CN110238231A - 一种高强度螺栓的材料改制工艺 - Google Patents

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章俊华
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Abstract

本发明公开了一种高强度螺栓材料的改制工艺，所述工艺路线包括下述步骤：表面处理‑一次拉拔‑球化退火‑二次表面处理‑二次拉拔,具体而言，在第一次表面酸洗皂化处理后进行第一次拉拔的拉拔比为20%~25%，拉拔后通过球化退火重结晶提高材料性能后再进行第二次酸洗皂化处理后进行第二次拉拔至终点。通过上述方式，本发明能够在不影响产品质量的同时减少了传统工艺路线的第一次退火步骤，显著的降低了整个工艺路线的能源损耗和生产周期，实现了降低生产成本提高生产线的整体效益的目标。

Description

一种高强度螺栓的材料改制工艺
技术领域
本发明涉及螺栓材料领域，特别是涉及一种高强度螺栓材料的改制工艺。
背景技术
对于采用SCM435或ML40Cr等冷镦钢材料生产的12.9级法兰面螺栓、内六角螺钉等变形量较大的高强度螺栓产品，从原材料到螺栓用材料的改制工艺路线一般为：球化退火——酸洗磷化皂化——拉拔——二次球化退火——酸洗磷化皂化——拉拔（二次退火二次拉拔），采用这个工艺路线材料的球化效果较好，有利于冷镦成型，但工艺周期长，生产成本高，产品周转率低。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种原材料改制工艺，能够降低螺栓生产成本的同时不影响螺栓的强度。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种高强度螺栓材料的改制工艺，所述高强度螺栓的改制工艺包括以下步骤：
步骤一 表面处理 通过酸洗磷化去除原材料钢丝表面的锈迹杂物，形成钝化保护面，然后皂化去除余酸，降低钢丝表面摩擦系数；
步骤二 一次拉拔 将经过表面处理后的钢丝通过若干拉丝模进行一次预拉拔，所述一次拉拔的拉拔比为20%~25%；
步骤三 球化退火 将拉拔后的钢丝按照原料特性在退火炉中进行等温球化重结晶退火；
步骤四 二次表面处理 通过酸洗磷化和皂化去除原材料钢丝表面的锈迹杂物，形成钝化保护面，然后皂化去除余酸，降低钢丝表面摩擦系数；
步骤五 二次拉拔 将处理后的材料通过拉丝设备拉拔至工艺规定的数值然后进入冷镦工序。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤二中一次拉拔的终点比成品丝直径尺寸大0.3～0.5mm。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤一和步骤四中磷化工序磷化的时间为5~6min，磷化温度为70~80℃。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤一和步骤四中皂化工序使用热液皂化，皂化温度为75℃~85℃。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤二的拉拔速度为6~7m/S。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤五的拉拔速度为8~15m/S。
本发明的有益效果是：本发明通过对螺栓原材料改制工艺中的拉拔工序的研究，找出影响改制材料质量的最主要影响因素后重新对传统工艺路线进行更新，通过设定前后两道拉拔的工序的最佳工艺参数，在不影响产品质量的基础上减少了传统工艺路线的第一次退火步骤，显著的降低了整个工艺路线的能源损耗和生产周期，实现了生产线降低生产成本提高整体效益的目标，而且第二道拉拔量减小，降低材料加工硬化程度，提高了冷镦成型性能。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明实施例包括：
一种高强度螺栓材料的改制工艺，所述高强度螺栓的使用的材料为SCM435冷镦钢，使用SCM435冷镦钢进行高强度螺栓改制的工艺包括以下步骤：
步骤一 表面处理 通过酸洗去除原材料钢丝表面的锈迹杂物后对原料进行磷化处理，其中磷化时间为7min，在原料表面形成钝化保护层，所述钝化保护层一方面可以保护原料在后续拉拔中破坏表面结构另一方面可以负载后续拉拔时的润滑剂，然后将磷化后的原料经皂化池皂化，皂化的目的一方面是将润滑剂附着在原材料表面，调整钢丝表面摩擦系数，另一方面去除残余酸液的影响，所述皂化的温度为80℃，使用较高温度的原因是防止皂化液在较低温度时会冷凝附着在钢丝材料的表面影响后续拉拔动作的效果；
步骤二 一次拉拔 将经过表面处理后的钢丝通过若干拉丝模进行一次预拉拔，此次拉拔为预拉拔，此次拉拔的目的有两个，一个是使拉拔后的钢丝直径接近成品直径，降低最后一次拉拔的工作量，所以最终拉拔结束后钢丝直径与成品螺丝直径相差0.3~0.5MM，另一次是通过拉拔破坏原始材料中的晶体结构，将原有晶粒拉碎，经试验确定最好的拉拔比为20%~25%，在此拉拔比下得到材料冷镦成型性能最好，因此原始材料的直径也要根据此拉拔比确定，因为形变量大，所以拉拔速度低，为6~7m/S；
步骤三 球化退火 将拉拔后的钢丝按照原料特性设定退火参数在退火炉中进行等温球化退火重结晶，获得细化均匀的珠光体组织和球状碳化物；
步骤四 二次表面处理 通过酸洗去除退火后表面生成的氧化物后对原料进行磷化处理，其中磷化时间为6min，在原料表面形成钝化保护层，所述钝化保护层一方面可以保护原料在后续拉拔中破坏表面结构另一方面可以负载后续拉拔时的润滑剂，然后将磷化后的原料经皂化池皂化，皂化的目的一方面是将润滑剂附着在原材料表面，调整钢丝表面摩擦系数，另一方面去除残余酸液的影响，所述皂化的温度为75℃，使用较高温度的原因是防止皂化液在较低温度时会冷凝附着在钢丝材料的表面影响后续拉拔动作的效果；
步骤五 二次拉拔 将处理后的材料通过拉丝设备拉拔至工艺规定的数值然后进入冷镦工序，因为形变量小拉拔速度较快，为8~15m/S。
在另一个实施例中：
一种高强度螺栓材料的改制工艺，所述高强度螺栓的使用的材料为ML40Cr冷镦钢，使用ML40Cr冷镦钢进行高强度螺栓改制的工艺包括以下步骤：
步骤一 表面处理 通过酸洗去除原材料钢丝表面的锈迹杂物后对原料进行磷化处理，其中磷化时间为7min，在原料表面形成钝化保护层，所述钝化保护层一方面可以保护原料在后续拉拔中破坏表面结构另一方面可以负载后续拉拔时的润滑剂，然后将磷化后的原料经皂化池皂化，皂化的目的一方面是将润滑剂附着在原材料表面，调整钢丝表面摩擦系数，另一方面去除残余酸液的影响，所述皂化的温度为80℃，使用较高温度的原因是防止皂化液在较低温度时会冷凝附着在钢丝材料的表面影响后续拉拔动作的效果；
步骤二 一次拉拔 将经过表面处理后的钢丝通过若干拉丝模进行一次预拉拔，此次拉拔为预拉拔，此次拉拔的目的有两个，一个是使拉拔后的钢丝直径接近成品直径，降低最后一次拉拔的工作量，所以最终拉拔结束后钢丝直径与成品螺丝直径相差0.3~0.5MM，另一次是通过拉拔破坏原始材料中的晶体结构，将原有晶粒拉碎，经试验确定最好的拉拔比为20%~25%，在此拉拔比下得到材料冷镦成型性能最好，因此原始材料的直径也要根据此拉拔比确定，因为形变量大，所以拉拔速度低，为6~7m/S；
步骤三 球化退火 将拉拔后的钢丝按照原料特性设定退火参数在退火炉中进行等温球化退火重结晶，获得细化均匀的珠光体组织和球状碳化物；
步骤四 二次表面处理 通过酸洗去除退火后表面生成的氧化物后对原料进行磷化处理，其中磷化时间为6min，在原料表面形成钝化保护层，所述钝化保护层一方面可以保护原料在后续拉拔中破坏表面结构另一方面可以负载后续拉拔时的润滑剂，然后将磷化后的原料经皂化池皂化，皂化的目的一方面是将润滑剂附着在原材料表面，调整钢丝表面摩擦系数，另一方面去除残余酸液的影响，所述皂化的温度为75℃，使用较高温度的原因是防止皂化液在较低温度时会冷凝附着在钢丝材料的表面影响后续拉拔动作的效果；
步骤五 二次拉拔 将处理后的材料通过拉丝设备拉拔至工艺规定的数值然后进入冷镦工序，因为形变量小拉拔速度较快，为8~15m/S。
上述实施例一和实施例二的工艺步骤可以满足等级12.9等级法兰面螺栓的生产。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种高强度螺栓材料的改制工艺，其特征在于，所述高强度螺栓的改制工艺包括以下步骤：
步骤一 表面处理 通过酸洗磷化去除原材料钢丝表面的锈迹杂物，形成钝化保护面，然后皂化去除余酸，降低钢丝表面摩擦系数；
步骤二 一次拉拔 将经过表面处理后的钢丝通过若干拉丝模进行一次预拉拔，所述一次拉拔的拉拔比为20%~25%；
步骤三 球化退火 将拉拔后的钢丝按照原料特性在退火炉中进行等温球化重结晶退火；
步骤四二次表面处理 通过酸洗磷化和皂化去除原材料钢丝表面的锈迹杂物，形成钝化保护面，然后皂化去除余酸，降低钢丝表面摩擦系数；
步骤五 二次拉拔 将处理后的材料通过拉丝设备拉拔至工艺规定的数值然后进入冷镦工序。
2.根据权利要求1所述的高强度螺栓材料的改制工艺，其特征在于，所述步骤二 中一次拉拔的终点比成品丝直径尺寸大0.3～0.5mm。
3.根据权利要求1所述的高强度螺栓材料的改制工艺，其特征在于，所述步骤一和步骤四中磷化工序磷化的时间为5~7min，磷化温度为70~80℃。
4.根据权利要求1所述的高强度螺栓材料的改制工艺，其特征在于，所述步骤一和步骤四中皂化工序使用热液皂化，皂化温度为75℃~85℃。
5.根据权利要求1中所述的高强度螺栓材料的改制工艺，其特征在于，所述步骤二的拉拔速度为6~7m/S。
6.根据权利要求1中所述的高强度螺栓材料的改制工艺，其特征在于，所述步骤五的拉拔速度为8~15m/S。
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