Le processus de fabrication de boulons à haute résistance
La technologie de traitement des boulons à haute résistance est la suivante: fil machine laminé à chaud - (étirage à froid) - sphéroïdisation (adoucissement) recuit - décalaminage mécanique - décapage - étirage à froid - forgeage à froid - traitement du filetage - traitement thermique - inspection
1. Conception en acier
Dans la fabrication de fixations, la sélection correcte des matériaux de fixation est un élément important, car la performance des fixations est étroitement liée à leurs matériaux. Si le matériau est sélectionné de manière incorrecte ou incorrecte, les performances peuvent ne pas répondre aux exigences, la durée de vie peut être raccourcie, voire des accidents ou des difficultés de traitement peuvent survenir, et le coût de fabrication sera élevé. Par conséquent, la sélection des matériaux de fixation est un maillon très important. L'acier de frappe à froid est un acier pour fixations à haute interchangeabilité produit par le procédé de frappe à froid. Parce qu'il est formé par un traitement métal-plastique à température ambiante, chaque pièce a une grande quantité de déformation et une vitesse de déformation élevée. Par conséquent, les exigences de performance des matières premières en acier frappé à froid sont très strictes.
Sur la base de pratiques de production à long terme et de recherches d'utilisateurs, combinées à GB/T6478-2001 "Conditions techniques pour l'acier de frappe à froid et d'extrusion à froid" GB/T699-1999 "Acier de construction au carbone de haute qualité" et cible JISG3507-1991 "Frappe à froid" Les caractéristiques du "Fil machine en acier au carbone pour l'acier", en prenant comme exemple les exigences matérielles des boulons et vis de grade 8.8 et 9.8, la détermination de divers éléments chimiques. Si la teneur en C est trop élevée, les performances de formage à froid seront réduites ; s'il est trop bas, les propriétés mécaniques des pièces ne peuvent pas être respectées, il est donc fixé à 0,25 % -0,55 % . Mn peut améliorer la perméabilité de l'acier, mais en ajouter trop renforcera la structure de la matrice et affectera les performances de formage à froid ; lorsque les pièces sont trempées et revenues, il y a une tendance à favoriser la croissance des grains d'austénite, il convient donc de l'améliorer de manière appropriée sur une base internationale. C'est 0,45 % -0,80 % . Si peut renforcer la ferrite et réduire la formabilité à froid. Le SP est un élément d'impureté et son existence entraînera une ségrégation le long du joint de grain, ce qui entraînera la fragilisation du joint de grain et des dommages aux propriétés mécaniques de l'acier. Il doit être réduit au maximum. B. La valeur maximale de la teneur en bore est de 0,005 %, car bien que le bore ait pour effet d'améliorer considérablement la perméabilité de l'acier, il augmentera également la fragilité de l'acier. Une teneur excessive en bore est très défavorable pour les pièces telles que les boulons, les vis et les goujons qui nécessitent de bonnes propriétés mécaniques globales.
2. Recuit de sphéroïdisation (adoucissement)
Lorsque les vis à tête fraisée et les boulons à tête à six pans creux sont produits par le procédé de frappe à froid, la structure d'origine de l'acier affectera directement la capacité de formage du procédé de frappe à froid. Dans le processus de frappe à froid, la déformation plastique de la zone locale peut atteindre 60 % -80 % , l'acier doit donc avoir une bonne plasticité. Lorsque la composition chimique de l'acier est constante, la structure métallographique est le facteur clé pour déterminer la plasticité. On pense généralement que la perlite lamellaire grossière n'est pas propice au formage à froid, tandis que la perlite sphérique fine peut améliorer de manière significative la capacité de déformation plastique de l'acier. Pour l'acier à carbone moyen et l'acier allié à carbone moyen avec une grande quantité de fixations à haute résistance, un recuit de sphéroïdisation (adoucissement) est effectué avant la frappe à froid, afin d'obtenir une perlite sphéroïdisée uniforme et fine pour mieux répondre aux besoins réels de production.
Pour le recuit d'adoucissement des fils machine en acier au carbone moyen, la température de chauffage doit être maintenue au-dessus et au-dessous du point critique de l'acier, et la température de chauffage ne doit pas être trop élevée, sinon la cémentite tertiaire précipitera le long de la limite des grains, ce qui entraînera du froid fissuration de la tête. Le fil machine en acier allié à moyen carbone est recuit par sphéroïdisation isotherme. Après avoir chauffé à AC1 plus (20-30 pour cent), le four est refroidi légèrement en dessous de Ar1, la température est d'environ 700 degrés Celsius pendant une période isotherme, puis le four est refroidi à environ 500 degrés Celsius et l'air- refroidi. La structure métallographique de l'acier passe de grossière à fine, d'écaille à sphérique, et le taux de fissuration de la frappe à froid sera considérablement réduit. La zone générale de température de recuit d'adoucissement pour l'acier 35\45\ML35\SWRCH35K est de 715-735 degrés Celsius ; tandis que la zone générale de température de chauffage de recuit de sphéroïdisation pour l'acier SCM435\40Cr\SCR435 est de 740-770 degrés Celsius, et la température isotherme est de 680-700 degrés Celsius.
Trois, éplucher et détartrer
Le processus d'élimination de la plaque d'oxyde de fer du fil machine en acier frappé à froid est le décapage et le détartrage. Il existe deux méthodes : le décalaminage mécanique et le décapage chimique. Remplacer le processus de décapage chimique des fils machine par un décalaminage mécanique améliore non seulement la productivité, mais réduit également la pollution de l'environnement. Ce processus de détartrage comprend la méthode de pliage (la roue ronde avec des rainures triangulaires est couramment utilisée pour plier à plusieurs reprises le fil machine), les neuf méthodes de pulvérisation, etc., l'effet de détartrage est bon, mais l'échelle de fer résiduelle ne peut pas être enlevée (le retrait le taux de tartre d'oxyde de fer est de 97 pour cent ) ), en particulier lorsque le tartre d'oxyde de fer est très fort, par conséquent, le détartrage mécanique est affecté par l'épaisseur, la structure et l'état de contrainte du tartre de fer. Fils machine en acier au carbone utilisés pour les fixations à faible résistance (inférieure ou égale à 6,8)
Les fixations à haute résistance (supérieure ou égale à la classe 8.8) utilisent des fils machine après un détartrage mécanique pour éliminer toutes les écailles d'oxyde de fer, puis passent par un processus de décapage chimique pour un détartrage composé. Pour les fils machine en acier à faible teneur en carbone, la tôle de fer laissée par le décalaminage mécanique est susceptible de provoquer une usure inégale du dessin du grain. Lorsque le trou de tirage du grain adhère à la tôle de fer lorsque le fil machine frotte contre la température extérieure, la surface du fil machine produit des marques de grain longitudinales. Plus de 95 % sont causés par des rayures sur la surface du fil d'acier pendant le processus d'étirage. Par conséquent, la méthode de détartrage mécanique n'est pas adaptée à l'étirage à grande vitesse.
4. Tirer
Le processus de dessin a deux objectifs, l'un est de modifier la taille des matières premières ; l'autre est d'obtenir les propriétés mécaniques de base des fixations par déformation et renforcement. Pour l'acier à carbone moyen, l'acier allié à carbone moyen a également un autre objectif, à savoir fabriquer le fil machine. La cémentite feuilletée obtenue après refroidissement contrôlé est fissurée autant que possible pendant le processus d'étirage pour préparer le recuit de sphéroïdisation (adoucissement) ultérieur pour obtenir la cémentite granulaire. Cependant, certains fabricants réduisent arbitrairement le dessin afin de réduire les coûts. Le taux de réduction excessif augmente la tendance à l'écrouissage du fil machine, ce qui affecte directement les performances de frappe à froid du fil machine. Si la distribution du rapport de réduction de chaque passe n'est pas appropriée, cela provoquera également des fissures de torsion dans le fil machine pendant le processus d'étirage.
De plus, si la lubrification n'est pas bonne pendant le processus d'étirage, cela peut également provoquer des fissures transversales régulières dans le fil machine étiré à froid. La direction tangentielle du fil machine et de la matrice de tréfilage n'est pas concentrique en même temps lorsque le fil machine est déroulé hors de la matrice, ce qui aggravera l'usure du motif de trous unilatéral de la matrice de tréfilage, rendant le trou intérieur déformé et provoquer une déformation de dessin inégale dans la direction circonférentielle du fil. L'arrondi du fil d'acier est hors tolérance et la contrainte de section du fil d'acier n'est pas uniforme pendant le processus de frappe à froid, ce qui affecte le taux de réussite de la frappe à froid. Pendant le processus d'étirage du fil machine, le rapport de réduction de surface excessif détériorera la qualité de surface du fil d'acier, tandis que le rapport de réduction de surface trop faible n'est pas propice à l'écrasement de la cémentite feuilletée, et il est difficile d'obtenir autant cémentite granulaire que possible. , c'est-à-dire que le taux de sphéroïdisation de la cémentite est faible, ce qui est extrêmement défavorable aux performances de frappe à froid du fil d'acier. Pour la barre et le fil machine produits par la méthode d'étirage, le taux de réduction de surface partielle est directement contrôlé dans la plage de 10 % -15 % .
5. Forgeage à froid
Habituellement, la formation de la tête de boulon adopte un traitement plastique à froid. Par rapport au processus de coupe, la fibre métallique (fil métallique) est continue avec la forme du produit, et il n'y a pas de coupe au milieu, améliorant ainsi la résistance du produit, en particulier les propriétés mécaniques. Le processus de frappe à froid comprend la découpe et le formage, le frappe à froid à un seul clic, le frappe à froid à double clic et la frappe à froid automatique à des positions multitâches.
Une machine de frappe à froid automatique effectue des processus multitâches tels que l'emboutissage, le forgeage de tête, l'extrusion et la réduction de diamètre dans plusieurs matrices de formage. Les caractéristiques de traitement de l'ébauche d'origine utilisée par la machine de frappe à froid automatique monoposte ou multitâche sont déterminées par la taille de la taille du matériau de la barre d'une longueur de 5-6 mètres ou la taille du fil machine avec un poids de 1900-2000 KG, c'est-à-dire les caractéristiques de la technologie de traitement. Le fait est que la frappe à froid n'utilise pas de flans simples prédécoupés, mais utilise la machine de frappe à froid automatique elle-même pour couper et refouler (si nécessaire) les flans des barres et des fils machine. Avant d'extruder la cavité, l'ébauche doit être mise en forme. Une ébauche répondant aux exigences techniques peut être obtenue par façonnage. Avant le refoulement, la réduction et l'extrusion positive, l'ébauche n'a pas besoin d'être mise en forme. Une fois le flan découpé, il est envoyé au poste de refoulement et de façonnage. Cette station peut améliorer la qualité de l'ébauche, réduire la force de formage de la station suivante de 15-17 % et prolonger la durée de vie du moule, et les boulons peuvent être fabriqués avec plusieurs réductions de diamètre.
1. La façon la plus simple de couper le flan avec un outil de coupe semi-fermé consiste à utiliser un outil de coupe à manchon ; l'angle de l'incision ne doit pas être supérieur à 3 degrés; et lorsqu'un outil de coupe ouvert est utilisé, l'angle de biseau de l'incision peut atteindre 5 -7 degrés.
2. L'ébauche de petite taille doit pouvoir tourner à 180 degrés lors du transfert de la station précédente à la station de formage suivante afin que le potentiel de la machine de frappe à froid automatique puisse être exercé, les fixations avec des structures complexes puissent être traitées, et la précision des pièces peut être améliorée.
3. Chaque poste de formage doit être équipé d'un dispositif de retour de poinçon et la matrice doit être équipée d'un dispositif d'éjection de type manchon.
4. Le nombre de postes de formage (hors postes de découpe) doit généralement atteindre 3-4 postes (plus de 5 dans des cas particuliers).
5. Pendant la période de service effective, la structure du rail de guidage principal du curseur et des composants de processus peut assurer la précision de positionnement du poinçon et de la matrice.
6. L'interrupteur de fin de course terminal doit être installé sur le déflecteur qui contrôle la sélection du matériau, et une attention particulière doit être portée au contrôle de la force de refoulement. L'ovalisation du fil de cadran à froid utilisé dans la fabrication de fixations à haute résistance sur une machine de frappe à froid automatique doit se situer dans la plage de tolérance de diamètre, tandis que l'ovalisation des fils d'acier pour des fixations plus précises doit être limité à 1/1/2. 2 Dans la plage de tolérance de diamètre, si le diamètre du fil d'acier n'atteint pas la taille spécifiée, des fissures apparaîtront dans la partie bouleversante ou la tête de la pièce, ou des bavures se formeront. Si le diamètre est inférieur à la taille requise par le processus, la tête sera incomplète. , les bords et les coins ou les parties épaissies ne sont pas clairs. La précision qui peut être obtenue par frappe à froid est également liée au choix de la méthode de formage et de la procédure utilisée.
En outre, cela dépend également des caractéristiques structurelles de l'équipement utilisé, des caractéristiques du processus et de son état, de la précision de l'outil et des matrices, de la durée de vie et du degré d'usure. Pour l'acier fortement allié utilisé dans le formage à froid et l'extrusion, la rugosité de la surface de travail du moule en carbure cémenté ne doit pas être supérieure à Ra=0.2um. Lorsque la rugosité de la surface de travail de ce type de moule atteint Ra=0.025-0.050um, il a la durée de vie la plus élevée.
6. Traitement des fils
Le filetage du boulon est généralement travaillé à froid de sorte que l'ébauche de filetage dans une certaine plage de diamètre passe à travers la plaque de fil de frottement (laminage) (matrice), et le fil est formé par la pression de la plaque de fil (matrice de laminage). Le profilé en plastique de la partie filetée n'est pas coupé, la résistance est augmentée, la précision est élevée et la qualité est uniforme, elle est donc largement utilisée.
Afin de réaliser le diamètre extérieur du filetage du produit final, le diamètre d'ébauche de filetage requis est différent, car il est limité par des facteurs tels que la précision du filetage et le fait que le matériau soit revêtu ou non. Le fil de roulement (frottement) est une méthode de traitement qui utilise la déformation plastique pour former des dents de fil. Il utilise une matrice de roulement (plaque de vissage) avec le même pas et la même forme de dent que le filetage à traiter, tout en extrudant l'ébauche de vis cylindrique, en faisant tourner l'ébauche de vis et enfin en transférant la forme de la dent sur la matrice de roulement à la Sur la vis vide, le fil est formé. Le point commun du traitement du filetage par roulement (frottement) est que le nombre de tours de roulement n'a pas besoin d'être trop élevé. Si c'est trop, l'efficacité sera faible et la surface des dents du filetage provoquera facilement une séparation ou une boucle aléatoire. Au contraire, si le nombre de tours est trop petit, le diamètre du filetage est facilement ovalisé et la pression au stade initial du laminage augmente anormalement, ce qui réduit la durée de vie de la filière.
Défauts courants des filetages roulés : fissures ou rayures sur la surface de la partie filetée ; boucles aléatoires; l'arrondi de la partie filetée. Si ces défauts se produisent en grand nombre, ils seront découverts lors de l'étape de traitement. Si le nombre d'occurrences est faible, le processus de production ne remarque pas ces défauts et circule ensuite vers les utilisateurs, causant des problèmes. Par conséquent, les problèmes clés des conditions de traitement doivent être résumés et ces facteurs clés doivent être contrôlés dans le processus de production.
7. Traitement thermique
Les éléments de fixation à haute résistance doivent être trempés et revenus conformément aux exigences techniques. Le but du traitement thermique et du revenu est d'améliorer les propriétés mécaniques globales des fixations pour atteindre la valeur de résistance à la traction et le rapport de rendement spécifiés du produit. Le processus de traitement thermique a un impact crucial sur les fixations à haute résistance, en particulier sur leur qualité intrinsèque. Par conséquent, afin de produire des fixations à haute résistance de haute qualité, une technologie et un équipement de traitement thermique avancés doivent être disponibles. En raison du grand volume de production et du faible prix des boulons à haute résistance, et la partie filetée est une structure relativement fine et relativement précise, l'équipement de traitement thermique doit avoir une grande capacité de production, un degré élevé d'automatisation et un bon traitement thermique qualité.
Depuis les années 1990, la chaîne de production de traitement thermique continu avec une atmosphère protectrice a dominé, et le type à fond de choc et le four à bande en treillis sont particulièrement adaptés au traitement thermique et à la trempe des fixations de petite et moyenne taille. En plus des bonnes performances d'étanchéité du four, la ligne de trempe et de revenu dispose également d'un contrôle informatique avancé de l'atmosphère, de la température et des paramètres de processus, d'une alarme de panne d'équipement et de fonctions d'affichage. Les fixations à haute résistance sont automatiquement contrôlées et actionnées de l'alimentation-nettoyage-chauffage-trempe-nettoyage-trempe-coloration hors ligne, ce qui garantit efficacement la qualité du traitement thermique. La décarburation du filetage entraînera le déclenchement de la fixation avant que la résistance requise par les propriétés mécaniques ne soit atteinte, ce qui entraînera la défaillance de la fixation filetée et raccourcira la durée de vie. En raison de la décarburation de la matière première, si le recuit est inapproprié, la couche décarburée de la matière première sera approfondie. Dans le processus de traitement thermique de trempe et de revenu, du gaz oxydant est généralement amené de l'extérieur du four. La rouille du fil à barres ou le résidu à la surface du fil machine après l'étirage à froid se décomposera également après avoir été chauffé dans le four, et certains gaz oxydants seront générés par la réaction. Par exemple, la rouille superficielle du fil d'acier, composée de carbonate et d'hydroxyde de fer, sera décomposée en CO2 et H2O après chauffage, aggravant ainsi la décarburation. Des études ont montré que le degré de décarburation de l'acier allié à carbone moyen est plus grave que celui de l'acier au carbone, et la température de décarburation la plus rapide se situe entre 700-800 degrés Celsius. Parce que les attaches à la surface du fil d'acier se décomposent et synthétisent très rapidement du CO2 et du H2O dans certaines conditions, si le gaz du four du four à tapis à mailles continues n'est pas correctement contrôlé, la décarburation de la vis sera trop mauvaise. Lorsque les fixations à haute résistance sont formées par frappe à froid, les matières premières et la couche décarburée recuite non seulement existent toujours, mais sont également extrudées vers le haut du filetage. Pour la surface de la fixation qui doit être trempée, la dureté requise ne peut pas être obtenue. Les propriétés mécaniques (en particulier la solidité et la résistance à l'usure) sont réduites.
De plus, la surface du fil d'acier est décarburée, la couche de surface et la structure interne ont des coefficients de dilatation différents et des fissures de surface peuvent se produire lors de la trempe. Pour cette raison, lors de la trempe et du chauffage, le dessus du fil doit être protégé de la décarburation, les fixations dont les matières premières ont été décarburées doivent être correctement carbonisées et les avantages de l'atmosphère protectrice dans le four à bande à mailles doivent être ajustés à la pièces d'origine revêtues de carbone. La teneur en carbone est fondamentalement la même afin que les fixations décarburées puissent être lentement restaurées à la teneur en carbone d'origine. Le potentiel carbone est de préférence fixé à 0,42 % -0,48 % . , afin d'éviter les gros grains et d'affecter les propriétés mécaniques. Les problèmes de qualité qui peuvent survenir lors du processus de trempe et de revenu des fixations comprennent principalement une dureté insuffisante à l'état trempé; dureté inégale à l'état trempé; déformation de trempe excessive; fissuration par trempe. De tels problèmes sur le terrain sont souvent liés aux matières premières, au chauffage de trempe et au refroidissement de trempe. La formulation correcte du processus de traitement thermique et la standardisation du processus de production peuvent souvent éviter de tels accidents de qualité.
