CN114226489B - 一种适用于高强度异型丝的加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种适用于高强度异型丝的加工工艺，属于金属加工的技术领域。所述加工工艺是通过以下步骤来实现的：粗拉拔、剥皮、固溶处理、精细拉拔、首次时效、轧制成型、二次时效、收卷、包装入库。本发明的加工工艺对盘条进行粗拉拔、剥皮、固溶处理后所得到的表面干净无缺陷钢丝再采用精细拉拔、首次时效、轧制成型、二次时效的加工路线，通过轧制前后两次时效处理能够生产出高强度、高硬度、韧性好、应力小、便于加工、承载能力强、抗疲劳性能和抗弹减性能优良的异型丝，大大提高了高强度异型丝以及弹簧绕制成品的力学性能，同时也降低了异型丝的内应力和脆性，便于后续加工和使用。

Description

一种适用于高强度异型丝的加工工艺
技术领域
本发明属于金属加工的技术领域，具体讲涉及一种适用于高强度异型丝的加工工艺，尤其适合用于加工以0Cr17Ni7Al为代表的高强度沉淀硬化型不锈钢异形丝。
背景技术
0Cr17Ni7Al不锈钢是一种沉淀硬化不锈钢，属于半奥氏体沉淀硬化不锈钢的一种，具有奥氏体钢的耐腐蚀性强、冷加工性能好的优点，同时兼具马氏体钢可通过相变和沉淀硬化提高强度的优点，被广泛应用于制造航空发动机的弹簧、发动机恒速器弹簧、卫星零件的弹簧垫圈、各种仪表弹簧（拖簧、恒力簧）、军工手枪弹簧等各种关键弹性部件。随着应用范围的推广，对其性能要求也越来越高，主要表现在：优良的抗疲劳和抗弹减弹性能；轻量化和小型化；多品种以及高性价比。而提高上述性能的关键点在于提高材料的力学性能和横截面形状，因此对高性能异形线材的研究异常重要。
传统高性能0Cr17Ni7Al材料主要使用圆形截面材料，通过盘条拉拔后固溶处理，再深度拉拔提高钢丝的抗拉强度；对于一些异型材料还需要再继续通过轧制或拉拔成各种需要的形状。利用传统工艺所加工的钢丝虽然强度高但是韧性差，在用钢丝来绕制弹簧的过程中容易发生断裂，因此都需要控制钢丝的加工变形量，而且在弹簧绕制后还需要通过时效处理来提高性能。一些复杂的后续产品还需要经过调整后再时效处理，还有一些特殊的后续产品中间还要加冷处理工序等，加工周期较长、成本比较高，关键是对后续产品进行处理所提升的强度和稳定性非常有限、性能波动也很大，尤其是截面复杂的弹簧。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术所存在的不足之处而提供一种适用于高强度异型丝的加工工艺。利用本发明的加工工艺能够生产出高强度、高硬度、韧性好、应力小、便于加工、承载能力强、抗疲劳性能和抗弹减性能优良的异型丝，大大提高了高强度异型丝以及弹簧绕制成品的力学性能，同时也降低了异型丝的内应力和脆性，便于后续加工和使用。
本发明的目的可通过下述技术措施来实现：
本发明的一种适用于高强度异型丝的加工工艺是通过以下步骤来实现的：
A、粗拉拔：涂皮膜后的盘条经放线装置展开，经粗圆模的内腔进行粗拉拔，得到规则的钢丝；
B、剥皮：粗拉拔后的钢丝通过切削模单边去掉5～10丝有缺陷的粗糙表层，得到表面无缺陷的钢丝；
C、固溶处理：剥皮后的钢丝以5～10米/秒的线速度前移，先后依次通过固溶加热炉、固溶水冷却管进行固溶处理，经过固溶加热炉后钢丝的线温被加热到1040～1060℃，经过固溶水冷却管后钢丝的线温被控制到0～20°，使钢丝组织稳定一致，消除加工硬化，便于后续冷加工；
D、精细拉拔：固溶处理后的钢丝经细圆模内腔进行精细拉拔，得到规则的圆钢丝；
E、首次时效：精细拉拔后的圆钢丝继续前移，先后依次通过时效加热炉Ⅰ、时效水冷却管Ⅰ进行首次时效处理，经过时效加热炉Ⅰ后圆钢丝的线温被加热到420～580℃，保温5～10分钟，经过时效水冷却管Ⅰ后圆钢丝的线温被冷却到室温；
F、轧制成型：首次时效后的圆钢丝继续前移，经过所需孔型的轧辊进行轧制，得到符合形状要求的成型钢丝；
G、二次时效：轧制成型后的成型钢丝继续前移，先后依次通过时效加热炉Ⅱ、时效水冷却管Ⅱ进行二次时效处理，经过时效加热炉Ⅱ后线材产品的线温被加热到420～580℃，保温5～10分钟，经过时效水冷却管Ⅱ后线材产品的线温被冷却到室温，得到钢丝成品；
H、收卷：钢丝成品随着收线机中卷筒的转动被卷绕到收线机的收线盘上；
I、检验入库：检验钢丝成品，满足抗拉强度为1800MPa以上、硬度500～580Hv1.0、且表面干净光洁无划伤的成品钢丝为合格成品钢丝，将合格成品钢丝包装入库。
本发明的设计原理如下：
本发明的加工工艺对盘条进行粗拉拔、剥皮、固溶处理后所得到的表面干净无缺陷钢丝再采用精细拉拔、首次时效、轧制成型、二次时效的加工路线，通过轧制前后两次时效处理能够生产出高强度、高硬度、韧性好、应力小、便于加工、承载能力强、抗疲劳性能和抗弹减性能优良的异型丝，大大提高了高强度异型丝以及弹簧绕制成品的力学性能，同时也降低了异型丝的内应力和脆性，便于后续加工和使用。更具体讲：对盘条进行粗拉拔方便后续剥皮；对粗拉拔后的钢丝进行剥皮能够去除有缺陷的粗糙表层，得到表面无缺陷的钢丝；对剥皮后的钢丝进行固溶处理，能够使钢丝组织稳定一致，消除加工硬化，便于后续冷加工；经精细拉拔能够得到圆钢丝，奠定了后续轧制成型的基础；在精细拉拔和轧制成型之间增加首次时效工序，能够大大提高钢丝的抗拉强度和韧性，使钢丝的应力及时释放，便于后续的轧制成型，增加轧制变形量、提高轧制精度、降低材料轧制开裂风险；轧制成型后进行二次时效，不仅能够进一步稳定内部的金相组织，提高钢丝抗拉强度，改善钢丝塑性和韧性，提高钢丝的抗疲劳和抗弹减性能，同时继续减少内应力、降低脆性，便于后续加工和使用。
本发明的有益技术效果如下：
利用本发明的加工工艺能够生产出高强度、高硬度、韧性好、应力小、便于加工、承载能力强、抗疲劳性能和抗弹减性能优良的异型丝，大大提高了高强度异型丝以及弹簧绕制成品的力学性能，同时也降低了异型丝的内应力和脆性，便于后续加工和使用。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图2是实施例一中异形丝成品的截面示意图。
图3是实施例二中异形丝成品的截面示意图。
图4是实施例三中异形丝成品的截面示意图。
图中零件序号说明：1、放线装置，2、粗圆模，3、切削模，4、固溶加热炉，5、固溶水冷却管，6、细圆模，7、时效加热炉Ⅰ，8、时效水冷却管Ⅰ，9、轧辊，10、时效加热炉Ⅱ，11、时效水冷却管Ⅱ，12、收线机。
具体实施方式
本发明以下结合附图和实施例作进一步描述：
实施例一
实施例一的一种适用于高强度异型丝的加工工艺是通过以下步骤来实现的：
A、粗拉拔：涂皮膜后材料为0Cr17Ni7Al、直径为5.50mm的盘条经放线装置1展开，经粗圆模2的内腔进行粗拉拔，得到直径为5.00mm规则的钢丝；
B、剥皮：粗拉拔后直径为5.00mm的钢丝通过切削模3单边去掉10丝有缺陷的粗糙表层，得到直径为4.80mm表面无缺陷的钢丝；
C、固溶处理：剥皮后的钢丝以5米/秒的线速度前移，先后依次通过固溶加热炉4、固溶水冷却管5进行固溶处理，经过固溶加热炉4后钢丝的线温被加热到1060℃，经过固溶水冷却管5后钢丝的线温被控制到15～20°，使钢丝组织稳定一致，消除加工硬化；
D、精细拉拔：固溶处理后的钢丝经细圆模6内腔进行精细拉拔，得到直径为2.80mm规则的圆钢丝；
E、首次时效：精细拉拔后的圆钢丝继续前移，先后依次通过时效加热炉Ⅰ7、时效水冷却管Ⅰ8进行首次时效处理，经过时效加热炉Ⅰ7后圆钢丝的线温被加热到575℃，保温9分钟，经过时效水冷却管Ⅰ8后圆钢丝的线温被冷却到室温；
F、轧制成型：首次时效后的圆钢丝继续前移，经过所需孔型的轧辊9进行轧制，得到截面如图2所示的0.95*1.05*4.0mm四角R0.15mm梯形钢丝；
G、二次时效：轧制成型后的梯形钢丝继续前移，先后依次通过时效加热炉Ⅱ10、时效水冷却管Ⅱ11进行二次时效处理，经过时效加热炉Ⅱ10后线材产品的线温被加热到560℃，保温8分钟，经过时效水冷却管Ⅱ11后线材产品的线温被冷却到室温，得到钢丝成品；
H、收卷：钢丝成品随着收线机12中卷筒的转动被卷绕到收线机的收线盘上；
I、检验入库：检验钢丝成品，抗拉强度为1820～1850MPa、硬度506～515Hv1.0、钢丝表面干净光洁无划伤，满足钢丝合格要求，将合格成品钢丝包装入库。
实施例二
实施例二的一种适用于高强度异型丝的加工工艺是通过以下步骤来实现的：
A、粗拉拔：涂皮膜后材料为0Cr17Ni7Al、直径为5.50mm的盘条经放线装置1展开，经粗圆模2的内腔进行粗拉拔，得到直径为3.00mm规则的钢丝；
B、剥皮：粗拉拔后直径为3.00mm的钢丝通过切削模3单边去掉5丝有缺陷的粗糙表层，得到直径为2.90mm表面无缺陷的钢丝；
C、固溶处理：剥皮后的钢丝以8.8米/秒的线速度前移，先后依次通过固溶加热炉4、固溶水冷却管5进行固溶处理，经过固溶加热炉4后钢丝的线温被加热到1040℃，经过固溶水冷却管5后钢丝的线温被控制到0～10°，使钢丝组织稳定一致，消除加工硬化，便于后续冷加工；
D、精细拉拔：固溶处理后的钢丝经细圆模6内腔进行精细拉拔，得到直径为1.60mm规则的圆钢丝；
E、首次时效：精细拉拔后的圆钢丝继续前移，先后依次通过时效加热炉Ⅰ7、时效水冷却管Ⅰ8进行首次时效处理，经过时效加热炉Ⅰ7后圆钢丝的线温被加热到420℃，保温6分钟，经过时效水冷却管Ⅰ8后圆钢丝的线温被冷却到室温；
F、轧制成型：首次时效后的圆钢丝继续前移，经过所需孔型的轧辊9进行轧制，得到截面如图3所示规格为0.50*2.70mm、且两边对称圆弧为R0.25mm的扁钢丝；
G、二次时效：轧制成型后的扁钢丝继续前移，先后依次通过时效加热炉Ⅱ10、时效水冷却管Ⅱ11进行二次时效处理，经过时效加热炉Ⅱ10后线材产品的线温被加热到420℃，保温5分钟，经过时效水冷却管Ⅱ11后线材产品的线温被冷却到室温，得到钢丝成品；
H、收卷：钢丝成品随着收线机12中卷筒的转动被卷绕到收线机的收线盘上；
I、检验入库：检验钢丝成品，抗拉强度为2180-2210MPa、硬度560～570Hv1.0、钢丝表面干净光洁无划伤，满足钢丝合格要求，将合格成品钢丝包装入库。
实施例三
实施例三的一种适用于高强度异型丝的加工工艺是通过以下步骤来实现的：
A、粗拉拔：涂皮膜后材料为0Cr17Ni7Al、直径为5.50mm的盘条经放线装置1展开，经粗圆模2的内腔进行粗拉拔，得到直径为4.16mm规则的钢丝；
B、剥皮：粗拉拔后直径为4.16mm的钢丝通过切削模3单边去掉8丝有缺陷的粗糙表层，得到直径为4.00mm表面无缺陷的钢丝；
C、固溶处理：剥皮后的钢丝以6.2米/秒的线速度前移，先后依次通过固溶加热炉4、固溶水冷却管5进行固溶处理，经过固溶加热炉4后钢丝的线温被加热到1050℃，经过固溶水冷却管5后钢丝的线温被控制到10～15°，使钢丝组织稳定一致，消除加工硬化，便于后续冷加工；
D、精细拉拔：固溶处理后的钢丝经细圆模6内腔进行精细拉拔，得到直径为2.20mm规则的圆钢丝；
E、首次时效：精细拉拔后的圆钢丝继续前移，先后依次通过时效加热炉Ⅰ7、时效水冷却管Ⅰ8进行首次时效处理，经过时效加热炉Ⅰ7后圆钢丝的线温被加热到500℃，保温7分钟，经过时效水冷却管Ⅰ8后圆钢丝的线温被冷却到室温；
F、轧制成型：首次时效后的圆钢丝继续前移，经过所需孔型的轧辊9进行轧制，得到截面如图4所示规格为1.45*3.20mm的三角形钢丝；
G、二次时效：轧制成型后的三角形钢丝继续前移，先后依次通过时效加热炉Ⅱ10、时效水冷却管Ⅱ11进行二次时效处理，经过时效加热炉Ⅱ10后线材产品的线温被加热到500℃，保温6.6分钟，经过时效水冷却管Ⅱ11后线材产品的线温被冷却到室温，得到钢丝成品；
H、收卷：钢丝成品随着收线机12中卷筒的转动被卷绕到收线机的收线盘上；
I、检验入库：检验钢丝成品，，抗拉强度为1960-2000MPa、硬度533～545Hv1.0、钢丝表面干净光洁无划伤，满足钢丝合格要求，将合格成品钢丝包装入库。

Claims (1)

1.一种适用于高强度异型丝的加工工艺，其特征在于：所述加工工艺是通过以下步骤来实现的：
A、粗拉拔：涂皮膜后的盘条经放线装置（1）展开，经粗圆模（2）的内腔进行粗拉拔，得到规则的钢丝；
B、剥皮：粗拉拔后的钢丝通过切削模（3）单边去掉5～10丝有缺陷的粗糙表层，得到表面无缺陷的钢丝；
C、固溶处理：剥皮后的钢丝以5～10米/秒的线速度前移，先后依次通过固溶加热炉（4）、固溶水冷却管（5）进行固溶处理，经过固溶加热炉（4）后钢丝的线温被加热到1040～1060℃，经过固溶水冷却管（5）后钢丝的线温被控制到0～20°，使钢丝组织稳定一致，消除加工硬化，便于后续冷加工；
D、精细拉拔：固溶处理后的钢丝经细圆模（6）内腔进行精细拉拔，得到规则的圆钢丝；
E、首次时效：精细拉拔后的圆钢丝继续前移，先后依次通过时效加热炉Ⅰ（7）、时效水冷却管Ⅰ（8）进行首次时效处理，经过时效加热炉Ⅰ（7）后圆钢丝的线温被加热到420～580℃，保温5～10分钟，经过时效水冷却管Ⅰ（8）后圆钢丝的线温被冷却到室温；
F、轧制成型：首次时效后的圆钢丝继续前移，经过所需孔型的轧辊（9）进行轧制，得到符合形状要求的成型钢丝；
G、二次时效：轧制成型后的成型钢丝继续前移，先后依次通过时效加热炉Ⅱ（10）、时效水冷却管Ⅱ（11）进行二次时效处理，经过时效加热炉Ⅱ（10）后线材产品的线温被加热到420～580℃，保温5～10分钟，经过时效水冷却管Ⅱ（11）后线材产品的线温被冷却到室温，得到钢丝成品；
H、收卷：钢丝成品随着收线机（12）中卷筒的转动被卷绕到收线机的收线盘上；
I、检验入库：检验钢丝成品，满足抗拉强度为1800MPa以上、硬度500～580Hv1.0、且表面干净光洁无划伤的成品钢丝为合格成品钢丝，将合格成品钢丝包装入库。
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