O processo de fabricação de parafusos de alta resistência
A tecnologia de processamento de parafusos de alta resistência é: fio-máquina laminado a quente - (estiramento a frio) - esferoidização (amolecimento) recozimento - descalcificação mecânica - decapagem - trefilação a frio - forjamento a frio - processamento de rosca - tratamento térmico - inspeção
1. Projeto de aço
Na fabricação de fixadores, a seleção correta dos materiais de fixação é uma parte importante, pois o desempenho dos fixadores está intimamente relacionado aos seus materiais. Se o material for selecionado de forma inadequada ou incorreta, o desempenho pode não atender aos requisitos, a vida útil pode ser encurtada, ou até mesmo acidentes ou dificuldades de processamento podem ocorrer e o custo de fabricação será alto. Portanto, a seleção de materiais de fixação é um elo muito importante. O aço de cabeça fria é um aço para fixadores com alta intercambialidade produzido pelo processo de conformação a frio. Por ser formado por processamento de metal plástico à temperatura ambiente, cada peça tem uma grande quantidade de deformação e uma alta velocidade de deformação. Portanto, os requisitos de desempenho das matérias-primas de aço de cabeça fria são muito rigorosos.
Com base na prática de produção de longo prazo e pesquisa do usuário, combinado com GB/T6478-2001 "Condições Técnicas para Cabeçalho a Frio e Aço de Extrusão a Frio" GB/T699-1999 "Aço Estrutural de Carbono de Alta Qualidade" e alvo JISG3507-1991 "Cold Heading" As características do "Fio-Máquina de Aço Carbono para Aço", tomando como exemplo os requisitos de material de parafusos e parafusos grau 8.8 e grau 9.8, a determinação de vários elementos químicos. Se o teor de C for muito alto, o desempenho da conformação a frio será reduzido; se for muito baixo, as propriedades mecânicas das peças não podem ser atendidas, então ele é definido em 0,25 por cento -0,55 por cento . O Mn pode melhorar a permeabilidade do aço, mas adicionar muito fortalecerá a estrutura da matriz e afetará o desempenho da conformação a frio; quando as peças são temperadas e revenidas, há uma tendência de promover o crescimento de grãos de austenita, por isso deve ser adequadamente aprimorado em base internacional. É 0,45 por cento -0,80 por cento . O Si pode fortalecer a ferrita e reduzir a conformabilidade a frio. SP é um elemento de impureza, e sua existência causará segregação ao longo do contorno de grão, resultando na fragilização do contorno de grão e danos às propriedades mecânicas do aço. Deve ser reduzido o máximo possível. B. O valor máximo do teor de boro é 0,005 por cento, porque embora o boro tenha o efeito de melhorar significativamente a permeabilidade do aço, também aumentará a fragilidade do aço. O teor excessivo de boro é muito desfavorável para peças como parafusos, parafusos e pinos que exigem boas propriedades mecânicas abrangentes.
2. Recozimento de esferoidização (amolecimento)
Quando os parafusos de cabeça escareada e os parafusos de cabeça sextavada são produzidos pelo processo de cabeamento a frio, a estrutura original do aço afetará diretamente a capacidade de conformação do processo de cabeamento a frio. No processo de encabeçamento a frio, a deformação plástica da área local pode chegar a 60 por cento -80 por cento , portanto o aço deve ter boa plasticidade. Quando a composição química do aço é constante, a estrutura metalográfica é o fator chave para determinar a plasticidade. Acredita-se geralmente que a perlita escamosa grosseira não é propícia à formação de cabeamento a frio, enquanto a perlita esférica fina pode melhorar significativamente a capacidade de deformação plástica do aço. Para aços de médio carbono e aços de liga de médio carbono com grande quantidade de fixadores de alta resistência, o recozimento por esferoidização (amolecimento) é realizado antes do cabeamento a frio, de modo a obter perlita esferoidizada uniforme e fina para melhor atender às reais necessidades de produção.
Para o recozimento de amolecimento de fio-máquina de aço de médio carbono, a temperatura de aquecimento deve ser mantida acima e abaixo do ponto crítico do aço, e a temperatura de aquecimento não deve ser muito alta, caso contrário a cementita terciária irá precipitar ao longo do contorno de grão, resultando em frio rachadura do cabeçalho. O fio-máquina de aço liga de médio carbono é recozido por esferoidização isotérmica. Após o aquecimento em AC1 mais (20-30 por cento), o forno é resfriado a um pouco mais baixo que Ar1, a temperatura é de cerca de 700 graus Celsius por um período isotérmico e, em seguida, o forno é resfriado a cerca de 500 graus Celsius e ar- resfriado. A estrutura metalográfica do aço muda de grosseira para fina, de lascada para esférica, e a taxa de craqueamento do cabeamento a frio será bastante reduzida. A área geral de temperatura de recozimento de amolecimento para aço 35\45\ML35\SWRCH35K é 715-735 graus Celsius; enquanto a área geral de temperatura de aquecimento de recozimento de esferoidização para o aço SCM435\40Cr\SCR435 é 740-770 graus Celsius, e a temperatura isotérmica é 680-700 graus Celsius.
Três, peeling e descalcificação
O processo de remoção da placa de óxido de ferro do fio-máquina de aço de cabeça fria é decapagem e descalcificação. Existem dois métodos: descalcificação mecânica e decapagem química. A substituição do processo de decapagem química do fio-máquina por descalcificação mecânica não só melhora a produtividade, mas também reduz a poluição ambiental. Este processo de descalcificação inclui o método de dobra (a roda redonda com ranhuras triangulares é comumente usada para dobrar repetidamente o fio-máquina), os métodos de spray nove, etc., o efeito de descalcificação é bom, mas a escala de ferro residual não pode ser removida (a remoção a taxa de incrustação de óxido de ferro é de 97 por cento ) ), especialmente quando a incrustação de óxido de ferro é muito forte, portanto, a desincrustação mecânica é afetada pela espessura, estrutura e estado de tensão da incrustação de ferro. Fio-máquina de aço carbono usado para fixadores de baixa resistência (menor ou igual a 6,8)
Fixadores de alta resistência (maior ou igual a grau 8.8) usam fio-máquina após a descalcificação mecânica para remover todas as incrustações de óxido de ferro e, em seguida, passam por um processo de decapagem química para descalcificar o composto. Para fio-máquina de aço de baixo carbono, a chapa de ferro deixada pela desincrustação mecânica provavelmente causará desgaste desigual do estiramento de grãos. Quando o furo de tiragem do grão adere à chapa de ferro quando o fio-máquina esfrega contra a temperatura externa, a superfície do fio-máquina produz marcas longitudinais de grão. Mais de 95% são causados por arranhões na superfície do fio de aço durante o processo de trefilação. Portanto, o método de descalcificação mecânica não é adequado para trefilação de alta velocidade.
4. Puxar
O processo de trefilação tem duas finalidades, uma é modificar o tamanho das matérias-primas; a outra é obter propriedades mecânicas básicas dos fixadores por meio de deformação e reforço. Para o aço de médio carbono, o aço de liga de médio carbono também tem outra finalidade, ou seja, fazer o fio-máquina. A cementita em flocos obtida após resfriamento controlado é rachada o máximo possível durante o processo de trefilação para se preparar para o subsequente recozimento de esferoidização (amolecimento) para obter cementita granulada. No entanto, alguns fabricantes reduzem arbitrariamente o desenho para reduzir custos. A taxa de redução excessiva aumenta a tendência de encruamento do fio-máquina, o que afeta diretamente o desempenho do cabeamento a frio do fio-máquina. Se a distribuição da relação de redução de cada passe não for adequada, também causará trincas de torção no fio-máquina durante o processo de trefilação.
Além disso, se a lubrificação não for boa durante o processo de trefilação, também pode causar trincas transversais regulares no fio-máquina trefilado a frio. A direção tangencial do fio-máquina e da matriz de trefilação não é concêntrica ao mesmo tempo em que o fio-máquina é rolado para fora da matriz, o que fará com que o desgaste do padrão de furo unilateral da matriz de trefilação se agrave, tornando o furo interno fora do círculo e causar deformação de desenho desigual na direção circunferencial do fio. A circularidade do fio de aço está fora da tolerância e a tensão da seção transversal do fio de aço não é uniforme durante o processo de cabeamento a frio, o que afeta a taxa de passagem do cabeamento a frio. Durante o processo de trefilação do fio-máquina, a taxa de redução de superfície excessiva irá deteriorar a qualidade da superfície do fio de aço, enquanto a taxa de redução de superfície muito baixa não é propícia ao esmagamento da cementita em flocos, e é difícil obter tanto cementita granulada possível. , ou seja, a taxa de esferoidização da cementita é baixa, o que é extremamente desfavorável ao desempenho de encabeçamento a frio do fio de aço. Para a barra e fio-máquina produzidos pelo método de trefilação, a taxa de redução parcial da superfície é controlada diretamente dentro da faixa de 10 por cento -15 por cento .
5. Forjamento a frio
Normalmente, a formação da cabeça do parafuso adota o processamento de plástico de cabeça fria. Em comparação com o processo de corte, a fibra metálica (fio metálico) é contínua junto com a forma do produto, não havendo corte no meio, melhorando assim a resistência do produto, principalmente as propriedades mecânicas. O processo de conformação de cabeamento a frio inclui corte e conformação, cabeçote a frio de uma única posição, cabeamento a frio de clique duplo e cabeamento a frio automático em posições multitarefa.
Uma máquina automática de estampagem a frio executa processos multitarefas, como estampagem, forjamento de cabeçalho, extrusão e redução de diâmetro em várias matrizes de conformação. As características de processamento do blank original usado pela máquina de encabeçamento a frio automática de estação única ou multitarefa são determinadas pelo tamanho do material da barra com comprimento de 5-6 metros ou pelo tamanho do fio-máquina com um peso de 1900-2000KG, ou seja, as características da tecnologia de processamento. A questão é que o cabeamento a frio não usa peças brutas simples pré-cortadas, mas usa a própria máquina automática de cabeamento a frio para cortar e rebaixar (se necessário) peças brutas de barras e fio-máquina. Antes de extrudar a cavidade, o blank deve ser moldado. Um blank que atenda aos requisitos técnicos pode ser obtido por moldagem. Antes de rebarbar, reduzir e extrusão positiva, o blank não precisa ser moldado. Depois que o blank é cortado, ele é enviado para a estação de recalcamento e modelagem. Esta estação pode melhorar a qualidade do blank, reduzir a força de conformação da próxima estação em 15-17 por cento e prolongar a vida útil do molde, e os parafusos podem ser feitos com múltiplas reduções de diâmetro.
1. A maneira mais fácil de cortar o blank com uma ferramenta de corte semi-fechada é usar uma ferramenta de corte de manga; o ângulo da incisão não deve ser superior a 3 graus; e quando uma ferramenta de corte aberta é usada, o ângulo de chanfro da incisão pode atingir 5 -7 graus.
2. O blank de tamanho curto deve ser capaz de girar 180 graus durante a transferência da estação anterior para a próxima estação de formação para que o potencial da máquina automática de encabeçamento a frio possa ser exercido, os fixadores com estruturas complexas possam ser processados e a precisão das peças pode ser melhorada.
3. Cada estação de conformação deve ser equipada com um dispositivo de retorno de punção, e a matriz deve ser equipada com um dispositivo ejetor tipo manga.
4. O número de estações de formação (excluindo estações de corte) deve atingir geralmente 3-4 estações (mais de 5 em casos especiais).
5. Durante o período de serviço efetivo, a estrutura do trilho guia deslizante principal e os componentes do processo podem garantir a precisão de posicionamento do punção e da matriz.
6. A chave fim de curso do terminal deve ser instalada no defletor que controla a seleção do material, devendo-se atentar para o controle da força de recalque. A circularidade do fio de discagem a frio usado na fabricação de fixadores de alta resistência em uma máquina automática de encabeçamento a frio deve estar dentro da faixa de tolerância de diâmetro, enquanto a circularidade dos fios de aço para fixadores mais precisos deve ser limitado a 1/1/2. 2 Dentro da faixa de tolerância do diâmetro, se o diâmetro do fio de aço não atingir o tamanho especificado, rachaduras aparecerão na peça ou cabeça da peça, ou rebarbas serão formadas. Se o diâmetro for menor que o tamanho exigido pelo processo, a cabeça ficará incompleta. , as bordas e cantos ou as partes espessas não são claras. A precisão que pode ser alcançada pelo encruamento a frio também está relacionada à seleção do método de conformação e do procedimento utilizado.
Além disso, também depende das características estruturais do equipamento utilizado, das características do processo e seu estado, da precisão da ferramenta e das matrizes, da vida útil e do grau de desgaste. Para aço de alta liga usado em conformação e extrusão a frio, a rugosidade da superfície de trabalho do molde de metal duro não deve ser maior que Ra=0.2um. Quando a rugosidade da superfície de trabalho deste tipo de molde atinge Ra=0.025-0.050um, ele tem a maior vida útil.
6. Processamento de rosca
A rosca do parafuso é geralmente trabalhada a frio para que a rosca em uma determinada faixa de diâmetro passe através da placa de arame de fricção (rolamento) (matriz), e a rosca é formada pela pressão da placa de arame (matriz de laminação). A aerodinâmica plástica da parte rosqueada não é cortada, a resistência é aumentada, a precisão é alta e a qualidade é uniforme, por isso é amplamente utilizada.
Para fazer o diâmetro externo da rosca do produto final, o diâmetro da rosca necessária é diferente, pois é limitado por fatores como a precisão da rosca e se o material é revestido ou não. A rosca rolante (fricção) é um método de processamento que usa a deformação plástica para formar os dentes da rosca. Ele usa uma matriz rolante (placa de aparafusamento) com o mesmo passo e formato de dente que a rosca a ser processada, enquanto extrusa a peça em bruto cilíndrica do parafuso, girando a peça em bruto do parafuso e, finalmente, transferindo a forma do dente na matriz de rolamento para o parafuso. em branco, a rosca é formada. O ponto comum do processamento de roscas de laminação (fricção) é que o número de revoluções de laminação não precisa ser muito grande. Se for muito, a eficiência será baixa e a superfície dos dentes da rosca causará facilmente separação ou uma fivela aleatória. Pelo contrário, se o número de revoluções for muito pequeno, o diâmetro da rosca é fácil de sair do círculo, e a pressão no estágio inicial de laminação aumenta de forma anormal, resultando em uma redução da vida útil da matriz.
Defeitos comuns de roscas laminadas: rachaduras ou arranhões na superfície da peça rosqueada; fivelas aleatórias; fora do arredondamento da parte rosqueada. Se esses defeitos ocorrerem em grande número, eles serão descobertos durante o estágio de processamento. Se o número de ocorrências for pequeno, o processo produtivo não percebe esses defeitos e então circula para os usuários, causando problemas. Portanto, as questões-chave das condições de processamento devem ser resumidas e esses fatores-chave devem ser controlados no processo de produção.
7. Tratamento térmico
Os fixadores de alta resistência devem ser temperados e revenidos de acordo com os requisitos técnicos. O objetivo do tratamento térmico e revenimento é melhorar as propriedades mecânicas abrangentes dos fixadores para atender ao valor de resistência à tração especificado e à taxa de rendimento do produto. O processo de tratamento térmico tem um impacto crucial em fixadores de alta resistência, especialmente em sua qualidade intrínseca. Portanto, para produzir fixadores de alta qualidade e alta resistência, tecnologia e equipamentos avançados de tratamento térmico devem estar disponíveis. Devido ao grande volume de produção e baixo preço dos parafusos de alta resistência, e a parte rosqueada é uma estrutura relativamente fina e relativamente precisa, o equipamento de tratamento térmico deve ter uma grande capacidade de produção, alto grau de automação e bom tratamento térmico qualidade.
Desde a década de 1990, a linha de produção de tratamento térmico contínuo com atmosfera protetora dominou, e o tipo de fundo de choque e o forno de esteira de malha são especialmente adequados para tratamento térmico e revenimento de fixadores de pequeno e médio porte. Além do bom desempenho de vedação do forno, a linha de têmpera e revenimento também possui controle avançado por computador da atmosfera, temperatura e parâmetros de processo, alarme de falha de equipamento e funções de exibição. Os fixadores de alta resistência são controlados e operados automaticamente desde alimentação-limpeza-aquecimento-têmpera-limpeza-revenimento-coloração até offline, o que garante efetivamente a qualidade do tratamento térmico. A descarbonetação da rosca fará com que o fixador desarme antes que a resistência exigida pelas propriedades mecânicas seja atingida, o que causará a falha do fixador roscado e encurtará a vida útil. Devido à descarbonetação da matéria-prima, se o recozimento for inadequado, a camada descarbonetada da matéria-prima será aprofundada. No processo de tratamento térmico de têmpera e revenimento, algum gás oxidante é geralmente trazido de fora do forno. A ferrugem do fio em barra ou o resíduo na superfície do fio-máquina após a trefilação a frio também se decompõe após ser aquecido no forno, e alguns gases oxidantes serão gerados pela reação. Por exemplo, a ferrugem superficial do fio de aço, que é composta de carbonato e hidróxido de ferro, será decomposta em CO2 e H2O após o aquecimento, agravando a descarbonetação. Estudos mostraram que o grau de descarbonetação do aço de liga de carbono médio é mais grave do que o do aço carbono, e a temperatura de descarbonetação mais rápida está entre 700-800 graus Celsius. Como os anexos na superfície do fio de aço decompõem e sintetizam CO2 e H2O muito rapidamente sob certas condições, se o gás do forno do forno de esteira de malha contínua não for adequadamente controlado, a descarbonetação do parafuso será muito ruim. Quando os fixadores de alta resistência são formados por cabeamento a frio, as matérias-primas e a camada descarbonetada recozida não apenas permanecem, mas também são extrudadas no topo da rosca. Para a superfície do fixador que precisa ser temperada, a dureza necessária não pode ser obtida. As propriedades mecânicas (especialmente força e resistência ao desgaste) são reduzidas.
Além disso, a superfície do fio de aço é descarbonetada, a camada superficial e a estrutura interna apresentam diferentes coeficientes de expansão, e trincas superficiais podem ocorrer durante a têmpera. Por esta razão, durante a têmpera e aquecimento, a parte superior da rosca deve ser protegida da descarbonetação, os fixadores cujas matérias-primas foram descarbonizadas devem ser devidamente carbonizados e as vantagens da atmosfera protetora no forno de tela de malha devem ser ajustadas às peças originais revestidas de carbono. O teor de carbono é basicamente o mesmo para que os fixadores descarbonetados possam ser restaurados lentamente ao teor de carbono original. O potencial de carbono é preferencialmente fixado em 0,42 por cento -0,48 por cento . , de modo a evitar grãos grossos e afetar as propriedades mecânicas. Os problemas de qualidade que podem ocorrer no processo de têmpera e revenimento de fixadores incluem principalmente dureza insuficiente no estado temperado; dureza irregular no estado temperado; deformação de têmpera excessiva; extinguindo rachaduras. Tais problemas no campo geralmente estão relacionados a matérias-primas, aquecimento de têmpera e resfriamento de têmpera. A formulação correta do processo de tratamento térmico e a padronização do processo de operação de produção podem muitas vezes evitar esses acidentes de qualidade.
