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紧固件生产工艺之材料改制
发表时间:2021-12-29    来源:颖兴    浏览:
       紧固件生产工艺,主要由原材料改制、毛坯成形、热处理、组合锁紧、表面处理以及包装挑选6个大步骤组成。紧固件生产工艺流程如下图:
 
       原材料改制,包括材料(盘圆)验收、退火、酸洗、磷化、皂化、拉丝6个分步骤完成,对于线径变化大的材料拉丝又分粗拉丝和精拉丝两种,同时伴随2次到3次的皂化工艺。今天,主要介绍紧固件生产中的原材料改制的每个工序的概念和定义,以及各个工序中会发生的问题和关键控制项目。
 
一、原材料(盘圆)验收
       盘圆又称线材或盘料,是钢坯加热轧延制而成。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,必须经过再加工。
 
通常习惯:
Ф25以下的直圆,称小盘圆;
Ф25以上的直圆,称棒材;
Ф16以下的盘圆,称线材;
Ф16以上的盘圆,称盘条。
 
依照碳含量不同,区分高、中、低碳盘圆,其中:
含碳量在0.45%以上者为高碳盘圆;
含碳量在0.22%~0.45%区间者为中碳盘圆;
含碳量在0.22%以下者为低碳盘圆。
 
       原材料进厂检验,即生产厂家在购入钢材后,为确定是否满足需求而采取一系列检测。其验收项,一般有以下几点:
1、尺寸规格的验收,按照GB/T 14981《热轧盘条直径和尺寸公差》;
2、化学成分的验收,(光谱分析、比色法等);
3、表面有无明显的轧制缺陷,(折叠、裂纹等);
4、材料内部组织是否有成分偏析、是否存在组织缺陷,表面脱碳是否符合要求,(金相显微镜);
5、钢材冷变形性能的验收(冷顶锻试验)。
 
二、退火
       退火是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。
       球化退火是为了使钢中碳化物球状化而进行的退火。主要目的就是产生球化组织,球化组织是钢具有最佳塑性和最低硬度的一种组织,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。

(退火炉)
 
       Ac1 是钢材加热时珠光体向奥氏体转变开始的温度,相关知识参考铁碳平衡相图。球化退火后需要检验球化组织与脱碳层,确认球化效果。硬度必须符合工艺要求和企业标准,不允许增碳层,球化级别要达到4~6级。
 
三、酸洗、磷化及皂化
设备:酸洗池,水洗池、磷化池,皂化池。
(模拟酸洗线)

(磷化池、清水池、皂化池)
       酸洗:将整个盘元分别浸入常温、浓度为20-25%的三个盐酸槽数分钟,目的是除去线材表面的氧化膜、锈渍。酸洗关键控制点是盐酸浓度、浓度和酸洗时间。
       磷化:即用化学方法是钢毛坯表面形成一种磷酸盐薄膜的处理。薄膜厚度一般为10-15微米,摩擦系数在0.05左右。目的是在金属表面形成一层磷酸盐薄膜,以减少线材抽线以及冷镦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。关键控制点是总酸度、酸比(总酸/游离酸)、实时监控和磷化温度。
       皂化:利用硬质酸钠或者肥皂作为润滑剂,使磷化层中的磷酸盐发生化学反应生成硬脂酸锌的润滑处理方法。 目的是提供润滑作用。关键控制点:油脂份、游离酸度、实时监控和皂化温度。
       水洗:清除线材表面的盐酸腐蚀产物,目的是防止酸液带入下一池中。 关键控制点是pH值、实时监控、保证溢流和高压水枪内外喷淋。
表面处理结束后检验表面状况:磷化膜合格、无擦伤、划痕和氧化皮。
 
四、拉丝
       设备:拉丝机,拉丝模。
       拉丝的目的:为冷镦生产提供相应规格的线材。
       拉丝:线坯在一定的拉力作用下,通过模孔发生塑性变形,使截面减小、长度增加的一种压力加工方法。
(拉丝示意图)
(拉丝模具)
(立式拉丝机、卧式拉丝机)
拉丝关键控制点:抽丝速度、抽丝缩径比:

拉丝直径检验:确认实测线径在公差范围内,确认实测不圆度在公差范围内。

拉丝表面检验: 确认裂纹、刻痕、夹伤和拉丝方向都在允许范围之内。
 

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