Proces produkcji śrub o wysokiej wytrzymałości
Technologia obróbki śrub o dużej wytrzymałości to: walcówka walcowana na gorąco - (ciągnienie na zimno) - wyżarzanie sferoidyzujące (zmiękczające) - odkamienianie mechaniczne - wytrawianie - ciągnienie na zimno - kucie na zimno - obróbka gwintów - obróbka cieplna - inspekcja
1. Konstrukcja ze stali
W produkcji elementów złącznych ważny jest prawidłowy dobór materiałów elementów złącznych, ponieważ działanie elementów złącznych jest ściśle związane z ich materiałami. Jeśli materiał zostanie niewłaściwie lub niewłaściwie dobrany, wydajność może nie spełniać wymagań, żywotność może ulec skróceniu, a nawet mogą wystąpić wypadki lub trudności w obróbce, a koszt produkcji będzie wysoki. Dlatego dobór materiałów złącznych jest bardzo ważnym ogniwem. Stal do kucia na zimno to stal na elementy złączne o wysokiej wymienności, wytwarzana w procesie kucia na zimno. Ponieważ powstaje w wyniku obróbki plastycznej metalu w temperaturze pokojowej, każda część ma duże odkształcenie i dużą prędkość odkształcania. Dlatego wymagania dotyczące wydajności surowców stalowych do spęczania na zimno są bardzo surowe.
Na podstawie wieloletniej praktyki produkcyjnej i badań użytkowników, w połączeniu z GB/T6478-2001 „Warunkami technicznymi dla kucia na zimno i stali wytłaczanej na zimno” GB/T699-1999 „Wysokiej jakości węglowej stali konstrukcyjnej” i docelowy JISG3507-1991 „Cold Heading” Charakterystyka „Drutu ze stali węglowej do stali”, biorąc za przykład wymagania materiałowe dla śrub i wkrętów klasy 8.8 i gatunku 9.8, oznaczanie różnych pierwiastków chemicznych. Jeśli zawartość C jest zbyt wysoka, wydajność formowania na zimno zostanie zmniejszona; jeśli jest zbyt niski, właściwości mechaniczne części nie mogą być spełnione, więc jest on ustawiony na 0.25 procent -0.55 procent . Mn może poprawić przepuszczalność stali, ale dodanie zbyt dużej ilości wzmocni strukturę matrycy i wpłynie na wydajność formowania na zimno; gdy części są hartowane i odpuszczane, istnieje tendencja do promowania wzrostu ziaren austenitu, dlatego należy ją odpowiednio ulepszać na poziomie międzynarodowym. Jest to 0,45 procent -0,80 procent . Si może wzmocnić ferryt i zmniejszyć odkształcalność na zimno. SP jest pierwiastkiem zanieczyszczenia, a jego istnienie spowoduje segregację wzdłuż granicy ziaren, powodując kruchość granicy ziaren i uszkodzenie właściwości mechanicznych stali. Należy go maksymalnie zmniejszyć. B. Maksymalna wartość zawartości boru wynosi 0,005 procent, ponieważ chociaż bor znacząco poprawia przepuszczalność stali, zwiększa również kruchość stali. Nadmierna zawartość boru jest bardzo niekorzystna dla detali takich jak śruby, wkręty i kołki, które wymagają dobrych wszechstronnych właściwości mechanicznych.
2. Wyżarzanie sferoidyzujące (zmiękczające)
Gdy śruby z łbem wpuszczanym i śruby z łbem sześciokątnym są wytwarzane w procesie kucia na zimno, pierwotna struktura stali będzie bezpośrednio wpływać na zdolność formowania w procesie kucia na zimno. W procesie kucia na zimno odkształcenie plastyczne obszaru lokalnego może osiągnąć 60 procent -80 procent , więc stal musi mieć dobrą plastyczność. Gdy skład chemiczny stali jest stały, struktura metalograficzna jest kluczowym czynnikiem określającym plastyczność. Powszechnie uważa się, że gruboziarnisty perlit łuskowy nie sprzyja formowaniu na zimno, podczas gdy drobny perlit kulisty może znacznie poprawić zdolność stali do odkształcania plastycznego. W przypadku stali średniowęglowych i stali stopowych średniowęglowych z dużą ilością elementów złącznych o wysokiej wytrzymałości, wyżarzanie sferoidyzujące (zmiękczające) przeprowadza się przed kuciem na zimno, aby uzyskać jednolity i drobno sferoidalny perlit, lepiej spełniający rzeczywiste potrzeby produkcyjne.
W przypadku wyżarzania zmiękczającego walcówki ze stali średniowęglowej, temperatura nagrzewania powinna być utrzymywana powyżej i poniżej punktu krytycznego stali, a temperatura nagrzewania nie powinna być zbyt wysoka, w przeciwnym razie trzeciorzędowy cementyt będzie wytrącał się wzdłuż granicy ziaren, powodując zimno pękanie nagłówka. Walcówka ze stali stopowej średniowęglowej jest wyżarzana metodą sferoidyzacji izotermicznej. Po wygrzaniu do AC1 plus (20-30 procent), piec jest schładzany do nieco niższej niż Ar1, temperatura wynosi około 700 stopni Celsjusza przez okres izotermiczny, a następnie piec jest schładzany do około 500 stopni Celsjusza i powietrze- schłodzone. Struktura metalograficzna stali zmienia się z grubej na drobną, od płatkowej do kulistej, a szybkość pękania na zimno zostanie znacznie zmniejszona. Ogólny obszar temperatury wyżarzania zmiękczającego dla stali 35\45\ML35\SWRCH35K wynosi 715-735 stopni Celsjusza; podczas gdy ogólny obszar temperatury ogrzewania wyżarzania sferoidalnego dla stali SCM435\40Cr\SCR435 wynosi 740-770 stopni Celsjusza, a temperatura izotermiczna wynosi 680-700 stopni Celsjusza.
Trzy, peeling i odkamienianie
Proces usuwania blachy z tlenku żelaza z walcówki walcowanej na zimno polega na usuwaniu i odkamienianiu. Istnieją dwie metody: odkamienianie mechaniczne i trawienie chemiczne. Zastąpienie procesu chemicznego trawienia walcówki odkamienianiem mechanicznym nie tylko poprawia wydajność, ale także zmniejsza zanieczyszczenie środowiska. Ten proces usuwania kamienia obejmuje metodę gięcia (okrągłe koło z trójkątnymi rowkami jest powszechnie używane do wielokrotnego zginania walcówki), dziewięć metod natryskiwania itp., efekt usuwania kamienia jest dobry, ale nie można usunąć pozostałości żelaza (usuwanie wskaźnik zgorzeliny tlenku żelaza wynosi 97 procent) ), zwłaszcza gdy zgorzelina tlenku żelaza jest bardzo silna, dlatego na mechaniczne odkamienianie wpływa grubość, struktura i stan naprężenia zgorzeliny żelaza. Walcówka ze stali węglowej stosowana do elementów złącznych o niskiej wytrzymałości (mniejsza lub równa 6,8)
W elementach złącznych o wysokiej wytrzymałości (klasa 8,8 lub większa) wykorzystuje się walcówkę po mechanicznym odkamienianiu w celu usunięcia wszystkich zgorzelin tlenku żelaza, a następnie przechodzą proces trawienia chemicznego do złożonego odkamieniania. W przypadku walcówki ze stali niskowęglowej blacha pozostawiona w wyniku mechanicznego usuwania zgorzeliny może powodować nierównomierne zużycie ciągnienia ziarna. Gdy otwór ciągnący ziarno przylega do blachy żelaznej, gdy walcówka ociera się o temperaturę zewnętrzną, na powierzchni walcówki powstają podłużne ślady słojów. Ponad 95 procent jest spowodowanych rysami na powierzchni drutu stalowego podczas procesu ciągnienia. Dlatego też metoda mechanicznego usuwania kamienia nie nadaje się do szybkiego rysowania.
4. Ciągnięcie
Proces rysowania ma dwa cele, jednym z nich jest modyfikacja rozmiaru surowców; drugim jest uzyskanie podstawowych właściwości mechanicznych elementów złącznych poprzez odkształcanie i wzmacnianie. W przypadku stali średniowęglowej stal stopowa średniowęglowa ma również inny cel, to znaczy wytwarzanie walcówki. Płaski cementyt otrzymany po kontrolowanym chłodzeniu jest w miarę możliwości pękany podczas procesu ciągnienia w celu przygotowania do późniejszego wyżarzania sferoidyzującego (zmiękczającego) w celu uzyskania ziarnistego cementytu. Jednak niektórzy producenci arbitralnie redukują rysunek w celu obniżenia kosztów. Nadmierna szybkość redukcji zwiększa skłonność walcówki do umocnienia zgniotowego, co bezpośrednio wpływa na charakterystykę spęczania na zimno walcówki. Jeśli rozkład stopnia redukcji w każdym przejściu nie jest odpowiedni, spowoduje to również pęknięcia skrętne walcówki podczas procesu ciągnienia.
Ponadto, jeśli smarowanie nie jest dobre podczas procesu ciągnienia, może również powodować regularne pęknięcia poprzeczne w walcówce ciągnionej na zimno. Kierunek styczny walcówki i ciągadła nie jest koncentryczny w tym samym czasie, gdy walcówka jest wytaczana z matrycy, co powoduje zużycie jednostronnego układu otworów ciągadła, co powoduje, że otwór wewnętrzny nie jest okrągły i powoduje nierównomierne odkształcenie ciągnienia w kierunku obwodowym drutu. Okrągłość drutu stalowego jest poza zakresem tolerancji, a naprężenie przekroju poprzecznego drutu stalowego nie jest jednorodne podczas procesu spęczania na zimno, co wpływa na szybkość przebiegu spęczania na zimno. Podczas procesu ciągnienia walcówki nadmierny stopień ubytku pogorszy jakość powierzchni drutu stalowego, natomiast zbyt niski stopień ubytku nie sprzyja rozdrabnianiu łuszczącego się cementytu i trudno jest go tak dużo uzyskać granulowany cementyt, jak to możliwe. to znaczy, że szybkość sferoidyzacji cementytu jest niska, co jest wyjątkowo niekorzystne dla zachowania drutu stalowego na zimno. W przypadku prętów i walcówki wytwarzanych metodą ciągnienia stopień częściowej redukcji powierzchni jest bezpośrednio kontrolowany w zakresie 10 procent -15 procent .
5. Kucie na zimno
Zazwyczaj formowanie łba śruby przyjmuje obróbkę plastyczną na zimno. W porównaniu z procesem cięcia, włókno metalowe (drut metalowy) jest ciągłe wraz z kształtem produktu i nie ma nacięcia w środku, co poprawia wytrzymałość produktu, zwłaszcza właściwości mechaniczne. Proces formowania na zimno obejmuje cięcie i formowanie, jedno-pozycyjne jedno kliknięcie, dwukrotne kliknięcie na zimno oraz automatyczne kierowanie na zimno w pozycjach wielozadaniowych.
Automatyczna maszyna do kucia na zimno wykonuje wielozadaniowe procesy, takie jak tłoczenie, kucie kucia, wyciskanie i redukcja średnicy w kilku matrycach formujących. Charakterystyki obróbki oryginalnego półwyrobu używanego przez jednostanowiskową lub wielozadaniową automatyczną kombajn do kucia na zimno są określone przez rozmiar materiału pręta o długości 5-6 metrów lub rozmiar walcówki o wadze 1900-2000KG, czyli cechach technologii przetwarzania. Chodzi o to, że do kucia na zimno nie stosuje się wstępnie wyciętych pojedynczych półfabrykatów, ale używa się automatycznej maszyny do kucia na zimno do wycinania i spęczania (jeśli to konieczne) półfabrykatów z prętów i walcówki. Przed wytłoczeniem wnęki należy uformować półfabrykat. Półfabrykat spełniający wymagania techniczne można uzyskać poprzez formowanie. Przed spęczeniem, redukcją i pozytywową ekstruzją półwyrób nie musi być kształtowany. Po wycięciu półwyrób jest wysyłany do stacji spęczania i kształtowania. Ta stacja może poprawić jakość półfabrykatu, zmniejszyć siłę formowania następnej stacji o 15-17 procent i przedłużyć żywotność formy, a śruby mogą być wykonane z wielokrotnymi redukcjami średnicy.
1. Najłatwiejszym sposobem cięcia półfabrykatu za pomocą półzamkniętego narzędzia tnącego jest użycie narzędzia do cięcia tulei; kąt nacięcia nie powinien być większy niż 3 stopnie; a gdy używane jest otwarte narzędzie tnące, kąt skosu nacięcia może osiągnąć 5 -7 stopni.
2. Krótki półfabrykat powinien być w stanie obrócić się o 180 stopni podczas przenoszenia z poprzedniego stanowiska do następnego stanowiska formującego, aby można było wykorzystać potencjał automatycznej maszyny do kucia na zimno, można było przetwarzać elementy złączne o złożonej strukturze, oraz można poprawić precyzję części.
3. Każda stacja formująca powinna być wyposażona w urządzenie do powrotu stempla, a matryca powinna być wyposażona w urządzenie wypychające typu tulejowego.
4. Liczba stacji formujących (bez stacji tnących) powinna generalnie sięgać 3-4 stacji (więcej niż 5 w szczególnych przypadkach).
5. Podczas efektywnego okresu serwisowego konstrukcja głównej szyny prowadzącej suwaka i elementów procesu może zapewnić dokładność pozycjonowania stempla i matrycy.
6. Końcowy wyłącznik krańcowy musi być zainstalowany na przegrodzie sterującej doborem materiału i należy zwrócić uwagę na kontrolę siły spęczania. Nieokrągłość drutu wybierania na zimno używanego do produkcji elementów złącznych o wysokiej wytrzymałości na automatycznej kombajnie do kucia na zimno powinna mieścić się w zakresie tolerancji średnicy, podczas gdy nieokrągłość drutów stalowych w przypadku bardziej precyzyjnych elementów złącznych powinna być ograniczone do 1/1/2. 2 W zakresie tolerancji średnicy, jeśli średnica drutu stalowego nie osiągnie określonego rozmiaru, w spęczanej części lub głowicy części pojawią się pęknięcia lub powstaną zadziory. Jeśli średnica jest mniejsza niż rozmiar wymagany w procesie, głowica będzie niekompletna. , krawędzie i rogi lub pogrubione części nie są wyraźne. Precyzja, jaką można osiągnąć przy kuciu na zimno, jest również związana z doborem metody formowania i stosowanej procedury.
Ponadto zależy to również od właściwości konstrukcyjnych używanego sprzętu, charakterystyki procesu i jego stanu, precyzji narzędzia i matryc, żywotności i stopnia zużycia. W przypadku stali wysokostopowej stosowanej do formowania i wyciskania na zimno chropowatość powierzchni roboczej formy z węglika spiekanego nie powinna być większa niż Ra=0,2um. Gdy chropowatość powierzchni roboczej tego typu formy osiąga Ra=0.025-00,050um, ma ona największą żywotność.
6. Przetwarzanie wątków
Gwint śrubowy jest ogólnie obrabiany na zimno tak, że półwyrób gwintu w pewnym zakresie średnic przechodzi przez płytę z drutu (matrycy do walcowania) i gwint jest formowany przez nacisk płyty z drutu (matrycy do walcowania). Plastikowy opływ gwintowanej części nie jest odcięty, wytrzymałość jest zwiększona, precyzja wysoka, a jakość jest jednolita, dzięki czemu jest szeroko stosowana.
Aby wykonać zewnętrzną średnicę gwintu produktu końcowego, wymagana średnica półfabrykatu gwintu jest inna, ponieważ jest ograniczona takimi czynnikami, jak dokładność gwintu oraz to, czy materiał jest powlekany, czy nie. Gwint toczny (tarciowy) to metoda przetwarzania, która wykorzystuje odkształcenie plastyczne do formowania zębów gwintu. Wykorzystuje toczną (płytę do przykręcania) matrycę o tym samym skoku i kształcie zęba co obrabiany gwint, jednocześnie wytłaczając cylindryczny półfabrykat śruby, obracając półfabrykat śruby, a na koniec przenosząc kształt zęba z matrycy tocznej na śrubę puste, nić jest uformowana. Wspólną cechą walcowania (przecierania) gwintów jest to, że liczba obrotów walcowania nie musi być zbyt duża. Jeśli będzie za dużo, sprawność będzie niska, a powierzchnia ząbków gwintu łatwo spowoduje rozerwanie lub przypadkowe wygięcie. Wręcz przeciwnie, jeśli liczba obrotów jest zbyt mała, średnica gwintu łatwo jest nieokrągła, a ciśnienie na początkowym etapie walcowania nienormalnie wzrasta, co skutkuje skróceniem żywotności matrycy.
Powszechne wady gwintów walcowanych: pęknięcia lub rysy na powierzchni części gwintowanej; losowe sprzączki; nieokrągłość części gwintowanej. Jeśli te wady występują w dużej liczbie, zostaną wykryte na etapie przetwarzania. Jeśli liczba wystąpień jest niewielka, proces produkcyjny nie zauważa tych wad, a następnie krąży po użytkownikach, powodując kłopoty. Dlatego należy podsumować kluczowe kwestie warunków przetwarzania, a te kluczowe czynniki powinny być kontrolowane w procesie produkcyjnym.
7. Obróbka cieplna
Łączniki o wysokiej wytrzymałości muszą być hartowane i odpuszczane zgodnie z wymaganiami technicznymi. Celem obróbki cieplnej i odpuszczania jest polepszenie kompleksowych właściwości mechanicznych elementów złącznych w celu osiągnięcia określonej wartości wytrzymałości na rozciąganie i współczynnika plastyczności wyrobu. Proces obróbki cieplnej ma decydujący wpływ na elementy złączne o wysokiej wytrzymałości, a zwłaszcza na ich wewnętrzną jakość. Dlatego, aby móc produkować wysokiej jakości elementy złączne o wysokiej wytrzymałości, musi być dostępna zaawansowana technologia i sprzęt do obróbki cieplnej. Ze względu na dużą wielkość produkcji i niską cenę śrub o dużej wytrzymałości, a część gwintowana jest stosunkowo cienką i stosunkowo precyzyjną konstrukcją, sprzęt do obróbki cieplnej musi mieć dużą zdolność produkcyjną, wysoki stopień automatyzacji i dobrą obróbkę cieplną jakość.
Od lat 90. dominuje ciągła linia produkcyjna do obróbki cieplnej z atmosferą ochronną, a piece z dnem uderzeniowym i z taśmą siatkową są szczególnie odpowiednie do obróbki cieplnej i odpuszczania małych i średnich elementów złącznych. Oprócz dobrej wydajności uszczelniania pieca, linia hartowania i odpuszczania ma również zaawansowaną komputerową kontrolę atmosfery, temperatury i parametrów procesu, alarm awarii sprzętu i funkcje wyświetlania. Łączniki o wysokiej wytrzymałości są automatycznie kontrolowane i obsługiwane od podawania, czyszczenia, ogrzewania, hartowania, czyszczenia, odpuszczania, barwienia do trybu offline, co skutecznie zapewnia jakość obróbki cieplnej. Odwęglenie gwintu spowoduje wyzwolenie łącznika przed osiągnięciem wytrzymałości wymaganej przez właściwości mechaniczne, co spowoduje uszkodzenie łącznika gwintowanego i skrócenie żywotności. W związku z odwęgleniem surowca, w przypadku niewłaściwego wyżarzania, odwęglona warstwa surowca ulegnie pogłębieniu. W procesie hartowania i odpuszczania, część gazu utleniającego jest na ogół doprowadzana spoza pieca. Rdza drutu prętowego lub pozostałości na powierzchni walcówki po ciągnieniu na zimno również ulegną rozkładowi po podgrzaniu w piecu, aw wyniku reakcji wytworzone zostaną gazy utleniające. Na przykład rdza powierzchniowa drutu stalowego, która składa się z węglanu i wodorotlenku żelaza, po podgrzaniu zostanie rozłożona na CO2 i H2O, pogarszając w ten sposób odwęglenie. Badania wykazały, że stopień odwęglenia stali stopowej średniowęglowej jest poważniejszy niż stali węglowej, a najszybsza temperatura odwęglania mieści się w zakresie 700-800 stopni Celsjusza. Ponieważ nasadki na powierzchni drutu stalowego bardzo szybko rozkładają się i syntetyzują CO2 i H2O w określonych warunkach, jeśli gaz piecowy w piecu z taśmą o ciągłej siatce nie jest odpowiednio kontrolowany, odwęglanie ślimaka będzie zbyt słabe. Gdy łączniki o wysokiej wytrzymałości są formowane przez kucie na zimno, surowce i wyżarzona odwęglona warstwa nie tylko nadal istnieją, ale są również wytłaczane na wierzch gwintu. Dla powierzchni łącznika, który ma być hartowany, nie można uzyskać wymaganej twardości. Właściwości mechaniczne (zwłaszcza wytrzymałość i odporność na zużycie) ulegają zmniejszeniu.
Ponadto powierzchnia drutu stalowego jest odwęglona, warstwa wierzchnia i struktura wewnętrzna mają różne współczynniki rozszerzalności, a podczas hartowania mogą wystąpić pęknięcia powierzchniowe. Z tego powodu podczas hartowania i nagrzewania należy zabezpieczyć wierzch gwintu przed odwęgleniem, elementy złączne, których surowce zostały odwęglone, odpowiednio nawęglone, a zalety atmosfery ochronnej w piecu taśmowym siatkowym dostosować do oryginalne części z powłoką węglową. Zawartość węgla jest zasadniczo taka sama, dzięki czemu odwęglone elementy złączne mogą być powoli przywracane do pierwotnej zawartości węgla. Potencjał węglowy jest korzystnie ustawiony na 0.42 procent -0.48 procent . , aby uniknąć grubych ziaren i wpłynąć na właściwości mechaniczne. Problemy jakościowe, które mogą wystąpić w procesie hartowania i odpuszczania elementów złącznych, to przede wszystkim niedostateczna twardość w stanie zahartowanym; nierówna twardość w stanie hartowanym; nadmierne odkształcenie hartowania; hartowanie pękanie. Takie problemy w tej dziedzinie są często związane z surowcami, ogrzewaniem hartującym i chłodzeniem hartującym. Prawidłowe sformułowanie procesu obróbki cieplnej i standaryzacja procesu produkcji często pozwala uniknąć takich wypadków jakościowych.
