KR20110111021A - Manufacturing method for high strength bolt having excellent fatigue property - Google Patents
Manufacturing method for high strength bolt having excellent fatigue property Download PDFInfo
- Publication number
- KR20110111021A KR20110111021A KR1020100030392A KR20100030392A KR20110111021A KR 20110111021 A KR20110111021 A KR 20110111021A KR 1020100030392 A KR1020100030392 A KR 1020100030392A KR 20100030392 A KR20100030392 A KR 20100030392A KR 20110111021 A KR20110111021 A KR 20110111021A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- bolt
- extrusion
- manufacturing
- strength
- diameter
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C23/00—Extruding metal; Impact extrusion
- B21C23/02—Making uncoated products
- B21C23/04—Making uncoated products by direct extrusion
- B21C23/14—Making other products
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering
- B21J13/02—Dies or mountings therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
- B21K1/00—Making machine elements
- B21K1/44—Making machine elements bolts, studs, or the like
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/0093—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for screws; for bolts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
본 발명은 고강도를 가지면서, 동시에 피로특성이 우수한 볼트를 낮은 에너지와 저비용으로 제조하기 위한 것으로, 가공부 및 가압 부재를 포함하는 냉간압출 방식의 다이스 장치를 이용하여 볼트를 제조하는 방법에 있어서,
볼트 예비 성형체를 상기 가공부에 투입하는 원료 투입 단계;
상기 가압 부재로 상기 볼트 예비 성형체를 가압하여 볼트 머리부 및 몸통부를 제조하는 압출 단계; 및
상기 압출을 통해 제조된 볼트를 250~300℃의 온도에서 2시간 이상 가열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피로특성이 우수한 고강도 볼트의 제조방법에 관한 것이다.The present invention is to manufacture a bolt having a high strength and at the same time excellent in fatigue characteristics with low energy and low cost, in the method of manufacturing a bolt using a cold extrusion die device including a processing portion and a pressing member,
A raw material input step of inserting a bolt preform into the processing unit;
An extrusion step of pressing the bolt preform with the pressing member to produce a bolt head and a body; And
It relates to a high-strength bolt manufacturing method having excellent fatigue characteristics, characterized in that it comprises the step of heat-treating the bolt manufactured through the extrusion at a temperature of 250 ~ 300 ℃ more than 2 hours.
Description
본 발명은 냉간가공으로 볼트를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 낮은 에너지와 저비용으로 높은 강도를 확보할 수 있는 동시에, 피로특성이 우수한 볼트를 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of manufacturing bolts by cold working, and more particularly, to a method capable of securing high strength at low energy and low cost and at the same time manufacturing a bolt having excellent fatigue characteristics.
최근 볼트 제조시 시간과 비용을 절약하기 위하여, 열처리를 생략하고, 볼트를 제조하는 기술 및 볼트용 강재들에 대한 연구가 지속되고 있다. 이러한 볼트 제조 기술은 열처리를 생략할 수 있으므로 경제성이나 생산성에서 우수하지만, 가공전의 강도가 완성품의 강도와 직결되기 때문에 냉간압조 공정시 볼트성형장치 및 다이스에 큰 부하를 가져와 다이스의 수명 단축을 초래하고, 결국에는 생산성의 저하로 이어지는 문제가 있다. 특히, 상기 문제는 볼트의 강도가 높은 고강도 볼트의 제조시에 더욱 두드러지게 나타나게 된다.
In recent years, in order to save time and money in bolt manufacturing, research on the technology of manufacturing bolts and steels for bolts has been continued without omitting heat treatment. This bolt manufacturing technology is excellent in economics and productivity because the heat treatment can be omitted, but since the strength before processing is directly related to the strength of the finished product, the bolt forming apparatus and dies are subjected to a large load during the cold press process, resulting in a shortened die life. In the end, there is a problem that leads to a decrease in productivity. In particular, the problem is more prominent in the manufacture of high strength bolts with high bolt strength.
종래에는 고강도 볼트를 제조하는 경우, 냉간압조 전 구상화열처리를 통하여 원소재의 강도를 낮추어 냉간압조가 가능하도록 하여 가공한 후, 다시 열처리를 하여 제품에 요구되는 강도를 만족시키는 방법이 사용되었다. 구체적으로는 선재 상태에서 구상화 열처리를 거쳐 사이징(sizing) 목적의 신선을 수행한 후, 구상화 열처리, 볼트 성형, 소입, 소려 공정을 거쳐 최종 템퍼드 마르텐사이트(tempered martensite)의 미세조직을 갖는 볼트를 제조하는 방법으로 이루어지는 경우가 많았다. 따라서 볼트의 강도는 조성 및 소입, 소려 열처리 공정에 의해 결정되었으며, 충분한 강도의 확보를 위하여 볼트 제조 단계에서는 최종 제품까지 일반적으로 약 2회의 열처리가 수행되었다.
Conventionally, when manufacturing a high-strength bolt, a method of lowering the strength of a raw material through a spheroidization heat treatment before cold rolling to enable cold rolling, and then heat-treating again to satisfy the strength required for the product. Specifically, after the wire for sizing purpose is carried out through a wire heat treatment in a wire state, a bolt having a microstructure of the final tempered martensite is subjected to a process of nodular heat treatment, bolt forming, hardening, and soaking. In many cases, the method was produced. Therefore, the strength of the bolt was determined by the composition, quenching, and heat treatment process. In order to secure sufficient strength, about two heat treatments were generally performed to the final product in the bolt manufacturing step.
그러나, 이러한 열처리 단계를 거쳐야 하는 볼트 제조 공정은 공정생략을 통한 원가절감을 목표로 하는 추세에 맞지 않으며, 이렇게 제조되는 선재 역시 고강도화가 급속하게 이루어지고 있기 때문에 고강도 볼트 제품을 안정적으로 냉간에서 가공할 수 있는 기술이 요구되는 실정이다.
However, the bolt manufacturing process that has to go through this heat treatment step does not meet the trend aimed at cost reduction through the omission of the process, and the wire rods thus manufactured are also rapidly made of high strength, so that the high-strength bolt products can be stably cold processed. There is a need for technology.
상술한 시대적 요구에 맞춰, 한국 특허 등록번호 제10-0931200호에서는 강도를 높이고자 열처리 없이 압출 형태로 볼트를 제조할 수 있는 다이스와 이를 통한 제조방법을 제공함으로서, 고강도 볼트를 확보할 수 있게 되었다. 상기 특허기술은 통상의 볼트 머리를 타격하여 제조하는 기술이 아닌 몸통 부분을 압출 형태로 냉간 가공하여 제조함으로서, 가공 후 볼트의 강도가 보다 증가되는 효과를 가짐과 동시에 원소재의 강도가 매우 높은 소재를 연화 열처리(냉간 가공이 용이하도록 강도를 낮추는 열처리)없이도 직접 냉간 가공이 가능하도록 하였다.
In accordance with the demands of the times described above, Korean Patent Registration No. 10-0931200 provides a die that can manufacture bolts in an extruded form without heat treatment in order to increase the strength, thereby securing a high strength bolt. . The patented technology is manufactured by cold-processing the body portion in the form of an extrusion rather than a technique of hitting a conventional bolt head, and has the effect of increasing the strength of the bolt after processing and at the same time a very high strength of the raw material It is possible to directly cold work without softening heat treatment (heat treatment for lowering the strength to facilitate cold working).
상기 특허 기술은 몸통 부위가 압출형태로 가공되면서 부가되는 가공량에 따라서 강도가 증가하게 되는 것으로, 이는 가공경화(work hardening) 또는 변형경화(stress hardening)라 불린다.
The patented technology is to increase the strength in accordance with the amount of processing is added as the body portion is processed in the extrusion form, which is called work hardening or stress hardening.
상기 특허 기술에 의하면, 별도의 열처리 없이 고강도 볼트를 제조할 수 있으나, 압출방식의 가공법을 통하여 볼트의 몸통 부위에 상당량의 잔류 응력(residual stress)이 잔존하게 되는데, 상기 잔류 응력은 상술한 가공방법을 이용할 경우에 얻어지는 매우 자연스러운 현상이며, 불가피한 것이다.
According to the patented technology, a high-strength bolt can be manufactured without a separate heat treatment, but a substantial amount of residual stress remains in the body portion of the bolt through an extrusion method, and the residual stress is the above-described processing method. It is a very natural phenomenon which is obtained when using the and is inevitable.
상기 잔류 응력은 볼트에 가해지는 반복 하중시 피로 균열의 생성과 관계가 있는데, 적절한 잔류 응력은 피로 균열이 발생하더라도 잔류 응력이 이를 더이상 성장하지 못하게 고정하는 효과가 있다. 즉, 상기 볼트 몸통에 잔존하는 잔류 응력은 과도하면 볼트에 가해지는 반복하중시 피로 균열의 성장을 초래하는 문제가 있고, 상기 잔류 응력이 부족한 경우에는 피로 균열 고정하지 못하여 낮은 피로 특성을 나타내는 문제가 있다.
The residual stress is related to the generation of fatigue cracks at repeated loads applied to the bolts, and the appropriate residual stresses have the effect of fixing the residual stresses so that they do not grow anymore even if fatigue cracks occur. That is, if the residual stress remaining in the bolt body is excessive, there is a problem of causing fatigue crack growth during repeated loads applied to the bolt, and if the residual stress is insufficient, fatigue crack is not fixed and the problem of showing low fatigue characteristics is insufficient. have.
따라서, 냉간 가공을 통하여 볼트를 제조하는 경우에, 우수한 강도를 확보할 수 있으면서도, 우수한 피로 특성을 확보할 수 있는 기술에 대한 요구가 절실한 실정이다.
Therefore, when manufacturing bolts through cold working, there is an urgent need for a technology capable of securing excellent fatigue properties while securing excellent strength.
본 발명의 일측면에 따르면, 냉간 가공을 통하여 볼트를 제조하는 경우, 가공경화(work hardening) 현상을 이용하여 강도의 향상을 확보하고, 동시에 피로 특성이 우수한 볼트를 제조할 수 있는 방법을 제공한다.
According to one aspect of the present invention, when manufacturing the bolt through cold working, by using a work hardening phenomenon to secure the improvement of the strength, and at the same time provides a method for producing a bolt excellent in fatigue characteristics .
본 발명은 가공부 및 가압 부재를 포함하는 냉간압출 방식의 다이스 장치를 이용하여 볼트를 제조하는 방법에 있어서,The present invention relates to a method for manufacturing a bolt using a die extrusion apparatus of cold extrusion method including a processing portion and a pressing member,
볼트 예비 성형체를 상기 가공부에 투입하는 원료 투입 단계;A raw material input step of inserting a bolt preform into the processing unit;
상기 가압 부재로 상기 볼트 예비 성형체를 가압하여 볼트 머리부 및 몸통부를 제조하는 압출 단계; 및An extrusion step of pressing the bolt preform with the pressing member to produce a bolt head and a body; And
상기 압출을 통해 제조된 볼트를 250~300℃의 온도에서 2시간 이상 가열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피로특성이 우수한 고강도 볼트의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
It is to provide a high-strength bolt manufacturing method having excellent fatigue characteristics, comprising the step of heat-treating the bolt produced through the extrusion at a temperature of 250 ~ 300 ℃ more than 2 hours.
본 발명에 의하여 볼트를 제조하는 경우, 가공경화를 통하여 강도 향상을 도모하면서, 가장 우수한 피로 강도를 확보할 수 있다. 즉, 본 발명을 통해 제조된 볼트는 우수한 강도를 보유하는 동시에 응력 완화 열처리를 통하여 최적의 피로 특성을 확보할 수 있는 볼트를 제조할 수 있다.
In the case of manufacturing the bolt according to the present invention, it is possible to secure the most excellent fatigue strength while improving the strength through work hardening. In other words, the bolt manufactured according to the present invention can manufacture a bolt capable of securing the optimum fatigue characteristics through the stress relaxation heat treatment while maintaining excellent strength.
도 1는 본 발명의 방법에 이용되는 다이스 장치의 개략도.
도 2은 종래의 압조방식으로 볼트를 제조하는 다이스 장치의 개략도.
도 3는 실시예로 얻어진 열처리 조건에 따른 인장강도와 단면감소율 변화를 나타내는 그래프.1 is a schematic diagram of a die apparatus used in the method of the present invention.
2 is a schematic diagram of a die apparatus for manufacturing a bolt by a conventional pressure mill method.
Figure 3 is a graph showing the change in tensile strength and cross-sectional reduction rate according to the heat treatment conditions obtained in the embodiment.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.
본 발명에서 볼트를 제조하기 위해 적용되는 선재는 제조 이후 열처리가 생략된 선재이며, 흔히 비조질 선재라 불린다. 이러한 특성을 가지는 제품은 선재 제조 이후 사이징(sizing) 목적의 신선이 수행되고, 볼트 성형 및 최종 가공만을 통하여 직접 제조가 가능하다.
In the present invention, the wire applied to manufacture the bolt is a wire that is omitted after the heat treatment, and is often referred to as an unstructured wire. Products having these characteristics can be manufactured directly by sizing purposes after wire fabrication, and only through bolt forming and final processing.
상기 열처리를 생략한 선재의 가장 큰 특징은 열처리 공정에 소모되는 에너지를 줄여 제품원가를 낮출 수 있으며, 열처리가 이루어지지 않기 때문에, 급냉 균열(quench crack), 휨 및 열처리에 의한 기타 결함 등이 발생하지 않는 장점이 있다. 그러나 열처리에 의하여 강도가 확보되는 것이 아니라, 신선과 같은 냉간 가공을 통하여 강도를 얻는 형태이므로 연성 및 인성의 감소가 문제될 수 있으며, 압출 공정을 통한 볼트의 경우, 제품의 피로강도에 미치는 잔류 응력의 영향이 매우 크므로, 이를 적절히 조절하는 것이 매우 중요하다.
The biggest feature of wire rods that omit the heat treatment is to reduce the energy consumed in the heat treatment process to lower the product cost, and because the heat treatment is not performed, quench crack, bending and other defects due to heat treatment occurs There is an advantage that does not. However, the strength is not secured by heat treatment, but it is a form of obtaining strength through cold working such as drawing, so that ductility and toughness may be reduced. In the case of bolts through the extrusion process, residual stress on the fatigue strength of the product Is very important, it is very important to adjust it properly.
이에 본 발명자들은 깊이 연구한 결과, 상기 표면 잔류 응력은 볼트 몸통 부위의 표면 직하 약 2~3㎜ 두께에 분포하게 되고, 이는 소재가 다이스를 통과하면서, 발생되는 마찰력에 기인하는 것임을 인지하게 되었다. As a result of the study, the inventors have found that the surface residual stress is distributed about 2 to 3 mm in thickness directly below the surface of the bolt body, which is due to the friction force generated while the material passes through the die.
이에 압출 공정을 이용하여, 볼트를 제조하는 경우, 압출에 의하여 얻어지는 가공경화(work hardening) 효과를 이용할 수 있게 되어, 볼트의 몸통과 머리부위의 강도가 상승되는 것을 확인함과 함께, 가공경화에 의한 표면 잔류 응력을 가지게 되는 것을 확인하고, 이를 제어할 수 있는 기술을 고안하고 본 발명에 이르게 되었다.
When the bolt is manufactured by using the extrusion process, the work hardening effect obtained by the extrusion can be used, confirming that the strength of the body and the head of the bolt is increased, It was confirmed that the surface residual stress caused by, and to devise a technology that can control this led to the present invention.
본 발명은 압출 공정을 이용하여 볼트가 제조된 경우에 한하여 적용된다. 즉, 본 발명은 볼트 몸통 부위에 잔존하는 잔류 응력을 적절한 열처리를 통하여 피로특성을 얻는데 활용하는 기술에 관한 것이므로, 압출공정이 아닌 통상의 머리부 타격을 통하여 제조된 볼트 등에는 적용되지 않는 것이다. 상기 머리부를 타격하여 제조되는 볼트는 상술한 잔류 응력이 잔존하지 않으므로, 본 발명이 적용되지 않는다.
The invention applies only if the bolt is manufactured using an extrusion process. That is, the present invention relates to a technique of utilizing the residual stress remaining in the bolt body portion to obtain the fatigue characteristics through proper heat treatment, and thus does not apply to bolts manufactured through the normal head hitting, not the extrusion process. The bolt produced by hitting the head is not subject to the present invention because the above-described residual stress does not remain.
본 발명의 볼트 제조방법은 가공부 및 가압 부재를 포함하는 냉간압출 방식의 다이스 장치를 이용하여 볼트를 제조함에 있어서,In the bolt manufacturing method of the present invention in manufacturing a bolt using a die extrusion apparatus of the cold extrusion method including a processing portion and a pressing member,
볼트 예비 성형체를 상기 가공부에 투입하는 원료 투입 단계;A raw material input step of inserting a bolt preform into the processing unit;
상기 가압 부재로 상기 볼트 예비 성형체를 가압하여 볼트 머리부 및 몸통부를 제조하는 압출 단계; 및An extrusion step of pressing the bolt preform with the pressing member to produce a bolt head and a body; And
상기 압출을 통해 제조된 볼트를 250~300℃의 온도에서 2시간 이상 가열처리하는 단계를 포함한다.
It includes the step of heat-treating the bolt produced through the extrusion at a temperature of 250 ~ 300 ℃ for 2 hours or more.
본 발명에 이용되는 냉간압출 방식의 다이스 장치는 도 1을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 도 1은 상기 다이스 장치의 일예로서, 이에 한정되는 것은 아니다. The cold extrusion die apparatus used in the present invention will be described in detail with reference to FIG. However, FIG. 1 is an example of the die apparatus and is not limited thereto.
상기 도 1에도 나타난 바와 같이, 본 발명에 적용되는 냉간압출 방식의 다이스는 장치는 소재가 가공되는 가공부(104)를 가지는 다이스 부재(102), 상기 다이스 부재를 둘러싸 포위하는 형태로 수용하는 보강링(101) 및 상기 가공부에 투입되는 원료를 가압하는 역할을 하는 가압 부재(103)를 포함한다.
As shown in FIG. 1, the die of the cold extrusion method applied to the present invention includes a
상기 가공부(104)는 볼트 성형에 알맞은 원통형 형상을 가지고, 상기 가공부(104)의 직경은 서로 다른 2가지 직경을 포함한다. 상기 2가지 직경 중, 상대적으로 큰 직경을 제1직경, 상대적으로 작은 직경을 제2직경으로 칭한다. 상기 2가지의 직경 중 원료 투입부측, 즉 펀지 부재측의 직경이 더 커야 한다. 이는 볼트 성형시 직경이 큰 원료 투입부측이 볼트의 머리부분으로 가공될 수 있어야 하기 때문이다.
The
또한, 상기 가공부(104) 말단은 개방된 개방형 가공부일 수 있는데, 이는 종래의 압조 방식을 위한 폐쇄형 가공부와는 달리 압출만을 이용하는 본 발명의 다이스 장치를 위한 것이며, 이러한 개방형 가공부에 의하면 볼트 길이에 제한이 사라지기 때문에 다양한 길이의 볼트를 제조할 수 있다.
In addition, the distal end of the
본 발명에 적용되는 다이스 장치는 도 2에 나타난 종래 압조방식의 다이스 장치와 비교할 때, 다음과 같은 차이를 가진다.The die apparatus applied to the present invention has the following differences as compared with the conventional die-casting apparatus shown in FIG.
종래 압조방식의 다이스 부재(202)는 가공부의 직경이 일정하지만, 본 발명에 이용되는 다이스 장치의 가공부(104)는 볼트 성형에 알맞은 원통형 형상을 가지고, 상기 가공부(104)의 직경은 서로 다른 2가지 직경을 포함한다.
Although the diameter of the die
또한, 종래의 압조방식에서는 펀치 부재(203)를 사용하는 점에 비해, 본 발명에서 이용되는 다이스 장치는 가압 부재(103)를 사용하여, 종래와 같이 충격을 가할 필요가 없으므로, 가압 부재(103)의 수명은 종래의 펀치 부재(203)에 비해 길고, 전체적으로 다이스 장치의 수명도 증가한다.
In addition, since the die apparatus used in the present invention does not need to be subjected to the impact as in the prior art, the die apparatus used in the present invention does not need to be subjected to the impact as in the conventional pressurization method. ) Is longer than the
상기 압출공정을 이용한 볼트를 제조하기 위해서는 볼트 예비 성형체를 상기 가공부(104)의 원료 투입부에 투입시킨다. 이 경우, 상기 볼트 예비 성형체는 종래의 볼트 제조방법과는 달리, 직경이 상기 제2직경보다는 크고 상기 제1직경보다는 작은 것을 사용한다.In order to manufacture the bolt using the extrusion process, the bolt preform is put into the raw material input portion of the
투입된 상기 볼트 예비 성형체는 가압 부재(103)에 의하여 가압되어 제1직경을 가지는 가공부로부터 제2직경을 가지는 가공부로 압출된다. 상기 가압 부재(103)는 종래의 압조 방식에서 사용되는 펀치 부재(203)와는 달리, 볼트 머리부 성형홈이 존재하지 않고, 예비 성형체를 가공부(104)로 가압할 수 있는 가압 돌기를 가지는 것이 특징이다.
The injected bolt preform is pressed by the
상기 과정을 통해 제조된 볼트는 압출에 의하여 가공경화(work hardening) 효과를 얻음으로서, 기본 강도가 낮은 소재를 사용하여 볼트를 성형하더라도 제조 이후에는 강도가 상승된 볼트를 용이하게 제조될 수 있다.
The bolt manufactured through the above process obtains a work hardening effect by extrusion, so that even after molding the bolt using a material having a low basic strength, the bolt with increased strength can be easily manufactured.
다만, 상기와 같이 제조된 볼트는 가공경화의 효과로 볼트 몸통의 표면에 잔류 응력을 가지게 되는데, 본 발명에서는 상기 압출을 통해 제조된 볼트를 가열처리함으로서, 볼트의 몸통 부위에 응력을 조절한다. 상기와 같은 열처리를 응력 완화 열처리(stress relieving)이라 한다.
However, the bolt manufactured as described above has a residual stress on the surface of the bolt body due to the effect of hardening, in the present invention, by heating the bolt manufactured through the extrusion, the stress is adjusted to the body portion of the bolt. Such heat treatment is referred to as stress relieving.
볼트 몸통 표면에 잔류된 응력은 압출 또는 냉간 단조시 표면 결함 또는 표면의 국부적 응력 집중으로 인하여 가공시 파단 혹은 크랙(crack)의 원인이 될 수 있기 때문에, 응력 완화 열처리를 통한 응력 해소가 요구된다. 이러한 응력 완화 열처리는 열처리 온도와 시간에 매우 민감하게 반응하게 되며, 적절한 온도와 시간으로 열처리시, 잔류 응력이 모두 해소되어 가공이 용이하게 되며, 크랙 또는 파단을 미리 예방할 수 있을 뿐만 아니라, 가공시 표면이 미려한 효과도 얻을 수 있다.
Since the stress remaining on the bolt body surface may cause breakage or cracking during machining due to surface defects or local stress concentration on the surface during extrusion or cold forging, stress relief through stress relaxation heat treatment is required. This stress relaxation heat treatment is very sensitive to the heat treatment temperature and time, and when the heat treatment at the appropriate temperature and time, all residual stress is resolved to facilitate the processing, and not only prevent cracks or fractures in advance, but also during processing The beautiful surface can also be obtained.
볼트 몸통 표면에 남아있는 잔류 응력은 가공 직후에 가장 높은 수준이며, 볼트의 중심부와 표면부의 응력차이가 매우 크기 때문에 피로 강도를 저하시키는 요인이 되기 때문에, 상기 가열처리는 상기 압출을 행하여 볼트를 제조한 직후에 행하는 것이 바람직하다.
Since the residual stress remaining on the surface of the bolt body is the highest level immediately after machining, and the stress difference between the central part and the surface part of the bolt is very large, which causes a decrease in the fatigue strength, the heat treatment performs the extrusion to manufacture the bolt. It is preferable to carry out immediately after.
상기 가열처리는 250~300℃에서 2시간 이상 행하는 것이 바람직하다. 상기 온도가 250℃ 미만인 경우에는 국부적으로 집중된 응력이 해소될 만한 확산 온도가 부족하여 충분한 응력의 해소가 용이하지 않으며, 잔류 응력이 모두 제거되지 않아, 크랙(crack)을 야기할 수 있으며, 그 온도가 300℃를 초과하는 경우에는 펄라이트 열처리 온도가 높아 조직이 미약하게나마 변태되어 인장강도 저하를 야기시킬 수 있는 문제가 있다.
It is preferable to perform the said heat processing at 250-300 degreeC for 2 hours or more. If the temperature is less than 250 ° C., there is a lack of diffusion temperature at which locally concentrated stresses can be resolved, and sufficient stress is not easily resolved, and any residual stresses are not removed, which may cause cracks. When the temperature exceeds 300 ℃, the pearlite heat treatment temperature is high, there is a problem that the structure is weakly transformed to cause a decrease in tensile strength.
한편, 상기 열처리 시간이 2시간 미만인 경우에는 확산을 통하여 응력을 해소하기 위한 충분한 시간이 되지 않아, 응력 해소가 불가하기 때문에 2시간 이상 행하는 것이 바람직하다.On the other hand, when the heat treatment time is less than 2 hours, it is not sufficient time to relieve stress through diffusion, and thus it is preferable to carry out for 2 hours or more because the stress cannot be solved.
한편, 상기 열처리 시간이 4시간을 초과하지 않는 것이 보다 바람직하다. 더무 과다한 시간동안 열처리를 행하면, 시효현상에 의한 자연적 조직변태가 야기되어 조직 불균일성의 문제가 있고, 생산상의 경제성을 고려할 때, 4시간을 초과하지 않는 것이 보다 바람직하다.
On the other hand, it is more preferable that the heat treatment time does not exceed 4 hours. If the heat treatment is performed for an excessively longer time, a natural tissue transformation caused by the aging phenomenon is caused, resulting in a problem of tissue nonuniformity, and considering the economics of production, it is more preferable not to exceed 4 hours.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예로 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following examples.
(실시예)(Example)
압출공정을 통하여 제조된 볼트를 대상으로 응력 완화 열처리를 실시하고, 피로강도를 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.Stress relaxation heat treatment was performed on the bolts manufactured through the extrusion process, fatigue strength was measured, and the results are shown in Table 1.
본 실시예는 압출공정을 통하여 제조된 볼트를 대상으로 실시하였으며, 사용된 소재는 JIS-SWRS82BC라는 피아노 선재를 이용하였다. 도 1에 나타난 다이스 장치를 이용하여 압출공정을 통해 볼트를 제조하였다.This embodiment was carried out for the bolt manufactured through the extrusion process, the material used was a piano wire called JIS-SWRS82BC. The bolt was manufactured by the extrusion process using the die apparatus shown in FIG.
볼트를 제조한 직후, 볼트의 인장강도의 측정치는 1656MPa이었고, 압출 직전 선재의 강도는 1350MPa이었다.
Immediately after the bolt was manufactured, the measured tensile strength of the bolt was 1656 MPa, and the strength of the wire immediately before extrusion was 1350 MPa.
상기와 같이 제조된 볼트에 대하여, 하기 표 2의 온도 및 시간을 달리하여 응력 완화 열처리를 실시한 후, 각 시편의 인장강도 및 단면감소율을 측정하고, 피로강도를 측정한 후 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 한편, 열처리 조건에 따른 인장강도 및 단면감소율의 변화를 용이하게 평가할 수 있도록 도 3에 그래프로 나타내었다.
For the bolt manufactured as described above, after the stress relaxation heat treatment was performed by varying the temperature and time of Table 2, the tensile strength and the cross-sectional reduction rate of each specimen were measured, and the fatigue strength was measured. Shown in On the other hand, it is shown as a graph in Figure 3 to easily evaluate the change in tensile strength and cross-sectional reduction rate according to the heat treatment conditions.
상기 피로강도에 대한 평가는 통상적으로 측정하는 일정 반복 하중하에서 파단 수명(시편이 끊어질 때까지의 반복하중횟수)을 이용하였으며, 그 시험방법은 다음과 같다. 압출공정을 통하여 제조 및 응력 완화 열처리된 볼트를 만능 인장시험기를 이용하여 인장-무하중을 부가하는 방식으로 1000MPa→0MPa을 한 사이클(cycle)로 하며, 한 사이클은 1초 내에 1회 반복(10Hz)하여 실험하였다. 이와 같은 반복 하중을 지속적으로 볼트 파단 시까지 부가하여 파단될 때의 사이클 수를 3회 이상 기록하고 이에 대한 평균치를 통하여 피로 강도를 평가하였다.
The fatigue strength was evaluated using a fracture life (number of repeated loads until the specimen breaks) under a constant cyclic load measured, and the test method is as follows. Bolts manufactured and stress-treated through the extrusion process are subjected to a tension-free load using a universal tensile tester to make 1000 MPa → 0 MPa in one cycle, and one cycle is repeated once within 10 seconds (10 Hz). ) Was tested. This repeated load was continuously added until the bolt break, and the number of cycles at break was recorded three or more times, and the fatigue strength was evaluated through the average value.
(℃)Heat treatment temperature
(℃)
(hr)Heat treatment time
(hr)
(MPa)The tensile strength
(MPa)
(%)Section reduction rate
(%)
(회)Fatigue strength
(time)
표 1의 결과에 나타난 바와 같이, 응력 제거 열처리를 행하지 않은 종래예의 경우에는 높은 인장강도를 갖는 것을 알 수 있으나, 피로 특성이 취약한 것을 확인할 수 있다.As shown in the results of Table 1, it can be seen that the conventional example without the stress relief heat treatment has a high tensile strength, but the fatigue characteristics are weak.
가장 적절한 응력 완화 열처리 조건은 발명예들은 우수한 인장강도 및 단면 감소율을 보유하면서도 응력 완화 열처리에 의한 잔류 응력의 변화로 인하여 피로강도가 향상되는 것을 확인 할 수 있었다.
The most suitable stress relaxation heat treatment condition was that the invention examples have excellent tensile strength and cross-sectional reduction rate, but the fatigue strength was improved due to the change of residual stress due to the stress relaxation heat treatment.
응력 완화 열처리를 실시하는 경우, 온도와 시간을 기준으로 온도를 높이는 경우 시간이 단축되는 효과가 있다. 반대로 온도를 낮추더라도 시간을 장시간으로 가져가게 되면 동일한 효과를 얻는 것으로 알려져 있다.
When the stress relaxation heat treatment is performed, the time is increased when the temperature is increased based on the temperature and time. On the contrary, even if the temperature is lowered, it is known that the same effect is obtained when the time is taken for a long time.
상기 열처리 온도가 너무 낮은 경우(비교예 1 내지 3)에는 충분한 열처리 효과를 갖지 못하여, 응력 완화의 효과가 없고, 특히 장시간처리(비교예 3)하더라도 피로특성이 향상되지 않음을 확인할 수 있었고, 온도가 너무 높은 경우(비교예 5 내지 7)의 경우에는 잔류 응력이 너무 부족하게 되어 피로강도가 저하되며, 인장강도와 단면감소율도 저하되는 것을 확인할 수 있다.
When the heat treatment temperature is too low (Comparative Examples 1 to 3) it does not have a sufficient heat treatment effect, there is no effect of stress relaxation, in particular, even if a long time treatment (Comparative Example 3) it was confirmed that the fatigue properties do not improve, In the case where is too high (Comparative Examples 5 to 7), it can be seen that the residual stress is so insufficient that the fatigue strength is lowered, and the tensile strength and the cross-sectional reduction rate are also lowered.
또한, 목적하는 온도가 2시간 미만으로 열처리하는 경우에는 본 발명에서 제안하는 온도범위가 비교적 낮은 편이어서, 소재 전체로 목적하는 온도까지 승온하는 것이 불충분하여 열처리의 효과도 없을 뿐더러, 균일하게 되지 아니한다. 또한, 고온에서 장시간 처리하는 경우(비교예 4)에는 단면감소율이 저하가 있으며, 피로강도의 향상효과도 미미한 정도인 것을 알 수 있다.
In addition, in the case where the desired temperature is heat-treated for less than 2 hours, the temperature range proposed by the present invention is relatively low, and it is insufficient to raise the temperature to the desired temperature in the whole material, and there is no effect of heat treatment and it is not uniform. . In addition, when it is processed for a long time at high temperature (comparative example 4), it turns out that a cross-sectional reduction rate falls and the improvement effect of fatigue strength is also insignificant.
101.....보강링 102.....다이스 부재
103.....가압 부재 104.....가공부
202.....다이스 부재 203.....펀치 부재101 .....
103 .....
202 .....
Claims (5)
볼트 예비 성형체를 상기 가공부에 투입하는 원료 투입 단계;
상기 가압 부재로 상기 볼트 예비 성형체를 가압하여 볼트 머리부 및 몸통부를 제조하는 압출 단계; 및
상기 압출을 통해 제조된 볼트를 250~300℃의 온도에서 2시간 이상 가열처리하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 피로특성이 우수한 고강도 볼트의 제조방법.
In the method of manufacturing a bolt using a die extrusion apparatus of cold extrusion method including a processing portion and a pressing member,
A raw material input step of inserting a bolt preform into the processing unit;
An extrusion step of pressing the bolt preform with the pressing member to produce a bolt head and a body; And
Heat-treating the bolt manufactured through the extrusion at a temperature of 250-300 ° C. for at least 2 hours.
Method for producing a high strength bolts having excellent fatigue characteristics, characterized in that it comprises a.
상기 가열처리는 2~4 시간 동안 행하는 우수한 고강도 볼트의 제조방법.
The method according to claim 1,
The heat treatment is an excellent high strength bolt manufacturing method performed for 2 to 4 hours.
상기 볼트 예비 성형체의 직경은 상기 제1직경보다 작고, 상기 제2직경보다 큰 것을 특징으로 하는 피로특성이 우수한 고강도 볼트의 제조방법.
The method according to claim 1,
A diameter of the bolt preform is smaller than the first diameter and larger than the second diameter, the method of producing a high strength bolt having excellent fatigue characteristics, characterized in that.
상기 냉간압출 방식의 다이스 장치는 제1직경 및 제1직경에 비해 작은 제2직경의 2단 직경을 가지는 원통형 가공부를 포함하는 다이스 부재;
상기 다이스 부재를 포위하며 수용하는 보강링; 및
상기 가공부에 투입되는 볼트 예비 성형체를 가압하는 가압 부재
를 포함하는 것을 특징으로 하는 피로특성이 우수한 고강도 볼트의 제조방법.
The method according to claim 1,
The cold extrusion die apparatus includes a die member including a cylindrical machining portion having a first diameter and a two-stage diameter of a second diameter smaller than the first diameter;
A reinforcing ring surrounding and receiving the die member; And
Pressing member for pressurizing the bolt preform injected into the processing unit
Method for producing a high strength bolts having excellent fatigue characteristics, characterized in that it comprises a.
상기 가공부는 길이 방향으로 개방된 가공부인 것을 특징으로 하는 피로특성이 우수한 고강도 볼트의 제조방법.The method of claim 4,
The processing unit is a manufacturing method of high strength bolts having excellent fatigue characteristics, characterized in that the processing unit is open in the longitudinal direction.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100030392A KR20110111021A (en) | 2010-04-02 | 2010-04-02 | Manufacturing method for high strength bolt having excellent fatigue property |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100030392A KR20110111021A (en) | 2010-04-02 | 2010-04-02 | Manufacturing method for high strength bolt having excellent fatigue property |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20110111021A true KR20110111021A (en) | 2011-10-10 |
Family
ID=45027313
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020100030392A KR20110111021A (en) | 2010-04-02 | 2010-04-02 | Manufacturing method for high strength bolt having excellent fatigue property |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20110111021A (en) |
-
2010
- 2010-04-02 KR KR1020100030392A patent/KR20110111021A/en not_active Application Discontinuation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101286948B1 (en) | Steel material, process for producing steel material, and apparatus for producing steel material | |
CN102284835A (en) | Method for producing 10.9-class vehicle bolt of above M12 | |
KR101280502B1 (en) | High strength and high manganese steel wire rod having excellent cold head quality and method for manufacturing the same, and method for manufacturing bolt using the same | |
KR20190099858A (en) | Method and apparatus for manufacturing steel wire | |
EP2062988B1 (en) | High strength high carbon steel wire and method for manufacture thereof | |
EP1293578B1 (en) | Process for manufacturing a quenched and tempered steel wire with excellent cold forging properties | |
JPH08504482A (en) | Cold formed high strength steel parts | |
KR100931200B1 (en) | Method and apparatus for manufacturing high strength bolt using extrusion process | |
WO2022166038A1 (en) | Hot rolled high strength steel long-shank bolt and manufacturing method therefor | |
DE102008036237B3 (en) | Method and plant for inline forming, tempering and straightening rod-shaped metal parts | |
JP5232432B2 (en) | Carbon steel wire manufacturing method | |
KR20110111021A (en) | Manufacturing method for high strength bolt having excellent fatigue property | |
RU2482197C1 (en) | Method for deformation-thermal processing of austenitic stainless steels | |
KR101018139B1 (en) | Manufacturing method for wire rod dispensing with heat treatment, dies and dies arrangement for manufacturing the wire rod | |
CN103962401A (en) | Production method of low-defect high-strength steel wire | |
RU2395356C1 (en) | Procedure for fabricating pipes out of aluminium alloys | |
JP6185002B2 (en) | Manufacturing method of high fatigue strength bolts | |
CN110042210A (en) | A kind of heat treatment method of rail heel end forging and stamping section | |
KR20080082219A (en) | Metal isothermal annealing heat treatment method | |
KR890002619B1 (en) | Process for manufacturing high tensile steel wire | |
KR102492641B1 (en) | Wire rod and steel wire for spring, spring with improved fatigue resistance and nitriding properties, and the method for manufacturing the same | |
WO2023243730A1 (en) | High-strength steel member which comprises medium-carbon chromium–molybdenum steel and which has high-frequency-tempered refined layer in surface layer section, and method for manufacturing same | |
CN103834789A (en) | Heat treatment process for gear | |
KR20100066102A (en) | Method for drawing steel wire rod for manufacturing steel wire having excellent torsional property and high strength | |
CN111893256B (en) | Manufacturing and strengthening method of high-performance core-setting connecting rod |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |