CN105568155A - 翻铆钉用超塑性低碳钢材料的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种翻铆钉用超塑性低碳钢材料的生产工艺，包括有以下步骤：（1）选材：选取低碳钢材料，其化学组成以质量%计含有：0.005-0.010%的C、0.03-0.05%的Si、0.05-0.15%的Mn、0.010-0.020%的P、0.005-0.015%的S、0.08-0.12%的Ti，其余为Fe；（2）球化退火：将低碳钢材料放入气氛保护炉中，气氛保护炉中添加有保护气氛，升温到奥氏体转变温度以上20-30℃，保温4-6小时，然后再以10℃/小时缓慢冷却到奥氏体转变温度以下20-30℃，保温3-4小时，再随炉冷却至出炉；（3）冷拉。经过本发明处理后的线材冷墩性能好,冷镦合格率99%；拉拔性能好,线材压缩率≥70%，晶粒细化,平均晶粒度≥11级，线材满足客户冷镦成型要求，最终产品翻铆开裂率≤0.01%。

Description

翻铆钉用超塑性低碳钢材料的生产工艺

技术领域

本发明涉及线材处理领域技术，尤其是指一种翻铆钉用超塑性低碳钢材料的生产工艺。

背景技术

翻铆钉紧固连接方式与传统的螺检连接依靠扭力产生旋转达到紧固作用不同，采用翻铆钉紧固连接方式是根据虎克定律原理，釆用翻铆连接专用工具（翻铆枪），在铆钉径向的单向拉力对铆钉施加拉力，与此同时铆枪套筒推挤套环，将内侧平整光滑的翻铆钉套环推挤到铆钉锁紧槽使套环发生永久形变并与铆钉形成永久的金属变形结合，达到产生永久性紧固力的目的。整个紧固铆接过程仅需要几秒钟。翻铆钉与螺栓安装原理对比。螺栓螺母采用螺纹结构，在振动工况下螺母会沿着螺纹线退出而松动失效。而翻铆钉翻铆后无螺纹松动，这保证了连接防松性和可靠性，翻铆钉紧固件可以广泛应用于需要栓、销连接或铆接的结构零部件。由于拥有极高紧固力、高抗剪切力及永不松动等优点翻铆钉紧固连接方式目前几经成为用来取代传统的可靠连接方式。

最早的翻铆连接技术是应用于航空航天领域，现在全世界组装每架飞机所需要的全部紧固件其中以上釆用翻铆连接技术，空客公司研制的大型宽体客机上每架安装使用超过万套翻铆连接技术产品，翻铆连接技术在铁路车辆、船舶、重型汽车、机械设备、钢梁桥及建筑领域等其它项目上也被大量使用。在大型建筑工程金属结构连接领域，在北京科技会展中心、中国国际贸易中心室内游泳池、上海科技馆及许多大型锅合金空间网架结构的工程建设中都大量使用了翻铆钉。

翻铆钉由套环和拉杆组合而成，其中环套质量的好坏对整个铆接过程中质量起关键作用，环套成型可以选用整体车削、普通锻压设备热锻、多工位冷镦等加工工艺，但车削材料利用率低，生产效率低且翻铆钉力学性能不佳；热锻会造成所生产的套环表面产生氧化、脱碳层不达标，且需要多台设备多人操作才能完成生产、工人工作环境条件差，平均生产成本高。套环成型采用多工位冷缴机冷镦成型，材料的浪费率低，套环的机械性也得到强化，产品表面光洁度和制造精度高，并能显著提高劳动生产率，需要的工人少且工作条件明显优于热锻成型，能够有效的降低制造成本，但其设备一次性投入大，产品变形量大，翻铆开裂率高，对其翻铆材料的力学性能要求较高。因此，有必要开发一种超塑性低碳钢材料，使其能在冷镦工艺上广泛使用，提高产品成材率。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种翻铆钉用超塑性低碳钢材料的生产工艺，其能有效解决现有之翻铆钉开裂率高的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种翻铆钉用超塑性低碳钢材料的生产工艺，包括有以下步骤：

（1）选材：选取低碳钢材料，其化学组成以质量%计含有：0.005-0.010%的C、0.03-0.05%的Si、0.05-0.15%的Mn、0.010-0.020%的P、0.005-0.015%的S、0.08-0.12%的Ti，其余为Fe；

（2）球化退火：将低碳钢材料放入气氛保护炉中，气氛保护炉中添加有保护气氛，升温到奥氏体转变温度以上20-30℃，保温4-6小时，然后再以10℃/小时缓慢冷却到奥氏体转变温度以下20-30℃，保温3-4小时，再随炉冷却至出炉；

（3）冷拉：利用拉丝机对低碳钢材料进行拉拔，采取总压缩率大、部分压缩率小的原则进行，其中总压缩率≥70%，部分压缩率≤15%。

优选的，所述保护气氛为甲醇，甲醇气流量为2L/min。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：

经过本发明生产得到的线材冷墩性能好,冷镦合格率99%；拉拔性能好,线材压缩率≥70%，晶粒细化,平均晶粒度≥11级，线材满足客户冷镦成型要求，最终产品翻铆开裂率≤0.01%；线材各项性能明显优越于目前市场类似产品，可更好的应用于铆钉加工行业，提高铆钉行业生产的产品的使用性能及成材率，具有良好的市场前景，为公司创造非常可观的经济效益。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明之较佳实施例的生产流程示意图。

具体实施方式

请参照图1所示，本发明揭示一种翻铆钉用超塑性低碳钢材料的生产工艺，包括有以下步骤：

（1）选材：选取低碳钢材料，其化学组成以质量%计含有：0.005-0.010%的C、0.03-0.05%的Si、0.05-0.15%的Mn、0.010-0.020%的P、0.005-0.015%的S、0.08-0.12%的Ti，其余为Fe。材料进料检验时特别对S、P含量严格控制，对化学成分偏析，非金属夹杂物、内部组织状况、晶粒细化、原始尺寸精度以及各种性能波动的稳定性方面更为严格控制，以满足生产的需要。

（2）球化退火：将低碳钢材料放入气氛保护炉中，气氛保护炉中添加有保护气氛，升温到奥氏体转变温度以上20-30℃，保温4-6小时，然后再以10℃/小时缓慢冷却到奥氏体转变温度以下20-30℃，保温3-4小时，再随炉冷却至出炉；所述保护气氛为甲醇，甲醇气流量为2L/min，全过程在甲醇气氛中进行，以确保其不被脱碳，整个过程关键在于对温度控制，如果保温温度过高，渗碳体就会均匀溶于奥氏体中，从而形成单一均匀的奥氏体组织，按照球化理论，均匀的奥氏体很难转变成球状渗碳体组织，同理，当保温温度较低时，渗碳体没有被充分溶断，也很难得到球化组织。

（3）冷拉：利用拉丝机对低碳钢材料进行拉拔，采取总压缩率大、部分压缩率小的原则进行，其中总压缩率≥70%，部分压缩率≤15%。总压缩率大，其产生的变形量就越大，钢丝的内部组织被机械的拉细、拉碎，产生应力值越高，为后续球化退火提供更多的能量，使球化率提高，塑性提高，同时采取小的部分压缩率，使加工过程中钢丝表面加工硬化程度大幅度降低，提高产品性能稳定性。

下面用具体实施例对本发明进行说明。

实施例1

（1）选材：选取低碳钢材料，其化学组成以质量%计含有：0.005%的C、0.03%的Si、0.05%的Mn、0.010%的P、0.005%的S、0.08%的Ti，其余为Fe。

（2）球化退火：将低碳钢材料放入气氛保护炉中，气氛保护炉中添加有保护气氛，升温到奥氏体转变温度以上20℃，保温4小时，然后再以10℃/小时缓慢冷却到奥氏体转变温度以下20℃，保温3-4小时，再随炉冷却至出炉；所述保护气氛为甲醇，甲醇气流量为2L/min。

（3）冷拉：利用拉丝机对低碳钢材料进行拉拔，采取总压缩率大、部分压缩率小的原则进行，其中总压缩率为70%，部分压缩率为15%。

将经过本实施例处理过的线材进行球化率、晶粒度、抗拉强度、硬度、冷镦合格率和翻铆开裂度检验，球化率、晶粒度、抗拉强度、硬度、冷镦合格率和翻铆开裂度的检验方法为现有成熟技术，在此对球化率、晶粒度、抗拉强度、硬度、冷镦合格率和翻铆开裂度的检验方法不作详细叙述，检验得到的数据为：球化级别为6级，晶粒度为11级，抗拉强度为280MPa，硬度（HV）为100，冷镦合格率为99%，翻铆开裂率为0.01%。

实施例2

（1）选材：选取低碳钢材料，其化学组成以质量%计含有：0.010的C、0.05%的Si、0.15%的Mn、0.020%的P、0.015%的S、0.12%的Ti，其余为Fe。

（2）球化退火：将低碳钢材料放入气氛保护炉中，气氛保护炉中添加有保护气氛，升温到奥氏体转变温度以上30℃，保温6小时，然后再以10℃/小时缓慢冷却到奥氏体转变温度以下30℃，保温4小时，再随炉冷却至出炉；所述保护气氛为甲醇，甲醇气流量为2L/min。

（3）冷拉：利用拉丝机对低碳钢材料进行拉拔，采取总压缩率大、部分压缩率小的原则进行，其中总压缩率为75%，部分压缩率为12%。

将经过本实施例处理过的线材进行球化率、晶粒度、抗拉强度、硬度、冷镦合格率和翻铆开裂度检验，球化率、晶粒度、抗拉强度、硬度、冷镦合格率和翻铆开裂度的检验方法为现有成熟技术，在此对球化率、晶粒度、抗拉强度、硬度、冷镦合格率和翻铆开裂度的检验方法不作详细叙述，检验得到的数据为：球化级别为7级，晶粒度为12级，抗拉强度为350MPa，硬度（HV）为120，冷镦合格率为99.5%，翻铆开裂率为0.008%。

实施例3

（1）选材：选取低碳钢材料，其化学组成以质量%计含有：0.0075%的C、0.04%的Si、0.09%的Mn、0.015%的P、0.011%的S、0.095%的Ti，其余为Fe。

（2）球化退火：将低碳钢材料放入气氛保护炉中，气氛保护炉中添加有保护气氛，升温到奥氏体转变温度以上25℃，保温5小时，然后再以10℃/小时缓慢冷却到奥氏体转变温度以下28℃，保温3.5小时，再随炉冷却至出炉；所述保护气氛为甲醇，甲醇气流量为2L/min。

（3）冷拉：利用拉丝机对低碳钢材料进行拉拔，采取总压缩率大、部分压缩率小的原则进行，其中总压缩率为80%，部分压缩率为10%。

将经过本实施例处理过的线材进行球化率、晶粒度、抗拉强度、硬度、冷镦合格率和翻铆开裂度检验，球化率、晶粒度、抗拉强度、硬度、冷镦合格率和翻铆开裂度的检验方法为现有成熟技术，在此对球化率、晶粒度、抗拉强度、硬度、冷镦合格率和翻铆开裂度的检验方法不作详细叙述，检验得到的数据为：球化级别为7级，晶粒度为12级，抗拉强度为320MPa，硬度（HV）为110，冷镦合格率为99.8%，翻铆开裂率为0.005%。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种翻铆钉用超塑性低碳钢材料的生产工艺，其特征在于：包括有以下步骤：

（1）选材：选取低碳钢材料，其化学组成以质量%计含有：0.005-0.010%的C、0.03-0.05%的Si、0.05-0.15%的Mn、0.010-0.020%的P、0.005-0.015%的S、0.08-0.12%的Ti，其余为Fe；

（2）球化退火：将低碳钢材料放入气氛保护炉中，气氛保护炉中添加有保护气氛，升温到奥氏体转变温度以上20-30℃，保温4-6小时，然后再以10℃/小时缓慢冷却到奥氏体转变温度以下20-30℃，保温3-4小时，再随炉冷却至出炉；

（3）冷拉：利用拉丝机对低碳钢材料进行拉拔，采取总压缩率大、部分压缩率小的原则进行，其中总压缩率≥70%，部分压缩率≤15%。

2.根据权利要求1所述的翻铆钉用超塑性低碳钢材料的生产工艺，其特征在于：所述保护气氛为甲醇，甲醇气流量为2L/min。