CN111570714A - 一种温镦耐候抗延迟断裂高强螺栓成型工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种温镦耐候抗延迟断裂高强螺栓成型工艺，包括如下步骤：将直条料采用高频加热至300‑400℃，断料，降至室温，上料，送入感应加热器中加热，温度控制在500‑600℃，加热时间为2‑3s；将S1加热后工件放入模具中，依次经过一次锻压头部预成型、二次锻压头部成型，退料顶出，得到预成型工件；将预成型工件送入氨水中脱脂处理，脱脂温度为30‑35℃，水洗，送入硫酸溶液中酸洗10‑20s，酸洗温度为5‑15℃，水洗，磷化处理，水洗，风干，送入亚硝酸钠溶液中发黑处理2‑5min，水洗，风干，得到温镦耐候抗延迟断裂高强螺栓。

Description

一种温镦耐候抗延迟断裂高强螺栓成型工艺
技术领域
本发明涉及螺栓成型技术领域，尤其涉及一种温镦耐候抗延迟断裂高强螺栓成型工艺。
背景技术
在传统的汽车行业中，紧固件是最普通、最常用的标准件，特别是螺栓，其使用量非常大。现有的螺栓冷镦造工艺先对材料进行剪料，接着冷镦成型，然后对螺栓头部进行切边成型，再对螺栓中部进行车削形成车槽，这会产生大量的废料，从而造成材料的浪费使得成本提高。而目前的螺栓热镦普遍采用的温度为700-900℃，较高的热镦温度给镦制工艺带来很多困难，因此，在热镦钛合金工件生产中迫切需要一种成型温度较低的镦制工艺。
金属材料加热到“兰脆”区温度以上再结晶温度以下时的镦锻过程称为温镦，温镦范围在400-600℃为宜，含碳量高的金属材料可提高到650℃。温镦工艺不仅不会产生大量的废料，而且塑变性好，镦制工艺简单，但目前采用温镦工艺制备的高强度螺栓存在耐候、抗延迟断裂性能差的缺点，亟待解决。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种温镦耐候抗延迟断裂高强螺栓成型工艺。
一种温镦耐候抗延迟断裂高强螺栓成型工艺，包括如下步骤：
S1、将直条料采用高频加热至300-400℃，断料，降至室温，上料，送入感应加热器中加热，温度控制在500-600℃，加热时间为2-3s；
S2、将S1加热后工件放入模具中，依次经过一次锻压头部预成型、二次锻压头部成型，退料顶出，得到预成型工件；
S3、将预成型工件送入氨水中脱脂处理，脱脂温度为30-35℃，水洗，送入硫酸溶液中酸洗10-20s，酸洗温度为5-15℃，水洗，磷化处理，水洗，风干，送入亚硝酸钠溶液中发黑处理2-5min，水洗，风干，得到温镦耐候抗延迟断裂高强螺栓。
优选地，S1中，直条料的组分按质量百分比包括：C 0.31-0.36％，Mn 0.31-0.35％，Si 0.11-0.13％，Ba 0.02-0.025％，W 0.002-0.008％，Ni 0.08-0.11％，Sn 0.01-0.016％，P 0.001-0.002％，S 0.001-0.002％，余量为Fe。
优选地，S1中，将直条料采用高频加热至330-370℃。
优选地，S1中，感应加热器中温度控制在520-580℃。
优选地，S3中，氨水的浓度为12-15wt％。
优选地，S3中，硫酸溶液浓度为0.1-0.18mol/L。
优选地，S3的磷化处理具体如下：采用浓度为10-12wt％磷酸盐溶液中磷化1-2min，磷化温度为30-40℃。
优选地，S3的磷酸盐中，阳离子为锌离子、铁离子、钙离子、镍离子、锰离子中至少一种。
优选地，S3中，亚硝酸钠溶液浓度为2-4wt％。
本发明的技术效果如下：
(1)本发明采用热镦工艺，解决了高强度螺栓达到所需的硬度与强度时发生不耐候、易延迟断裂的问题，在使用过程中螺栓不易断裂，延长螺栓寿命；
(2)本发明采用高频加热至300-400℃断料+500-600℃热镦处理，细化材料的加工工艺，材料加工塑性高，在模具中不仅成型性极好，而且工件内部无延伸的裂纹，抗延迟断裂极好，本发明与现有同类工艺相比，不仅节约能源，而且材料组织晶相均匀，所得高强螺栓的硬度和强度高，可满足各种机械设备或装置的不同使用要求。
(3)本发明所得预成型工件依次经过氨水脱脂、硫酸酸洗、磷酸盐磷化及亚硝酸钠发黑处理，不仅外观表面光洁度大大提高，而且提高产品质量稳定性，降低劳动强度；本发明采用温镦成型工艺生产的产品，经实际使用，其耐候、抗延迟断裂性的特色已领先国内紧固件行业水平，社会和经济效益明显。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
一种温镦耐候抗延迟断裂高强螺栓成型工艺，包括如下步骤：
S1、将直条料采用高频加热至300℃，送入切料模具中进行断料，降至室温，经传送带输入振动盘中进行自动排序上料，由气缸推入感应加热器中，通过温度自动控制装置进行加热，温度控制在600℃，加热时间为2s；
直条料的组分按质量百分比包括：C 0.36％，Mn 0.31％，Si 0.13％，Ba 0.02％，W0.008％，Ni 0.08％，Sn 0.016％，P 0.001％，S 0.002％，余量为Fe；
S2、通过夹钳将加热完成的工件放入模具中，依次经过一次锻压头部预成型、二次锻压头部成型，成型后的工件经过退料装置顶出，得到预成型工件；
S3、将预成型工件送入浓度为12wt％氨水中脱脂处理，脱脂温度为35℃，水洗，送入浓度为0.1mol/L硫酸溶液中酸洗20s，酸洗温度为5℃，水洗，送入浓度为12wt％磷酸盐溶液中磷化1min，磷化温度为40℃，水洗，风干，送入浓度为2wt％亚硝酸钠溶液中发黑处理5min，水洗，风干，得到温镦耐候抗延迟断裂高强螺栓。
经检测，本实施例所得螺栓心部硬度为50.2HRC，螺栓螺纹段硬度为47.3HRC，抗拉强度为1180Mpa，屈服强度为1153Mpa，延伸率为12.7％，断面收缩率为40.3％，冲击韧性为47.8J/cm2。
实施例2
一种温镦耐候抗延迟断裂高强螺栓成型工艺，包括如下步骤：
S1、将直条料采用高频加热至400℃，送入切料模具中进行断料，降至室温，经传送带输入振动盘中进行自动排序上料，由气缸推入感应加热器中，通过温度自动控制装置进行加热，温度控制在500℃，加热时间为3s；
直条料的组分按质量百分比包括：C 0.31％，Mn 0.35％，Si 0.11％，Ba 0.025％，W 0.002％，Ni 0.11％，Sn 0.01％，P 0.002％，S 0.001％，余量为Fe；
S2、通过夹钳将加热完成的工件放入模具中，依次经过一次锻压头部预成型、二次锻压头部成型，成型后的工件经过退料装置顶出，得到预成型工件；
S3、将预成型工件送入浓度为15wt％氨水中脱脂处理，脱脂温度为30℃，水洗，送入浓度为0.18mol/L硫酸溶液中酸洗10s，酸洗温度为15℃，水洗，送入浓度为10wt％磷酸盐溶液中磷化2min，磷化温度为30℃，水洗，风干，送入浓度为4wt％亚硝酸钠溶液中发黑处理2min，水洗，风干，得到温镦耐候抗延迟断裂高强螺栓。
经检测，本实施例所得螺栓心部硬度为51.7HRC，螺栓螺纹段硬度为46.7HRC，抗拉强度为1209Mpa，屈服强度为1112Mpa，延伸率为13.5％，断面收缩率为37.6％，冲击韧性为50.1J/cm2。
实施例3
一种温镦耐候抗延迟断裂高强螺栓成型工艺，包括如下步骤：
S1、将直条料采用高频加热至330℃，送入切料模具中进行断料，降至室温，经传送带输入振动盘中进行自动排序上料，由气缸推入感应加热器中，通过温度自动控制装置进行加热，温度控制在580℃，加热时间为2.5s；
直条料的组分按质量百分比包括：C 0.33％，Mn 0.34％，Si 0.115％，Ba0.024％，W 0.004％，Ni 0.10％，Sn 0.012％，P 0.0017％，S 0.0015％，余量为Fe；
S2、通过夹钳将加热完成的工件放入模具中，依次经过一次锻压头部预成型、二次锻压头部成型，成型后的工件经过退料装置顶出，得到预成型工件；
S3、将预成型工件送入浓度为13wt％氨水中脱脂处理，脱脂温度为33℃，水洗，送入浓度为0.12mol/L硫酸溶液中酸洗18s，酸洗温度为8℃，水洗，送入浓度为11.5wt％磷酸盐溶液中磷化1.3min，磷化温度为37℃，水洗，风干，送入浓度为2.5％亚硝酸钠溶液中发黑处理4min，水洗，风干，得到温镦耐候抗延迟断裂高强螺栓。
经检测，本实施例所得螺栓心部硬度为51.5HRC，螺栓螺纹段硬度为48.6HRC，抗拉强度为1224Mpa，屈服强度为1213Mpa，延伸率为14.2％，断面收缩率为44.7％，冲击韧性为51.3J/cm2。
实施例4
一种温镦耐候抗延迟断裂高强螺栓成型工艺，包括如下步骤：
S1、将直条料采用高频加热至370℃，送入切料模具中进行断料，降至室温，经传送带输入振动盘中进行自动排序上料，由气缸推入感应加热器中，通过温度自动控制装置进行加热，温度控制在520℃，加热时间为2.5s；
直条料的组分按质量百分比包括：C 0.35％，Mn 0.32％，Si 0.125％，Ba0.022％，W 0.006％，Ni 0.09％，Sn 0.014％，P 0.0014％，S 0.0011％，余量为Fe；
S2、通过夹钳将加热完成的工件放入模具中，依次经过一次锻压头部预成型、二次锻压头部成型，成型后的工件经过退料装置顶出，得到预成型工件；
S3、将预成型工件送入浓度为14wt％氨水中脱脂处理，脱脂温度为31℃，水洗，送入浓度为0.16mol/L硫酸溶液中酸洗12s，酸洗温度为12℃，水洗，送入浓度为10.5wt％磷酸盐溶液中磷化1.7min，磷化温度为33℃，水洗，风干，送入浓度为3.5％亚硝酸钠溶液中发黑处理3min，水洗，风干，得到温镦耐候抗延迟断裂高强螺栓。
经检测，本实施例所得螺栓心部硬度为51.9HRC，螺栓螺纹段硬度为47.8HRC，抗拉强度为1247Mpa，屈服强度为1164Mpa，延伸率为14.7％，断面收缩率为41.5％，冲击韧性为55.5J/cm2。
实施例5
一种温镦耐候抗延迟断裂高强螺栓成型工艺，包括如下步骤：
S1、将直条料采用高频加热至350℃，送入切料模具中进行断料，降至室温，经传送带输入振动盘中进行自动排序上料，由气缸推入感应加热器中，通过温度自动控制装置进行加热，温度控制在550℃，加热时间为2.5s；
直条料的组分按质量百分比包括：C 0.34％，Mn 0.33％，Si 0.12％，Ba 0.023％，W 0.005％，Ni 0.095％，Sn 0.013％，P 0.0013％，S 0.0012％，余量为Fe；
S2、通过夹钳将加热完成的工件放入模具中，依次经过一次锻压头部预成型、二次锻压头部成型，成型后的工件经过退料装置顶出，得到预成型工件；
S3、将预成型工件送入浓度为13.5wt％氨水中脱脂处理，脱脂温度为32℃，水洗，送入浓度为0.14mol/L硫酸溶液中酸洗15s，酸洗温度为10℃，水洗，送入浓度为11wt％磷酸盐溶液中磷化1.5min，磷化温度为35℃，水洗，风干，送入浓度为3％亚硝酸钠溶液中发黑处理3.5min，水洗，风干，得到温镦耐候抗延迟断裂高强螺栓。
经检测，本实施例所得螺栓心部硬度为52.1HRC，螺栓螺纹段硬度为49.8HRC，抗拉强度为1258Mpa，屈服强度为1110-1220Mpa，延伸率为15.3％，断面收缩率为45.6％，冲击韧性为56.2J/cm2。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种温镦耐候抗延迟断裂高强螺栓成型工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将直条料采用高频加热至300-400℃，断料，降至室温，上料，送入感应加热器中加热，温度控制在500-600℃，加热时间为2-3s；
S2、将S1加热后工件放入模具中，依次经过一次锻压头部预成型、二次锻压头部成型，退料顶出，得到预成型工件；
S3、将预成型工件送入氨水中脱脂处理，脱脂温度为30-35℃，水洗，送入硫酸溶液中酸洗10-20s，酸洗温度为5-15℃，水洗，磷化处理，水洗，风干，送入亚硝酸钠溶液中发黑处理2-5min，水洗，风干，得到温镦耐候抗延迟断裂高强螺栓。
2.根据权利要求1所述温镦耐候抗延迟断裂高强螺栓成型工艺，其特征在于，S1中，直条料的组分按质量百分比包括：C 0.31-0.36％，Mn 0.31-0.35％，Si 0.11-0.13％，Ba0.02-0.025％，W 0.002-0.008％，Ni 0.08-0.11％，Sn 0.01-0.016％，P 0.001-0.002％，S0.001-0.002％，余量为Fe。
3.根据权利要求1所述温镦耐候抗延迟断裂高强螺栓成型工艺，其特征在于，S1中，将直条料采用高频加热至330-370℃。
4.根据权利要求1所述温镦耐候抗延迟断裂高强螺栓成型工艺，其特征在于，S1中，感应加热器中温度控制在520-580℃。
5.根据权利要求1所述温镦耐候抗延迟断裂高强螺栓成型工艺，其特征在于，S3中，氨水的浓度为12-15wt％。
6.根据权利要求1所述温镦耐候抗延迟断裂高强螺栓成型工艺，其特征在于，S3中，硫酸溶液浓度为0.1-0.18mol/L。
7.根据权利要求1所述温镦耐候抗延迟断裂高强螺栓成型工艺，其特征在于，S3的磷化处理具体如下：采用浓度为10-12wt％磷酸盐溶液中磷化1-2min，磷化温度为30-40℃。
8.根据权利要求7所述温镦耐候抗延迟断裂高强螺栓成型工艺，其特征在于，S3的磷酸盐中，阳离子为锌离子、铁离子、钙离子、镍离子、锰离子中至少一种。
9.根据权利要求7所述温镦耐候抗延迟断裂高强螺栓成型工艺，其特征在于，S3中，亚硝酸钠溶液浓度为2-4wt％。
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