高力ボルト製造工程
高力ボルトの加工技術は次のとおりです。熱間圧延線材-（冷間引抜）-球状化（軟化）焼鈍-機械的スケール除去-酸洗い-冷間引抜き-冷間鍛造-ねじ加工-熱処理-検査
1.鋼の設計
ファスナーの性能はその材料と密接に関係しているため、ファスナーの製造では、ファスナーの材料を正しく選択することが重要です。 材料の選択が不適切または誤っていると、性能が要件を満たさなかったり、耐用年数が短くなったり、事故や加工上の問題が発生したりして、製造コストが高くなる可能性があります。 したがって、ファスナーの材料の選択は非常に重要なリンクです。 冷間圧造鋼は、冷間圧造成形工程で製造された互換性の高いファスナー用鋼です。 常温で金属プラスチック加工を施しているため、各部の変形量が大きく、変形速度が速い。 したがって、冷間圧造鋼原料の性能要件は非常に厳しいものです。
GB /T6478-2001「冷間圧造および冷間押出鋼の技術的条件」GB/T699-1999「高品質炭素構造用鋼」と組み合わせた長期的な生産慣行とユーザー調査に基づくおよびターゲットJISG3507-1991「冷間圧造」「鋼用炭素鋼線材」の特性、グレード8.8およびグレード9.8のボルトとねじの材料要件を例にとり、さまざまな化学元素の測定。 C含有量が高すぎると、冷間成形性能が低下します。 低すぎると、部品の機械的特性を満たすことができないため、0。25パーセント-0。55パーセントに設定されます。 Mnは鋼の透磁率を向上させることができますが、添加しすぎるとマトリックス構造が強化され、冷間成形性能に影響を及ぼします。 焼入れ焼入れするとオーステナイト粒の成長が促進される傾向があるため、国際的に適切に改善する必要があります。 0.45パーセント-0。80パーセントです。 Siはフェライトを強化し、冷間成形性を低下させる可能性があります。 SPは不純物元素であり、その存在により粒界に沿って偏析が生じ、粒界が脆化し、鋼の機械的性質が損なわれます。 可能な限り減らす必要があります。 B.ホウ素は鋼の透磁率を大幅に改善する効果がありますが、鋼の脆性も増加させるため、ホウ素含有量の最大値は0.005パーセントです。 過剰なホウ素含有量は、優れた包括的な機械的特性を必要とするボルト、ねじ、スタッドなどのワークピースには非常に不利です。
2.球状化（軟化）焼鈍
皿頭ねじと六角穴付きボルトが冷間圧造プロセスで製造される場合、鋼の元の構造が冷間圧造プロセスの成形能力に直接影響します。 冷間圧造の過程で、局所領域の塑性変形は60パーセント-80パーセントに達する可能性があるため、鋼は良好な塑性を備えている必要があります。 鋼の化学組成が一定である場合、金属組織は可塑性を決定する重要な要素です。 粗い薄片状パーライトは冷間圧造を助長しないが、微細な球状パーライトは鋼の塑性変形能力を大幅に改善できると一般に考えられている。 中炭素鋼および高強度ファスナーを多く含む中炭素合金鋼では、冷間圧造の前に球状化（軟化）焼鈍を行い、均一で微細な球状化パーライトを得て、実際の生産ニーズに適合させます。
中炭素鋼線材の軟化焼鈍の場合、加熱温度を鋼の臨界点の上下に保ち、加熱温度を高くしすぎないようにしてください。そうしないと、三次セメンタイトが粒界に沿って析出し、低温になります。ヘディングクラッキング。 中炭素合金鋼の線材は、等温球状化によって焼きなましされます。 AC1プラス（20-30パーセント）で加熱した後、炉はAr1よりわずかに低く冷却されます。温度は等温期間で約700℃になり、次に炉は約500℃に冷却されます。冷却。 鋼の金属組織は粗いものから細かいものへ、フレークから球状へと変化し、冷間圧造の割れ速度は大幅に減少します。 35 \ 45 \ ML35\SWRCH35K鋼の軟化焼鈍温度の一般的な領域は摂氏715-735度です。 一方、SCM435 \ 40Cr \ SCR435鋼の球状化焼鈍加熱温度の一般的な面積は摂氏740-770度であり、等温温度は摂氏680-700度です。
三、剥離とスケール除去
冷間圧造鋼線材から酸化鉄板を取り除くプロセスは、剥離とスケール除去です。 機械的スケール除去と化学的酸洗いの2つの方法があります。 線材の化学的酸洗いプロセスを機械的スケール除去に置き換えると、生産性が向上するだけでなく、環境汚染も減少します。 このスケール除去プロセスには、曲げ方法（三角溝の丸いホイールが一般的に線材を繰り返し曲げるために使用される）、スプレーナイン方法などが含まれ、スケール除去効果は良好ですが、残留鉄スケールを除去することはできません（除去酸化鉄スケールの割合は97％））、特に酸化鉄スケールのスケールが非常に強い場合、したがって、機械的スケール除去は、鉄スケールの厚さ、構造、および応力状態の影響を受けます。 低強度ファスナーに使用される炭素鋼線材（6.8以下）
高強度ファスナー（グレード8.8以上）は、機械的スケール除去後に線材を使用してすべての酸化鉄スケールを除去し、次に化学的酸洗いプロセスを経てスケール除去を行います。 低炭素鋼線材の場合、機械的スケール除去によって残った鉄板は、製図の不均一な摩耗を引き起こす可能性があります。 線材が外気温と擦れて鉄板に粒ドラフト穴が付着すると、線材の表面に縦方向の粒痕ができます。 95％以上は、伸線プロセス中の鋼線の表面の引っかき傷が原因です。 したがって、機械的スケール除去法は高速延伸には適していません。
4.引っ張る
描画プロセスには2つの目的があります。1つは原材料のサイズを変更することです。 もう1つは、変形と強化によってファスナーの基本的な機械的特性を取得することです。 中炭素鋼の場合、中炭素合金鋼には別の目的もあります。つまり、線材を作ることです。 制御された冷却後に得られた薄片状のセメンタイトは、延伸プロセス中に可能な限り分解され、その後の球状化（軟化）焼鈍に備えて粒状のセメンタイトが得られます。 ただし、一部のメーカーは、コストを削減するために任意に図面を削減しています。 過度の還元率は線材の加工硬化傾向を高め、線材の冷間圧造性能に直接影響します。 各パスの減速比の分布が適切でない場合、伸線プロセス中に線材にねじり亀裂が発生する可能性もあります。
さらに、伸線プロセス中に潤滑が不十分な場合、冷間引抜線材に規則的な横方向の亀裂が発生する可能性もあります。 線材がダイから引き出されると同時に、線材と線引きダイの接線方向が同心ではないため、線引きダイの片側穴パターンの摩耗が悪化し、内穴が真円から外れ、ワイヤーの円周方向に不均一な伸線変形を引き起こします。 鋼線の真円度は許容範囲外であり、鋼線の断面応力は冷間圧造プロセス中に均一ではなく、冷間圧造通過率に影響を及ぼします。 線材の伸線工程において、過度の表面還元率は鋼線の表面品質を低下させ、一方、低すぎる表面還元率はフレーク状セメンタイトの破砕を助長せず、多くを得るのは困難である。可能な限り粒状のセメンタイト。 つまり、セメンタイトの球状化率が低く、鋼線の冷間圧造性能に非常に不利です。 線引き法で製造された棒材と線材の場合、部分表面還元率は10％-15％の範囲で直接制御されます。
5.冷間鍛造
通常、ボルトヘッドの成形は冷間圧造プラスチック加工を採用しています。 切断工程と比較して、金属繊維（金属線）は製品の形状に合わせて連続しており、途中で切断がないため、製品の強度、特に機械的特性が向上します。 冷間圧造成形プロセスには、切断と成形、シングルポジションシングルクリック、ダブルクリック冷間圧造、およびマルチタスク位置での自動冷間圧造が含まれます。
自動冷間圧造機は、いくつかの成形ダイでスタンピング、ヘッディング鍛造、押し出し、直径縮小などのマルチタスクプロセスを実行します。 シングルステーションまたはマルチタスクの自動冷間圧造機で使用される元のブランクの処理特性は、長さ5-6メートルのバーの材料サイズまたは線材のサイズによって決まります。 1900-2000 KGの重み、つまり処理技術の特性を備えています。 重要なのは、冷間圧造は事前に切断された単一のブランクを使用せず、自動冷間圧造機自体を使用して、バーや線材からブランクを切断し、（必要に応じて）ひっくり返します。 キャビティを押し出す前に、ブランクを成形する必要があります。 成形により、技術的要件を満たすブランクを得ることができます。 動揺、減少、および積極的な押し出しの前に、ブランクを成形する必要はありません。 ブランクがカットされた後、それは動揺および成形ステーションに送られます。 このステーションは、ブランクの品質を向上させ、次のステーションの成形力を15-17パーセント削減し、金型の寿命を延ばすことができます。また、ボルトは複数の直径を縮小して作成できます。
1.セミクローズド切削工具でブランクを切削する最も簡単な方法は、スリーブ切削工具を使用することです。 切開の角度は3度を超えてはなりません。 オープンカッティングツールを使用すると、切開の斜角が5 -7度に達する可能性があります。
2.短いサイズのブランクは、前のステーションから次の成形ステーションへの移動中に180度回転できる必要があります。これにより、自動冷間圧造機の可能性を発揮し、複雑な構造のファスナーを処理できます。部品の精度を向上させることができます。
3.各成形ステーションにはパンチリターン装置が装備され、ダイにはスリーブタイプのエジェクタ装置が装備されている必要があります。
4.フォーミングステーション（カッティングステーションを除く）の数は、通常3-4ステーションに達する必要があります（特別な場合は5つ以上）。
5.有効なサービス期間中、メインスライダーガイドレールとプロセスコンポーネントの構造により、パンチとダイの位置決め精度を確保できます。
6.材料の選択を制御するバッフルに端子リミットスイッチを取り付け、据え込み力の制御に注意を払う必要があります。 自動冷間圧造機で高強度ファスナーの製造に使用されるコールドダイヤルワイヤーの真円度は、直径の許容範囲内である必要がありますが、より正確なファスナーの鋼線の真円度は、 1/1/2に制限されます。 2直径公差の範囲内で、鋼線の直径が指定されたサイズに達しない場合、アプセットパーツまたはパーツのヘッドに亀裂が発生したり、バリが形成されたりします。 直径がプロセスに必要なサイズよりも小さい場合、ヘッドは不完全になります。 、エッジやコーナー、または厚みのある部分がはっきりしていません。 冷間圧造によって達成できる精度は、成形方法の選択と使用する手順にも関係しています。
さらに、使用する装置の構造特性、プロセス特性とその状態、工具と金型の精度、寿命、摩耗の程度にも依存します。 冷間圧造成形および押出成形に使用される高合金鋼の場合、超硬合金金型の作業面の粗さはRa=0.2umを超えてはなりません。 このタイプの金型の作業面の粗さがRa=0。025-0.050umに達すると、寿命が最も長くなります。
6.スレッド処理
ボルトねじ山は一般的に冷間加工されており、一定の直径範囲内のねじ山ブランクがラビング（圧延）ワイヤープレート（ダイ）を通過し、ワイヤープレート（ローリングダイ）の圧力によってねじ山が形成されます。 ねじ部の塑性流線が切れず、強度が増し、精度が高く、品質が均一であるため、広く使用されています。
最終製品のねじ山の外径を作るために必要なねじ山ブランクの直径は、ねじ山の精度や材料がコーティングされているかどうかなどの要因によって制限されるため、異なります。 圧延（摩擦）ねじは、塑性変形を利用してねじ歯を形成する加工方法です。 加工するねじ山と同じピッチ・歯形のローリング（ねじ板）ダイを使用し、円筒状のスクリューブランクを押し出し、スクリューブランクを回転させ、最後にローリングダイの歯形をオンザスクリューに転写します。空白の場合、ねじ山が形成されます。 圧延（ラビング）糸加工の共通点は、圧延回転数が多すぎる必要がないことです。 多すぎると効率が悪くなり、ねじ歯の表面が分離したり、ランダムに座屈したりしやすくなります。 逆に、回転数が小さすぎると、ねじ山の直径が丸くなりやすく、圧延初期の圧力が異常に高くなり、ダイの寿命が短くなります。
ねじ山の一般的な欠陥：ねじ山部分の表面のひびや引っかき傷。 ランダムバックル; ねじ山部分の真円度から。 これらの欠陥が多数発生する場合は、処理段階で発見されます。 発生回数が少ないと、製造工程でこれらの欠陥に気づかず、ユーザーに循環してトラブルを引き起こします。 したがって、処理条件の重要な問題を要約し、これらの重要な要素を製造プロセスで制御する必要があります。
7.熱処理
高強度ファスナーは、技術要件に従って焼入れおよび焼き入れする必要があります。 熱処理と焼き戻しの目的は、ファスナーの包括的な機械的特性を改善して、製品の指定された引張強度値と降伏比を満たすことです。 熱処理プロセスは、高強度ファスナー、特にその本来の品質に決定的な影響を及ぼします。 したがって、高品質で高強度のファスナーを製造するには、高度な熱処理技術と設備が必要です。 高力ボルトは生産量が多く低価格であり、ねじ山部は比較的細かく比較的精密な構造であるため、大量生産能力、高度な自動化、良好な熱処理が求められます。品質。
1990年代以降、保護雰囲気のある連続熱処理生産ラインが主流であり、ショックボトム型とメッシュベルト炉は、中小規模のファスナーの熱処理と焼き戻しに特に適しています。 焼入れおよび焼戻しラインは、炉の優れた密閉性能に加えて、雰囲気、温度およびプロセスパラメータ、機器故障アラーム、および表示機能の高度なコンピュータ制御も備えています。 高強度ファスナーは、供給-洗浄-加熱-焼入れ-洗浄-焼き戻し-着色からオフラインまで自動的に制御および操作され、熱処理の品質を効果的に保証します。 ねじ状継手の脱炭により、機械的特性に必要な抵抗に達する前にファスナーがトリップし、ねじ状継手の故障が発生し、耐用年数が短くなります。 原料の脱炭により、焼鈍が不適切な場合、原料の脱炭層が深くなります。 焼入れ焼戻し熱処理の過程で、一般的に一部の酸化性ガスは炉の外から持ち込まれます。 冷間引抜後の棒線の錆や線材表面の残留物も、炉内で加熱すると分解し、反応により酸化ガスが発生します。 例えば、炭酸鉄と水酸化物からなる鋼線の表面錆は、加熱後にCO2とH2Oに分解され、脱炭を悪化させます。 研究によると、中炭素合金鋼の脱炭度は炭素鋼よりも深刻であり、最速の脱炭温度は摂氏700-800度の間です。 鋼線表面の付着物は、特定の条件下でCO2とH2Oを非常に迅速に分解および合成するため、連続メッシュベルト炉の炉ガスが適切に制御されていないと、スクリューの脱炭が不十分になります。 高強度ファスナーが冷間圧造によって形成される場合、原材料と焼きなましされた脱炭層はまだ存在するだけでなく、糸の上部に押し出されます。 焼入れが必要なファスナーの表面は、必要な硬度が得られません。 機械的特性（特に強度と耐摩耗性）が低下します。
また、鋼線の表面は脱炭されており、表面層と内部構造の膨張係数が異なり、焼入れ時に表面亀裂が発生する場合があります。 このため、焼入れ・加熱時には、糸の上部を脱炭から保護し、原料を脱炭したファスナーを適切に炭化し、メッシュベルト炉の保護雰囲気の利点を次のように調整する必要があります。オリジナルのカーボンコーティングパーツ。 脱炭したファスナーをゆっくりと元の炭素含有量に戻すことができるように、炭素含有量は基本的に同じです。 炭素ポテンシャルは、0.42パーセント-0.48パーセントに設定することが好ましい。 、粗い粒子を避け、機械的特性に影響を与えるように。 ファスナーの焼入れおよび焼戻しの過程で発生する可能性のある品質の問題には、主に焼入れ状態での不十分な硬度が含まれます。 焼入れ状態での不均一な硬度; 過度の焼入れ変形; 焼入れ割れ。 現場でのこのような問題は、多くの場合、原材料、焼入れ加熱、および焼入れ冷却に関連しています。 熱処理プロセスを正しく策定し、製造操作プロセスを標準化することで、このような品質事故を回避できることがよくあります。
