螺栓的生產(chǎn)加工全過(guò)程

螺拴在工業(yè)生產(chǎn)制造當(dāng)中是必不可少的。螺拴加工工藝流程如下：

   材料選擇——球化（軟化）退火——?jiǎng)儦こ[——冷拔——冷鍛成形——螺紋加工——熱處理。

一）螺拴加工常用的材料

根據(jù)螺栓的強(qiáng)度級(jí)別采用不同的材料：目前市場(chǎng)上標(biāo)準(zhǔn)件主要有碳鋼、不銹鋼、銅三種材料。

1.碳鋼

我們以碳鋼料中碳的含量區(qū)分低碳鋼，中碳鋼和高碳鋼以及合金鋼。

A、低碳鋼C%≤0.25% 國(guó)內(nèi)通常稱(chēng)為A3 鋼。國(guó)外基本稱(chēng)為1008、1015、1018、1022 等。主要用于4.8級(jí)螺栓及4級(jí)螺母、小螺絲等無(wú)硬度要求的產(chǎn)品。(注：鉆尾釘主要用1022材料)；

B、中碳鋼0.25%；

C、高碳鋼C%>0.45%。目前市場(chǎng)上基本沒(méi)使用；

D、合金鋼：在普碳鋼中加入合金元素，增加鋼材的一些特殊性能：如35、40鉻鉬、SCM435、10B38。芳生螺絲主要使用SCM435 鉻鉬合金鋼，主要成分有C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo。 

2.不銹鋼

性能等級(jí):

A、45，50，60，70，80 主要分奧氏體(18%Cr、8%Ni)耐熱性好，耐腐蝕性好，可焊性好；

B、A1，A2，A4 馬氏體13%Cr 耐腐蝕性較差，強(qiáng)度高，耐磨性好；

C、C1，C2，C4 鐵素體不銹鋼。18%Cr 鐓鍛性較好，耐腐蝕性強(qiáng)于馬氏體；

D、目前市場(chǎng)上進(jìn)口材料主要是日本產(chǎn)品。按級(jí)別主要分 SUS302、SUS304、SUS316。

3.銅

常用材料為黃銅、鋅銅合金。市場(chǎng)上主要用H62、H65、H68 銅做標(biāo)準(zhǔn)件。

二）球化、軟化、退火

◆1.球化(軟化)退火沉頭螺釘，內(nèi)六角圓柱頭螺栓采用冷鐓工藝生產(chǎn)時(shí)，鋼材的原始組織會(huì)直接影響著冷鐓加工時(shí)的成形能力。

◆2.冷鐓過(guò)程中局部區(qū)域的塑性變形可達(dá)60%-80%，為此要求鋼材必須具有良好的塑性。當(dāng)鋼材的化學(xué)成分一定時(shí)，金相組織就是決定塑性?xún)?yōu)劣的關(guān)鍵性因素，通常認(rèn)為粗大片狀珠光體不利于冷鐓成形，而細(xì)小的球狀珠光體可顯著地提高鋼材塑性變形的能力。

◆3.對(duì)高強(qiáng)度緊固件用量較多的中碳鋼和中碳合金鋼，在冷鐓前進(jìn)行球化(軟化)退火，以便獲得均勻細(xì)致的球化珠光體，以更好地滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)需要。

◆4.對(duì)中碳鋼盤(pán)條軟化退火而言，其加熱溫度多選擇在該鋼材臨界點(diǎn)上下保溫，加熱溫度一般不能太高，否則會(huì)產(chǎn)生三次滲碳體沿晶界析出，造成冷鐓開(kāi)裂。

◆5.中碳合金鋼的盤(pán)條采用等溫球化退火，在AC1+(20-30%)加熱后，爐冷到略低于Ar1，溫度約700攝氏度等溫一段時(shí)間，然后爐冷至500攝氏度左右出爐空冷。鋼材的金相組織由粗變細(xì)，由片狀變球狀，冷鐓開(kāi)裂率將大大減少。35\45\ML35\SWRCH35K鋼軟化退火溫度一般區(qū)域?yàn)?15-735攝氏度。

三）剝殼除鱗

剝殼除鱗冷鐓鋼盤(pán)條去除氧化鐵板工序?yàn)閯兞?，除鱗，有機(jī)械除鱗和化學(xué)酸洗兩種方法。 

◆1.用機(jī)械除鱗取代盤(pán)條的化學(xué)酸洗工序，既提高了生產(chǎn)率，又減少了環(huán)境污染。此除鱗過(guò)程包括彎曲法(普遍使用帶三角形凹槽的圓輪反覆彎曲盤(pán)條)，噴九法等，除鱗效果較好，但不能使殘余鐵鱗去凈(氧化鐵皮清除率為97%)，尤其是氧化鐵皮粘附性很強(qiáng)時(shí)，因此，機(jī)械除鱗受鐵皮厚度，結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)的影響，使用于低強(qiáng)度緊固件(小于等于6.8級(jí))用的碳鋼盤(pán)條。

◆2.高強(qiáng)度緊固件(大于等于8.8級(jí))用盤(pán)條在機(jī)械除鱗后，為除凈所有的氧化鐵皮，再經(jīng)化學(xué)酸洗工序即復(fù)合除鱗。對(duì)低碳鋼盤(pán)條而言，機(jī)械除鱗殘留的鐵皮容易造成粒拔模不均勻磨損。當(dāng)粒拔?？子捎诒P(pán)條鋼絲摩擦外溫時(shí)粘附上鐵皮，使盤(pán)條鋼絲表面產(chǎn)生縱向粒痕，盤(pán)條鋼絲冷鐓凸緣螺栓或圓柱頭螺釘時(shí)，頭部出現(xiàn)微裂紋的原因，95%以上是鋼絲表面在拉拔過(guò)程中產(chǎn)生的劃痕所引起。因此，機(jī)械除鱗法不宜用來(lái)高速拉拔。

四）冷拔

◆1.冷拔工序有兩個(gè)目的：

一是改制原材料的尺寸;

二是通過(guò)變形強(qiáng)化作用使緊固件獲得基本的機(jī)械性能，對(duì)于中碳鋼，中碳合金鋼還有一個(gè)目的，即是使盤(pán)條控冷后得到的片狀滲碳體在拉拔過(guò)程中盡可能的破裂，為隨后的球化(軟化)退火得到粒狀滲碳體做好準(zhǔn)備然而，有些廠(chǎng)家為降低成本，任意減少拉拔道次，過(guò)大的減面率增加了盤(pán)條鋼絲的加工硬化傾向，直接影響了盤(pán)條鋼絲的冷鐓性能。 

◆2.如果各道次的減面率分配不合適，也會(huì)使盤(pán)條鋼絲在拉拔過(guò)程中產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)裂紋，這種沿鋼絲縱向分布，周期一定的裂紋在鋼絲冷鐓過(guò)程中暴露。

此外，拉拔過(guò)程中如潤(rùn)滑不好，也可造成冷拔盤(pán)條鋼絲有規(guī)律地出現(xiàn)橫裂紋。

◆3.盤(pán)條鋼絲出出粒絲?？谏暇硗瑫r(shí)的切線(xiàn)方向與拉絲模不同心，會(huì)造成拉絲模單邊孔型的磨損加劇，使內(nèi)孔失圓，造成鋼絲圓周方向的拉拔變形不均勻，使鋼絲的圓度超差，在冷鐓過(guò)程中鋼絲橫截面應(yīng)力不均勻而影響冷鐓合格率。

◆4.盤(pán)條鋼絲拉拔過(guò)程中，過(guò)大的部分減面率使鋼絲的表面質(zhì)量惡化，而過(guò)低的減面率卻不利于片狀滲碳體的破碎，難以獲得盡可能多的粒狀滲碳體，即滲碳體的球化率低，對(duì)鋼絲的冷鐓性能極為不利，采用拉拔方式生產(chǎn)的棒料和盤(pán)條鋼絲，部分減面率直控制在10%-15%的范圍內(nèi)。 

五）冷鍛

 冷鍛成形通常螺栓頭部的成形采用冷鐓塑性加工，同切削加工相比，金屬纖維(金屬留線(xiàn))沿產(chǎn)品形狀呈連續(xù)狀，中間無(wú)切斷，因而提高了產(chǎn)品強(qiáng)度，特別是機(jī)械性能優(yōu)良。冷鐓成形工藝包括切料與成形，分單工位單擊，雙擊冷鐓和多工位自動(dòng)冷鐓。

◆1.用半封閉切料工具切割毛坯，最簡(jiǎn)單的方法是采用套筒式切料工具；

切口的角度不應(yīng)大于3度；

而當(dāng)采用開(kāi)口式切料工具時(shí)，切口的斜角可達(dá)5-7度。

◆2.短尺寸毛坯在由上一個(gè)工位向下一個(gè)成型工位傳遞過(guò)程中，應(yīng)能翻轉(zhuǎn)180度，這樣能發(fā)揮自動(dòng)冷鐓機(jī)的潛力，加工結(jié)構(gòu)復(fù)雜的緊固件，提高零件精度。

◆3.在各個(gè)成型工位上都應(yīng)該裝有沖頭退料裝置，凹模均應(yīng)帶有套筒式頂料裝置。

◆4.成型工位的數(shù)量(不包括切斷工位)一般應(yīng)達(dá)到3-4個(gè)工位(特殊情況下5個(gè)以上)。

◆5.在有效使用期內(nèi)，主滑塊導(dǎo)軌和工藝部件的結(jié)構(gòu)都能保證沖頭和凹模的定位精度。

◆6.在控制選料的擋板上必須安裝終端限位開(kāi)關(guān)，必須注意鐓鍛力的控制。在自動(dòng)冷鐓機(jī)上制造高強(qiáng)度緊固件所使用的冷撥盤(pán)條鋼絲的不圓度應(yīng)在直徑公差范圍內(nèi)，而較為精密的緊固件，其鋼絲的不圓度則應(yīng)限制在1/2直徑公差范圍內(nèi)，如果鋼絲直徑達(dá)不到規(guī)定的尺寸，則零件的鐓粗部分或頭部就會(huì)出現(xiàn)裂痕，或形成毛刺，如果直徑小于工藝所要求的尺寸，則頭部就會(huì)不完整，棱角或漲粗部分不清晰。

◆7.冷鐓成型所能達(dá)到的精度還同成型方法的選擇和所采用的工序有關(guān)。此外，它還取決于所用的設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，工藝特點(diǎn)及其狀態(tài)，工模具精度，壽命和磨損程度。冷鐓成型和擠壓使用的高合金鋼，硬質(zhì)合金模具的工作表面粗糙度不應(yīng)大Ra=0.2um,這類(lèi)模具工作表面的粗糙度達(dá)到Ra=0.025-0.050um時(shí)，具有最高壽命。

六）螺紋加工

◆1.螺栓螺紋一般采用冷加工，使一定直徑范圍內(nèi)的螺紋坯料通過(guò)搓(滾)絲板(模)，由絲板(滾模)壓力使螺紋成形。可獲得螺紋部分的塑性流線(xiàn)不被切斷，強(qiáng)度增加，精度高，質(zhì)量均一的產(chǎn)品，因而被廣泛采用。

◆2.為了制出最終產(chǎn)品的螺紋外徑，所需要的螺紋坯徑是不同的，因?yàn)樗苈菁y精度，材料有無(wú)鍍層等因素限制。

◆3.滾(搓)壓螺紋是指利用塑性變形使螺紋牙成形的加工方法。它是用帶有和被加工的螺紋同樣螺距和牙形的滾壓(搓絲板)模具，一邊擠壓圓柱形螺坯，一邊使螺坯轉(zhuǎn)動(dòng)，最終將滾壓模具上的牙形轉(zhuǎn)移到螺坯上，使螺紋成形。

◆4.滾(搓)壓螺紋加工的共同點(diǎn)是滾動(dòng)轉(zhuǎn)數(shù)不必太多，如果過(guò)多，則效率低，螺紋牙表面容易產(chǎn)生分離現(xiàn)象或者亂扣現(xiàn)象。反之，如果轉(zhuǎn)數(shù)太少，螺紋直徑容易失圓，滾壓初期壓力異常增高，造成模具壽命縮短。

◆5.滾壓螺紋常見(jiàn)的缺陷：螺紋部分表面裂紋或劃傷;亂扣;螺紋部分失圓。這些缺陷若大量發(fā)生，就會(huì)在加工階段被發(fā)現(xiàn)。如果發(fā)生的數(shù)量較少，生產(chǎn)過(guò)程注意不到這些缺陷就會(huì)流通到用戶(hù)，造成麻煩。因此，應(yīng)歸納加工條件的關(guān)鍵問(wèn)題，在生產(chǎn)過(guò)程控制這些關(guān)鍵因素。

七）熱處理

1)熱處理高強(qiáng)度緊固件根據(jù)技術(shù)要求都要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。

 2)熱處理調(diào)質(zhì)是為了提高緊固件的綜合機(jī)械性能，以滿(mǎn)足產(chǎn)品規(guī)定的抗拉強(qiáng)度值和屈強(qiáng)比。

 3)熱處理工藝對(duì)高強(qiáng)度緊固件尤其是它的內(nèi)在質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響，因此，要想生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的高強(qiáng)度緊固件，必須要有先進(jìn)的熱處理技術(shù)裝備。

 4)由于高強(qiáng)度螺栓生產(chǎn)量大,價(jià)格低廉,螺紋部分又是比較細(xì)微相對(duì)精密的結(jié)構(gòu)，因此，要求熱處理設(shè)備必須具備生產(chǎn)能力大，自動(dòng)化程度高，熱處理質(zhì)量好的能力。

 5)螺紋的脫碳會(huì)導(dǎo)致緊固件在未達(dá)到機(jī)械性能要求的抗力時(shí)先發(fā)生脫扣，使螺紋緊固件失效，縮短使用壽命。由于原料的脫碳，如果退火不當(dāng)，更會(huì)使原材料脫碳層加深。調(diào)質(zhì)熱處理過(guò)程中，一般會(huì)從爐外帶進(jìn)來(lái)一些氧化氣體。

 6)棒料鋼絲的鐵銹或冷拔后盤(pán)條鋼絲表面上的殘留物，入爐加熱后也會(huì)分解，反應(yīng)生成一些氧化性氣體。例如，鋼絲的表面鐵銹，它的成分是碳酸鐵及氫氧化物，在加熱后將分解成CO2及H2O，從而加重了脫碳。研究表明，中碳合金鋼的脫碳程度較碳鋼嚴(yán)重，而最快的脫碳溫度在700-800攝氏度之間。

 7)由于鋼絲表面的附著物在一定條件下分解化合成CO2和H2O的速度很快，如果連續(xù)式網(wǎng)帶爐爐氣控制不當(dāng)，也會(huì)造成螺絲脫碳超差。

 8)高強(qiáng)度緊固件當(dāng)采用冷鐓成形時(shí)，原材料和退火的脫碳層不但仍然存在，而且被擠壓到螺紋的頂部，對(duì)于需要淬火的緊固件表面，得不到所要求的硬度，其機(jī)械性能(特別是強(qiáng)度和耐磨性)降低。另外，鋼絲表面脫碳，表層與內(nèi)部組織不同而具有不同的膨脹系數(shù)，淬火時(shí)有可能產(chǎn)生表面裂紋。

 9)緊固件在調(diào)質(zhì)淬火過(guò)程中可能出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題主要有：淬火態(tài)硬度不足;淬火態(tài)硬度不均；淬火變形超差；淬火開(kāi)裂。

 10)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的這類(lèi)問(wèn)題往往與原材料，淬火加熱和淬火冷卻有關(guān)，正確制訂熱處理工藝，規(guī)范生產(chǎn)操作過(guò)程，往往可以避免此類(lèi)質(zhì)量事故。