Processus de fabrication de boulons à haute résistance

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 de la structure en acier

Dans la fabrication des fixations, la sélection correcte des matériaux de fixation est un maillon important, car la performance des fixations est étroitement liée à ses matériaux. Si le matériau n'est pas sélectionné correctement ou correctement, les performances peuvent ne pas répondre aux exigences, la durée de vie peut être raccourcie, des accidents peuvent se produire ou le traitement est difficile, et le coût de fabrication peut être élevé. Par conséquent, la sélection des matériaux de fixation est un maillon très important. L'acier de frappe à froid est un acier de fixation hautement interchangeable produit par un procédé de formage à froid. Parce que le métal est traité plastiquement et formé à température ambiante, chaque pièce a une grande quantité de déformation et la vitesse de déformation est également rapide. 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 avec 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 l'objectif de JISG3507-1991 "Cold Heading" Les caractéristiques des fils 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, déterminent divers éléments chimiques. Si la teneur en C est trop élevée, les performances de formage à froid diminueront ; s'il est trop faible, les exigences de performances mécaniques des pièces ne peuvent pas être satisfaites, il est donc fixé à 00,25 % {{10}}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 ; il a tendance à favoriser la croissance des grains d'austénite lors du processus de trempe et de revenu des pièces, et il devrait être augmenté de manière appropriée au niveau international. 00,45 % -00,80 % . Si peut renforcer la ferrite et favoriser le déclin des performances de formage à froid. La réduction de l'allongement du matériau a été déterminée comme étant inférieure ou égale à {{20}},30 % Si. Le SP est un élément d'impureté, leur existence se séparera le long du joint de grain, provoquera une fragilisation du joint de grain et endommagera les propriétés mécaniques de l'acier. Il doit être réduit au maximum. P Inférieur ou égal à 0,030 % , S Inférieur ou égal à 0,035 % . B. La teneur maximale en bore est de 0,005 %, car bien que le bore puisse améliorer considérablement la perméabilité de l'acier, il augmentera également la fragilité de l'acier.

2. Recuit de sphéroïdisation (adoucissement)

Lorsque la frappe à froid produit des vis à tête fraisée et des boulons à tête à six pans creux, la structure d'origine de l'acier affecte directement la capacité de formage pendant la frappe à froid. La déformation plastique locale dans le processus de frappe à froid peut atteindre 60 % -80 % . Pour cela, l'acier doit 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 épaisse n'est pas propice à la frappe à froid, tandis que la perlite sphérique fine peut améliorer considérablement la capacité de déformation plastique de l'acier. Pour l'acier à moyenne teneur en carbone et l'acier allié à moyenne teneur en carbone avec de grandes quantités de fixations à haute résistance, un recuit de sphéroïdisation (adoucissement) est effectué avant la frappe à froid pour obtenir une perlite sphéroïdisée uniforme et fine, qui peut mieux répondre aux besoins de production réels. Pour le recuit d'adoucissement du fil machine en acier au carbone moyen, la température de chauffage est généralement choisie aux points critiques supérieur et inférieur de l'acier. La température de chauffage n'est généralement pas trop élevée. Sinon, la cémentite tertiaire précipitera le long de la limite des grains, provoquant une fissuration à froid. Le fil machine en acier allié au carbone moyen adopte un recuit de sphéroïdisation isotherme. Une fois que AC1 plus (20-30 %) est chauffé, le four est refroidi légèrement en dessous de Ar1, la température est maintenue à environ 700 degrés Celsius pendant un certain temps, puis le four est refroidi à environ 500 degrés Celsius et refroidi par air. La structure métallographique de l'acier passe de grossière à fine, de tôle à sphérique, et le taux de fissuration à froid sera fortement réduit. La température de recuit d'adoucissement de l'acier 3545ML35SWRCH35K est généralement de 715-735 degrés Celsius ; tandis que la température de recuit de sphéroïdisation de l'acier SCM43540CrSCR435 est généralement de 740-770 degrés Celsius, et la température isotherme est de 680-700 degrés Celsius.

3. Épluchage et détartrage

Le processus d'élimination du tartre de fer du fil machine en acier frappé à froid est en train de décoller le tartre. Il existe deux méthodes : le dérouillage 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 une méthode de pliage (généralement en utilisant une roue ronde avec une rainure triangulaire pour plier le fil à plusieurs reprises), la pulvérisation de neuf méthodes, etc. L'effet de détartrage est meilleur, mais le tartre de fer résiduel ne peut pas être éliminé (le taux d'élimination de l'oxyde l'échelle est de 97 pour cent)), en particulier lorsque l'adhérence de l'échelle est forte. Par conséquent, l'élimination mécanique de la rouille est affectée par l'épaisseur, la structure et l'état de contrainte de la tôle de fer. Fil d'acier au carbone pour fixations à faible résistance ( Inférieur ou égal à 6,8). Une fois que les fixations à haute résistance (supérieure ou égale à 8,8) sont dérouillées mécaniquement, le tartre est complètement éliminé avec des tiges métalliques, puis la rouille est aggravée par un processus de décapage chimique. Pour le fil machine en acier doux, la calamine laissée par le détartrage mécanique est susceptible de provoquer une usure inégale du tirant d'eau. Lorsque le fil de fil d'acier frotte contre la température extérieure pour faire adhérer le trou traversant du grain à la tôle de fer, des traces longitudinales de grain sont produites sur la surface du fil de fil d'acier. Lorsque le fil machine est un boulon à bride à frappe à froid ou une vis à tête cylindrique, plus de 95 % des microfissures sur la tête sont causées par des rayures sur la surface du fil machine pendant le processus d'étirage. donc,

4. Dessin

Le processus de dessin a deux objectifs. L'une consiste à modifier la taille de la matière première ; l'autre est d'obtenir les propriétés mécaniques de base de la fixation par renforcement à la déformation. Pour les aciers moyennement carbonés et les aciers moyennement carbonés alliés, il existe un autre objectif qui est de craqueler au maximum la cémentite feuilletée obtenue après refroidissement contrôlé du fil lors du tréfilage, afin de préparer la sphéroïdisation ultérieure (adoucissement ) recuit. cémentite granuleuse. Cependant, afin de réduire les coûts, certains fabricants réduisent les dessins sans autorisation. Pour la passe, la réduction excessive de la surface 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 entraînera également une torsion du fil machine pendant le processus d'étirage. Les fissures réparties longitudinalement le long du fil machine avec une certaine période sont exposées pendant le processus de frappe à froid du fil machine. De plus, si la lubrification n'est pas bonne pendant le processus d'étirage, cela provoquera également des fissures transversales régulières dans le fil machine étiré à froid. La direction tangente de la matrice d'enroulement de sortie de fil n'est pas concentrique avec la matrice de tréfilage, ce qui augmentera l'usure du trou unilatéral de la matrice de tréfilage, rendra le trou intérieur non rond et entraînera une déformation inégale du tréfilage. la direction circonférentielle du fil. L'arrondi du fil d'acier est trop faible et la force sur la section transversale du fil d'acier est inégale pendant le processus de frappe à froid, ce qui affecte le taux qualifié de frappe à froid. Pendant le processus de tréfilage, un taux de réduction de surface trop important aggravera la qualité de surface du fil d'acier, tandis qu'un taux de réduction de surface trop faible n'est pas propice à l'écrasement de la cémentite feuilletée, et il est difficile d'obtenir autant de cémentite granulaire que possible. 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 les barres et fils machine produits par tréfilage, le taux de réduction de surface locale est directement contrôlé dans la plage de 10 % -15 % . Cependant, un taux de réduction de surface trop faible n'est pas propice au concassage de la cémentite feuilletée, et il est difficile d'obtenir autant de 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 les barres et fils machine produits par tréfilage, le taux de réduction de surface locale est directement contrôlé dans la plage de 10 % -15 % . Cependant, un taux de réduction de surface trop faible n'est pas propice au concassage de la cémentite feuilletée, et il est difficile d'obtenir autant de 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 les barres et les fils machine produits par tréfilage, le taux de réduction de surface locale est directement contrôlé dans la plage de 10 % -15 % .

5. Forgeage à froid

Habituellement, la tête de boulon est usinée à partir de plastique de frappe à froid. Par rapport au processus de coupe, la fibre métallique (fil) est continue le long de la forme du produit sans coupe au milieu, ce qui améliore la résistance du produit, en particulier les propriétés mécaniques. Le processus de frappe à froid comprend le formage par découpe, la frappe à froid à un seul clic, la frappe à froid à double clic et la frappe à froid automatique multitâche. Les machines de frappe à froid automatiques effectuent des processus multitâches tels que l'emboutissage, le refoulement, l'extrusion et la réduction dans plusieurs matrices de formage. Les caractéristiques de traitement des matières premières utilisées dans les machines de frappe à froid automatiques à une ou plusieurs stations sont déterminées par la taille des barres d'une longueur de 5-6 mètres ou des fils d'un poids de 5-6 mètres. 1900-2000KG, c'est-à-dire les caractéristiques de la technologie de traitement. La frappe à froid n'utilise pas d'ébauches monobloc prédécoupées, mais utilise la machine automatique de frappe à froid elle-même pour couper et refouler les ébauches de la barre (si nécessaire), et les fils machine. Avant l'extrusion de la cavité, l'ébauche doit être mise en forme. Grâce à la mise en forme, une ébauche qui répond aux exigences du processus peut être obtenue. La billette n'a pas besoin d'être mise en forme avant le refoulement, la réduction de diamètre et l'extrusion vers l'avant. Une fois le flan coupé, il est envoyé au poste de refoulement. 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. Les boulons peuvent être fabriqués en plusieurs réductions de diamètre. 1. Utilisez un couteau semi-fermé pour couper le flan. Le moyen le plus simple consiste à utiliser un cutter à douille; l'angle de coupe ne doit pas être supérieur à 3 degrés; lors de l'utilisation d'une fraise ouverte, l'angle de biseau de la coupe peut atteindre 5-7 degrés. 2. Lorsque le matériau court est transféré de la station précédente à la station de formage suivante, il doit pouvoir pivoter de 180 degrés, afin d'exercer le potentiel de la machine de frappe à froid automatique, de traiter les fixations avec des structures complexes et d'améliorer la précision. de pièces. 3. Chaque poste de formage doit être équipé d'un éjecteur de poinçon et le moule doit être équipé d'un éjecteur de manchon. 4. Les stations de formage (hors stations de découpe) doivent généralement atteindre 3-4 stations (plus de 5 stations dans des cas particuliers). 5. Pendant la période d'utilisation effective, la structure du rail de guidage du curseur principal et les composants du processus peuvent assurer la précision de positionnement du poinçon et de la matrice. 6. Des interrupteurs de fin de course doivent être installés sur le déflecteur pour contrôler la sélection des matériaux, et une attention particulière doit être portée au contrôle de la force de refoulement. L'ovalisation du fil étiré à froid utilisé pour les fixations à haute résistance sur les machines de frappe à froid automatiques doit se situer dans la plage de tolérance de diamètre, tandis que l'ovalisation des fils machine utilisés pour des fixations plus précises doit se situer dans la plage de tolérance de diamètre plage de tolérance. Il doit être limité dans la plage de tolérance de 1/2 diamètre, si le diamètre du fil n'atteint pas la taille spécifiée, des fissures ou des bavures apparaîtront sur la tête refoulée ou partielle. Si le diamètre est inférieur à la taille requise par le processus, la tête sera incomplète et les bords et les coins ou les parties gonflées ne seront pas clairs. La précision que peut atteindre la frappe à froid est également liée au choix de la méthode de formage et au procédé utilisé. En outre, cela dépend également des caractéristiques structurelles, des caractéristiques du processus et de l'état de l'équipement utilisé, de la précision, de la durée de vie et du degré d'usure du moule. Pour l'acier fortement allié pour la frappe 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, la durée de vie est la plus élevée.

6. Traitement du fil

Les filetages de boulons sont généralement traités à froid, de sorte que l'ébauche de filetage dans une certaine plage de diamètre est roulée (roulée) à travers la plaque de fil (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, ce qui augmente la résistance, la haute précision et la qualité uniforme, il est donc largement utilisé. 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 roulant (roulement) fait référence à une méthode de traitement qui utilise une déformation plastique pour former des dents de fil. Il utilise des filières de laminage avec le même pas et la même forme de dent que le filetage à usiner. Il fait tourner l'ébauche de vis tout en extrudant l'ébauche de vis cylindrique et transfère enfin le profil de la dent sur la matrice de laminage à l'ébauche de vis pour former des filetages. Le point commun du traitement du fil de roulement (frottement) est que le nombre de tours de roulement n'a pas besoin de trop. S'il y en a trop, l'efficacité sera faible et la surface du fil est facile à séparer ou à boucler de manière aléatoire. Au contraire, si le nombre de tours est trop faible, le diamètre du filet risque d'être ovalisé, et la pression initiale de laminage est anormalement augmentée, ce qui raccourcira la durée de vie de la filière. Défauts courants des fils roulés : fissures ou rayures sur la surface du fil ; flambage aléatoire ; faux-rond du fil. Si ces défauts se produisent en grand nombre, ils seront détectés lors de la phase de traitement. Si le nombre d'occurrences est faible, ces défauts seront transmis aux utilisateurs par inadvertance pendant le processus de production, causant des problèmes. Par conséquent, les problèmes clés des conditions de traitement doivent être résumés et ces facteurs clés doivent être contrôlés pendant le processus de production.

7. Traitement thermique

Les éléments de fixation à haute résistance doivent être trempés et revenus conformément aux exigences techniques. Le traitement thermique et le revenu visent à améliorer les propriétés mécaniques globales des fixations pour répondre à la valeur de résistance à la traction et au rapport de rendement spécifiés du produit. Le processus de traitement thermique a une influence cruciale sur les fixations à haute résistance, en particulier sur leur qualité interne. Par conséquent, pour produire des fixations à haute résistance de haute qualité, une technologie et un équipement de traitement thermique avancés sont nécessaires. En raison du grand volume de production et du faible prix des boulons à haute résistance, la structure de la partie filetée est relativement fine et précise, de sorte que l'équipement de traitement thermique doit avoir une grande capacité de production, un degré élevé d'automatisation et un traitement thermique de bonne qualité. . Depuis les années 1990, les lignes de traitement thermique continu sous atmosphère protectrice ont dominé. Le four à bande à mailles à fond secouant est particulièrement adapté au traitement thermique et à la trempe des attaches 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 avancé par micro-ordinateur de l'atmosphère, de la température et des paramètres de processus, ainsi que des fonctions d'alarme et d'affichage en cas de défaillance de l'équipement. Les fixations à haute résistance sont entièrement contrôlées automatiquement du chargement-nettoyage-chauffage-trempe-nettoyage-revenu-coloration hors ligne, ce qui garantit efficacement la qualité du traitement thermique. La décarburation du filetage peut faire sauter la fixation en premier lorsque la résistance requise par les propriétés mécaniques n'est pas atteinte, ce qui entraînera la défaillance de la fixation filetée et réduira la durée de vie. En raison de la décarburation de la matière première, si le recuit n'est pas correct, la couche de décarburation de la matière première s'approfondira. Lors du traitement thermique de trempe et de revenu, certains gaz oxydants sont généralement amenés de l'extérieur du four. La rouille du fil d'acier de la tige ou les résidus à la surface du fil machine après étirage à froid se décomposeront également après chauffage dans le four et la réaction générera des gaz oxydants. Par exemple, la rouille à la surface du fil d'acier est composée de carbonate de fer et d'hydroxyde de fer, qui seront décomposés en CO2 et H2O après chauffage, ce qui intensifiera la décarburation. Des études ont montré que le degré de décarburation de l'acier allié à moyenne teneur en carbone 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. Étant donné que la fixation à la surface du fil d'acier se décomposera rapidement et synthétisera du CO2 et du H2O dans certaines conditions, si le gaz du four à bande à mailles continues n'est pas correctement contrôlé, cela entraînera également une décarburation excessive de la vis. Lorsque les fixations à haute résistance sont frappées à froid, la couche décarburée de la matière première et du recuit non seulement reste, mais est également extrudée vers le haut du filetage. Pour la surface de la fixation qui doit être trempée, la dureté requise ne peut pas être atteinte. Les propriétés mécaniques (en particulier la solidité et la résistance à l'usure) sont réduites. De plus, la surface du fil d'acier a été décarburée et les coefficients de dilatation de la couche de surface et de la structure interne sont différents et des fissures de surface peuvent apparaître lors de la trempe. Pour cette raison, il est nécessaire de protéger le dessus du fil de la décarburation lors de la trempe et du chauffage, et de carboniser correctement les fixations dont les matières premières ont été décarburées, de manière à ajuster les avantages de l'atmosphère protectrice dans le four à bande grillagée à le niveau d'origine. Pièces revêtues de carbone. La teneur en carbone est fondamentalement la même, de sorte que les fixations décarburées reviennent lentement à la teneur en carbone d'origine. Le potentiel carbone a été fixé à 0,42 % -0,48 % . La température de revêtement de carbone est la même que celle de la trempe et ne peut pas être réalisée à haute température. , afin de ne pas affecter les propriétés mécaniques dues aux gros grains. 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. Ces problèmes sur site sont souvent liés aux matières premières, au chauffage de trempe et au refroidissement de trempe. Formuler correctement le processus de traitement thermique et normaliser le processus d'opération de production peut souvent éviter l'apparition de tels accidents de qualité.

8.Conclusion

En résumé, les facteurs de processus affectant la qualité des fixations à haute résistance comprennent la conception de l'acier, le recuit de sphéroïdisation, le pelage et l'élimination de la rouille, l'étirage, la frappe à froid, le traitement du filetage, le traitement thermique, etc., et parfois c'est la superposition de divers facteurs. . . Nous savons que les défauts de fixation sont causés par des fluctuations des caractéristiques de qualité des produits. Ce n'est qu'en saisissant avec précision les facteurs technologiques dans le processus de fabrication du produit et en générant une énorme force motrice pour l'amélioration continue de la qualité que nous pouvons obtenir plus de profits et une plus grande compétitivité grâce à l'amélioration continue de la qualité !