest walcowany (walcowany) przez blachę drucianą (matrycę), a gwint jest formowany przez nacisk płytki drucianej (matryca toczna). Plastikowa opływowa część gwintowana nie jest cięta, co zwiększa wytrzymałość, wysoką precyzję i jednolitą jakość, dlatego jest szeroko stosowana. Aby uzyskać zewnętrzną średnicę gwintu produktu końcowego, wymagana średnica półfabrykatu gwintu jest inna, ponieważ jest ograniczona takimi czynnikami, jak dokładność gwintu i to, czy materiał jest powlekany, czy nie. Gwint walcowany (walcowany) odnosi się do metody przetwarzania, która wykorzystuje odkształcenie plastyczne do formowania zębów gwintu. Wykorzystuje matryce do walcowania o tym samym skoku i kształcie zęba, co obrabiany gwint. Obraca półfabrykat śruby podczas wytłaczania cylindrycznego półfabrykatu śruby, a na koniec przenosi profil zęba na matrycy tocznej na półfabrykat śruby, aby utworzyć gwint. Wspólnym punktem walcowania (tarcia) obróbki gwintów jest to, że liczba obrotów walcowania nie wymaga zbyt wiele. Jeśli jest ich zbyt wiele, wydajność będzie niska, a powierzchnia nici będzie łatwa do oddzielenia lub przypadkowego zapięcia. Wręcz przeciwnie, jeśli liczba obrotów jest zbyt mała, średnica gwintu prawdopodobnie nie będzie okrągła, a początkowy nacisk walcowania zostanie nienormalnie zwiększony, co skróci żywotność matrycy. Typowe wady walcowanych gwintów: pęknięcia lub rysy na powierzchni gwintu; przypadkowe wyboczenie; nieokrągłość gwintu. Jeśli te wady występują w dużych ilościach, zostaną wykryte podczas fazy przetwarzania. Jeśli liczba wystąpień jest niewielka, wady te zostaną przypadkowo przeniesione na użytkowników podczas procesu produkcyjnego, powodując kłopoty. Dlatego należy podsumować kluczowe kwestie warunków przetwarzania, a te kluczowe czynniki powinny być kontrolowane podczas procesu produkcyjnego.

7. Obróbka cieplna

Elementy złączne o wysokiej wytrzymałości muszą być hartowane i odpuszczane zgodnie z wymaganiami technicznymi. Obróbka cieplna i odpuszczanie mają na celu poprawę kompleksowych właściwości mechanicznych elementów złącznych w celu uzyskania określonej wartości wytrzymałości na rozciąganie i granicy plastyczności produktu. Proces obróbki cieplnej ma decydujący wpływ na elementy złączne o dużej wytrzymałości, a zwłaszcza na ich jakość wewnętrzną. Dlatego do produkcji wysokiej jakości elementów złącznych o wysokiej wytrzymałości wymagana jest zaawansowana technologia i sprzęt do obróbki cieplnej. Ze względu na dużą wielkość produkcji i niską cenę śrub o wysokiej wytrzymałości struktura części gwintowanej jest stosunkowo cienka i precyzyjna, dlatego sprzęt do obróbki cieplnej musi mieć dużą zdolność produkcyjną, wysoki stopień automatyzacji i dobrą jakość obróbki cieplnej . Od lat 199. XX wieku dominowały linie ciągłej obróbki cieplnej w atmosferze ochronnej. Piec taśmowy z wytrząsanym dnem jest szczególnie odpowiedni do obróbki cieplnej i odpuszczania małych i średnich elementów złącznych. Oprócz dobrych właściwości uszczelniających pieca, linia do hartowania i odpuszczania posiada również zaawansowane mikrokomputerowe sterowanie atmosferą, temperaturą i parametrami procesu oraz funkcje alarmu i wyświetlania awarii sprzętu. Elementy złączne o wysokiej wytrzymałości są w pełni automatycznie kontrolowane od załadunku-czyszczenia-ogrzewania-hartowania-czyszczenia-odpuszczania-barwienia do off-line, co skutecznie gwarantuje jakość obróbki cieplnej. Odwęglenie gwintu może spowodować, że łącznik wyskoczy jako pierwszy, gdy nie zostanie spełniona wytrzymałość wymagana przez właściwości mechaniczne, co spowoduje uszkodzenie łącznika gwintowanego i skrócenie żywotności. Wskutek odwęglenia surowca, jeżeli wyżarzanie nie zostanie przeprowadzone prawidłowo, nastąpi pogłębienie warstwy odwęglenia surowca. Podczas hartowania i odpuszczania obróbki cieplnej niektóre gazy utleniające są zwykle doprowadzane z zewnątrz pieca. Rdza drutu stalowego walcówki lub pozostałość na powierzchni walcówki po ciągnieniu na zimno również ulegnie rozkładowi po podgrzaniu w piecu, a reakcja wytworzy pewne gazy utleniające. Na przykład rdza na powierzchni drutu stalowego składa się z węglanu żelaza i wodorotlenku żelaza, które po podgrzaniu zostaną rozłożone na CO2 i H2O, co zintensyfikuje odwęglanie. Badania wykazały, że stopień odwęglenia stali stopowej średniowęglowej jest poważniejszy niż stali węglowej, a najszybsza temperatura odwęglenia wynosi 700-800 stopni Celsjusza. Ponieważ połączenie na powierzchni drutu stalowego w pewnych warunkach szybko rozkłada się i syntetyzuje CO2 i H2O, jeśli gaz pieca z ciągłą siatką nie jest odpowiednio kontrolowany, spowoduje to również nadmierne odwęglenie ślimaka. Gdy elementy złączne o wysokiej wytrzymałości są walcowane na zimno, odwęglona warstwa surowca i wyżarzania nie tylko pozostaje, ale jest również wytłaczana na wierzch gwintu. Dla powierzchni łącznika, która musi być hartowana, nie można osiągnąć wymaganej twardości. Zmniejszają się właściwości mechaniczne (zwłaszcza wytrzymałość i odporność na zużycie). Ponadto powierzchnia drutu stalowego została odwęglona, a współczynniki rozszerzalności warstwy wierzchniej i struktury wewnętrznej są różne, a podczas hartowania mogą pojawić się pęknięcia powierzchniowe. Z tego powodu konieczne jest zabezpieczenie wierzchołka gwintu przed odwęgleniem podczas hartowania i nagrzewania oraz odpowiednie zwęglenie elementów złącznych, których surowce zostały odwęglone, tak aby dostosować zalety atmosfery ochronnej w piecu z taśmą siatkową do oryginalny poziom. Części pokryte węglem. Zawartość węgla jest zasadniczo taka sama, więc odwęglone elementy złączne powoli wracają do pierwotnej zawartości węgla. Potencjał węglowy ustalono na 0,42 procent -0,48 procent . Temperatura powłoki węglowej jest taka sama jak w przypadku hartowania i nie można jej przeprowadzać w wysokiej temperaturze. , aby nie wpływać na właściwości mechaniczne ze względu na grube ziarna. Problemy jakościowe, które mogą wystąpić podczas procesu hartowania i odpuszczania elementów złącznych to głównie: niewystarczająca twardość w stanie hartowanym; nierówna twardość w stanie hartowanym; nadmierne odkształcenie hartowania; pękanie hartownicze. Takie problemy na miejscu są często związane z surowcami, ogrzewaniem hartowniczym i chłodzeniem hartowniczym. Prawidłowo sformułować proces obróbki cieplnej i ustandaryzować proces operacji produkcyjnych, często można uniknąć występowania takich wypadków jakościowych.

8. Wniosek

Podsumowując, do czynników procesowych wpływających na jakość elementów złącznych o wysokiej wytrzymałości należą: projektowanie stali, wyżarzanie sferoidyzujące, łuszczenie i usuwanie rdzy, ciągnienie, kucie na zimno, obróbka gwintu, obróbka cieplna itp., a czasami jest to superpozycja różnych czynników. . . Wiemy, że wady elementów złącznych są spowodowane wahaniami cech jakościowych produktu. Tylko poprzez dokładne uchwycenie czynników technologicznych w procesie wytwarzania produktu i wygenerowanie ogromnej siły napędowej do ciągłego doskonalenia jakości, możemy uzyskać większe zyski i większą konkurencyjność poprzez ciągłe doskonalenie jakości!