CN103114180A - 高精度冷镦成品丝处理工艺及设备 - Google Patents

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徐小红
徐顺庆
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Abstract

本发明公开了一种高精度冷镦成品丝处理工艺，具有的工艺步骤为：①将成品丝放入球化退火炉内进行球化退火；②成品丝球化退火后进行检验，合格的成品丝进行时效处理；③将时效处理后的成品丝放到处理池内进行表面处理，工艺步骤a，在酸洗池内进行三道酸洗，b，在水洗池内进行水洗，c，在草酸池内进行草酸洗，d，在磷化池内进行磷化，e，在皂化池内进行皂化，④干燥。经本发明处理的冷镦成品丝具有球化率高、脱碳率低及润滑易用的优点，可生产难度大、结构复杂的冷镦制品，制品质量好，可防止制品冷镦过程中开裂及大幅提高模具使用寿命。同时本发明还公开了一种实施高精度冷镦成品丝处理工艺的设备。

Description

高精度冷镦成品丝处理工艺及设备
技术领域
本发明涉及一种冷镦成品丝处理工艺及设备。
背景技术
冷镦成品丝可在冷镦设备上直接用来镦制出各种杆类零件，零件精度高、互换性强，特别是生产效率高、成本低，可大幅减轻工人劳动强度，在标准件生产、汽摩配零件生产中得到广泛应用。其中冷镦成品丝的本身质量是首要关键，只有高质量的冷镦成品丝（如金相组织细密、表面润滑）才能生产出难度大、结构复杂的冷镦制品，才能保证制品质量好，不然在制品冷镦过程中容易出现开裂，不能成型结构复杂制品，另外模具的使用寿命也会大受影响。
发明内容
鉴于目前公知技术存在的问题，本发明要解决的技术问题是在于提供一种经处理的冷镦成品丝具有球化率高、脱碳率低及润滑易用优点的高精度冷镦成品丝处理工艺。
本发明通过以下技术方案实施的：
高精度冷镦成品丝处理工艺，其特征在于：具有的工艺步骤为： ①将成品丝放入球化退火炉内进行球化退火，工艺步骤a，炉膛内加氮气，加氮气量与炉膛容腔体积比大于5:1，b，对于中碳、高碳冷镦成品丝材料，炉膛温度加热到550oC-600oC后开始加入甲醇裂化物【CO】和【H】，甲醇裂化炉的甲醇添加量控制在30ml/min以上，c，炉膛温度加热到750oC-850oC，升温时间控制在2.5-3小时，d，恒温时间5-6小时后开始降温，降温速度控制在8 oC-10 oC /小时，当温度降到650oC时停止添加甲醇，e，自然降温至550oC以下后炉膛内开始吹强冷风冷却，f，当炉膛温度降至300oC时停止吹风，自然冷却至常温；②成品丝球化退火后进行检验，成品丝的晶相组织达到5-6级为合格，合格的成品丝进行时效处理，时间10-15天；③将时效处理后的成品丝放到处理池内进行表面处理，工艺步骤a，在酸洗池内进行三道酸洗，第一道酸洗控制参数，盐酸浓度5-10%，温度常温，酸洗时间0.5-2小时，第二道酸洗控制参数，盐酸浓度10-15%，温度常温，酸洗时间0.5-2小时，第三道酸洗控制参数，盐酸浓度15-20%，温度常温，酸洗时间0.5-2小时，b，在水洗池内进行水洗，c，在草酸池内进行草酸洗，草酸洗控制参数，草酸浓度0.5-2%，温度常温，时间0.5-1分钟，d，在磷化池内进行磷化，磷化控制参数，主盐【Zn（H2PO4）2】浓度57-67pt，游离酸【H3PO4】浓度8-11pt，磷化时间5-15分钟，磷化温度70-85 oC，e，在皂化池内进行皂化，控制参数，【C17H35COONa】浓度1.5-2.5pt，皂化时间2-5分钟，皂化温度70-85 oC，④干燥。
通过上述技术方案，进料的冷镦成品丝经球化退火炉的球化退火处理后，金相组织可从进料时的1、2级提高至5、6级，而且脱碳率低，极大提高材料的强度和塑性加工性能，然后合格的冷镦成品丝经酸洗、水洗、草酸洗、磷化和皂化处理后，在材料表面形成化学保护层，使冷镦成品丝润滑易用，冷镦成品丝可在后续过程中轻松地拉拔成高外圆精度。经上述工艺处理后的冷镦成品丝，由于具有球化率高、脱碳率低及润滑易用的优点，所以可生产难度大、结构复杂的冷镦制品，制品质量好，可防止制品冷镦过程中开裂及大幅提高模具使用寿命。
本发明还提供了一种实施高精度冷镦成品丝处理工艺的设备，其特征在于：包括球化退火炉和处理池，球化退火炉具有外炉膛、内炉膛、炉盖和离心风扇，内炉膛设在外炉膛内，外炉膛外设有电加热装置，所述离心风扇安装于内炉膛炉底和外炉膛炉底之间，离心风扇工作时，在内炉膛内、内炉膛顶与炉盖空隙、内炉膛与外炉膛炉壁空隙、内炉膛与外炉膛炉底空隙之间形成强制对流回路，所述退火炉设有氮气进口、甲醇进口、鼓风进口和过压排气口。所述炉盖与内炉膛顶正对的炉盖底为球面弧形。所述处理池为花岗岩材料砌成。
本发明球化退火炉的最大特点，在炉膛内设有通畅的强制对流通道，炉膛内温度均匀，无加温死角，同时辅以氮气、甲醇的使用，炉膛内保护气氛充分，从而使球化退火炉处理的冷镦成品丝球化率高、脱碳率低。处理池为花岗岩材料砌成，可避免其它材料砌成的处理池对成品丝表面处理造成不良影响。
附图说明
本发明有如下附图：
图1为实施高精度冷镦成品丝处理工艺的设备图，
图2为球化退火炉的结构示意图。
具体实施方式
图1、2所示，实施高精度冷镦成品丝处理工艺的设备，包括球化退火炉1和处理池2，球化退火炉具有外炉膛4、内炉膛5、炉盖3和离心风扇6，内炉膛5设在外炉膛4内，所述炉盖3与内炉膛5顶正对的炉盖底为球面弧形，外炉膛4外设有电加热装置7，所述离心风扇6安装于内炉膛5炉底和外炉膛4炉底之间，离心风扇工作时，在内炉膛内、内炉膛顶与炉盖空隙、内炉膛与外炉膛炉壁空隙、内炉膛与外炉膛炉底空隙之间形成强制对流回路，所述退火炉设有氮气进口10、甲醇进口11、鼓风进口8和过压排气口9，甲醇进口11接甲醇裂化炉的出口，甲醇从甲醇裂化炉的进口添加，所述鼓风进口8接强力鼓风机；所述处理池2为花岗岩材料砌成，包括三只酸洗池、五只水洗池、一只草酸洗池、一只磷化池和一只皂化池。
本发明的高精度冷镦成品丝处理工艺的工艺步骤为：①将成品丝放入球化退火炉内进行球化退火，工艺步骤a，炉膛内加氮气，加氮气量与炉膛容腔体积比大于5:1，加氮气的目的是稀释炉内空气、排除氧气，b，对于中碳、高碳冷镦成品丝材料，炉膛温度加热到550oC-600oC后开始加入甲醇裂化物【CO】和【H】，甲醇裂化炉的甲醇添加量控制在30ml/min以上，甲醇裂化物【CO】和【H】具有高还原性，在整个炉膛内形成良好的保护气氛，可以去除炉膛内残留的氧及材料表面的氧化物，防止材料脱碳，c，炉膛温度加热到750oC-850oC，升温时间控制在2.5-3小时，d，恒温时间5-6小时后开始降温，降温速度控制在8 oC-10 oC /小时，当温度降到650oC时停止添加甲醇，e，自然降温至550oC以下后炉膛内开始吹强冷风冷却，f，当炉膛温度降至300oC时停止吹风，自然冷却至常温；②成品丝球化退火后进行检验，成品丝的晶相组织达到5-6级为合格，合格的成品丝进行时效处理，时间10-15天；③将时效处理后的成品丝放到处理池内进行表面处理，工艺步骤a，在酸洗池内进行三道酸洗，第一道酸洗控制参数，盐酸浓度5-10%，温度常温，酸洗时间0.5-2小时，起材料表面的氧化皮剥离作用，第二道酸洗控制参数，盐酸浓度10-15%，温度常温，酸洗时间0.5-2小时，起氧化皮剥离和素材侵蚀作用，第三道酸洗控制参数，盐酸浓度15-20%，温度常温，酸洗时间0.5-2小时，起素材侵蚀作用，利于后续的材料表面处理，b，在水洗池内进行三道水洗，第一道水洗采用溢流自来水，时间0.5-1分钟，第二道水洗也采用溢流自来水，时间0.5-1分钟，第三道水洗采用新鲜自来水，时间0.5-1分钟，最终水洗水的污染度应小于2，c，在草酸池内进行草酸洗，草酸洗控制参数，草酸浓度0.5-2%，温度常温，时间0.5-1分钟，草酸洗的目的是去除水洗后线材表面的薄层水锈，以利于磷化处理， d，在磷化池内进行磷化，磷化控制参数，主盐【Zn（H2PO4）2】浓度57-67pt，游离酸【H3PO4】浓度8-11pt，磷化时间5-15分钟，磷化温度70-85 oC，磷化的目的在线材表面形成磷化膜，反应机理：Fe+ H3PO4 →Fe （H2PO4 ）2 + H2 ↑，Zn（H2PO4）2+【O】→ Fe PO4 ↓+ H3PO4+  H2O，H2+【O】→H2O, Zn（H2PO4）2+ H2O→Zn3（PO4）2 ．H2O+ 4H3PO4，Fe+ Zn（H2PO4）2+ H2O+【O】→Zn2 Fe （PO4）2 ．4H2O+ 4H3PO4，磷化膜由磷酸锌【Zn3（PO4）2 ．H2O】和磷酸锌铁【Zn2 Fe（PO4）2 ．4H2O】的混合物组成；e，在皂化池内进行皂化，控制参数，【C17H35COONa】浓度1.5-2.5pt，皂化时间2-5分钟，皂化温度70-85 oC，磷化膜是作为润滑剂的底材而存在的，在润滑处理中发挥极其重要的作用，因为磷化膜的摩擦系数并不低，不能赋予加工时充分的润滑性，但它能与钠皂反应生成金属钠层，可以极大提高线材表面的润滑性能，反应机理：Zn3（PO4）2+ 6C17H35 COONa→Zn（C17H35 COO）2+2Na3PO4，润滑处理的主要目的是减少模具与金属材料之间产生的摩擦，防止模具与金属材料直接接触，不产生烧伤现象，从而使塑性加工更容易，同时保护模具。④干燥，经过磷化润滑后的金属具有较高的温度（约70-85 oC），在空气中可自然干燥，只有当线材表面完全干燥后才可进行后续加工。

Claims (4)

1.高精度冷镦成品丝处理工艺，其特征在于：具有的工艺步骤为： ①将成品丝放入球化退火炉内进行球化退火，工艺步骤a，炉膛内加氮气，加氮气量与炉膛容腔体积比大于5:1，b，对于中碳、高碳冷镦成品丝材料，炉膛温度加热到550oC-600oC后开始加入甲醇裂化物【CO】和【H】，甲醇裂化炉的甲醇添加量控制在30ml/min以上，c，炉膛温度加热到750oC-850oC，升温时间控制在2.5-3小时，d，恒温时间5-6小时后开始降温，降温速度控制在8 oC-10 oC /小时，当温度降到650oC时停止添加甲醇，e，自然降温至550oC以下后炉膛内开始吹强冷风冷却，f，当炉膛温度降至300oC时停止吹风，自然冷却至常温；②成品丝球化退火后进行检验，成品丝的晶相组织达到5-6级为合格，合格的成品丝进行时效处理，时间10-15天；③将时效处理后的成品丝放到处理池内进行表面处理，工艺步骤a，在酸洗池内进行三道酸洗，第一道酸洗控制参数，盐酸浓度5-10%，温度常温，酸洗时间0.5-2小时，第二道酸洗控制参数，盐酸浓度10-15%，温度常温，酸洗时间0.5-2小时，第三道酸洗控制参数，盐酸浓度15-20%，温度常温，酸洗时间0.5-2小时，b，在水洗池内进行水洗，c，在草酸池内进行草酸洗，草酸洗控制参数，草酸浓度0.5-2%，温度常温，时间0.5-1分钟，d，在磷化池内进行磷化，磷化控制参数，主盐【Zn（H2PO4）2】浓度57-67pt，游离酸【H3PO4】浓度8-11pt，磷化时间5-15分钟，磷化温度70-85 oC，e，在皂化池内进行皂化，控制参数，【C17H35COONa】浓度1.5-2.5pt，皂化时间2-5分钟，皂化温度70-85 oC，④干燥。
2.实施权利要求1所述高精度冷镦成品丝处理工艺的设备，其特征在于：包括球化退火炉和处理池，球化退火炉具有外炉膛、内炉膛、炉盖和离心风扇，内炉膛设在外炉膛内，外炉膛外设有电加热装置，所述离心风扇安装于内炉膛炉底和外炉膛炉底之间，离心风扇工作时，在内炉膛内、内炉膛顶与炉盖空隙、内炉膛与外炉膛炉壁空隙、内炉膛与外炉膛炉底空隙之间形成强制对流回路，所述退火炉设有氮气进口、甲醇进口、鼓风进口和过压排气口。
3.如权利要求2所述的实施高精度冷镦成品丝处理工艺的设备，其特征在于：所述炉盖与内炉膛顶正对的炉盖底为球面弧形。
4.如权利要求2所述的实施高精度冷镦成品丝处理工艺的设备，其特征在于：所述处理池为花岗岩材料砌成。
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