螺栓的生產加工全過程工藝講解

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螺栓在日常生活當中和工業生產制造當中是不可或缺的。螺栓也被稱為工業之米，可見螺栓的運用范圍之廣。其應用領域包括電子產品、機械產品、數碼產品、電力設備、機電機械產品、船舶、車輛和水利工程，甚至化學實驗上也有用到螺栓。螺栓在工業上負有重要任務，只要地球上存在著工業，螺栓的功能就永遠重要。

0 u8 b: g) J# n" ~3 g% G  |本文將為大家簡要介紹一下螺栓的生產加工工藝，希望對大家有所幫助。

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7 p# Y7 \, U5 z: J) H8 v+ y8 }6 Q螺栓加工工藝流程：材料選擇-球化（軟化）退火-剝殼除鱗-冷撥-冷鍛成形-螺紋加工-熱處理。

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螺栓加工常用材料

根據螺栓的強度級別采用不同的材料：目前市場上標準件主要有碳鋼、不銹鋼和銅三種材料。
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7 }6 f$ R! j, d（1）碳鋼  我們以碳鋼料中碳的含量區分低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼以及合金鋼。
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/ L8 _5 w! ?, H" ~低碳鋼C%≤0.25% 國內通常稱為A3鋼。國外基本稱為1008、1015、1018和1022 等。主要用于4.8級螺栓及4級螺母、小螺絲等無硬度要求的產品。（注：鉆尾釘主要用1022材料） 。

8 i- C( m* G0 I中碳鋼0.25%<C%≤0.45% 國內通常稱為35號、45號鋼，國外基本稱為1035、CH38F、1039和40ACR 等。主要用于8級螺母、8.8級螺栓及8.8級內六角產品。
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/ e  L" O4 V2 o0 P6 n" n; d高碳鋼C%>0.45%。目前市場上基本沒有使用。
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# d" d% p: Z+ L4 a3 d合金鋼，即在普碳鋼中加入合金元素，增加鋼材的一些特殊性能：如35、40 鉻鉬、SCM435和10B38。芳生螺絲主要使用SCM435鉻鉬合金鋼，主要成分有C、Si、Mn、P、S、Cr和Mo。

（2）不銹鋼
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45、50、60、70、80，主要分奧氏體（18%Cr、8%Ni），耐熱性好，耐腐蝕性好并且可焊性好。

$ Z3 U6 K) S2 Q# _7 h/ L6 nA1、A2、A4，馬氏體（13%Cr），耐腐蝕性較差，強度高且耐磨性好。

7 c2 J+ u- b' T4 }C1、C2、C4，鐵素體不銹鋼（18%Cr），鐓鍛性較好 ，耐腐蝕性強于馬氏體。

（3）銅  常用材料為黃銅、鋅銅合金。市場上主要用H62、H65和H68銅做標準件。

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球化（軟化）退火

1）球化（軟化）退火沉頭螺釘，內六角圓柱頭螺栓采用冷鐓工藝生產時，鋼材的原始組織會直接影響著冷鐓加工時的成形能力。

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2）冷鐓過程中局部區域的塑性變形可達60%~80%，為此要求鋼材必須具有良好的塑性。當鋼材的化學成分一定時，金相組織就是決定塑性優劣的關鍵性因素，通常認為粗大片狀珠光體不利于冷鐓成形，而細小的球狀珠光體可顯著地提高鋼材塑性變形的能力。

3）對高強度緊固件用量較多的中碳鋼和中碳合金鋼，在冷鐓前進行球化（軟化）退火，以便獲得均勻細致的球化珠光體，以更好地滿足實際生產需要。

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4）對中碳鋼盤條軟化退火而言，其加熱溫度多選擇在該鋼材臨界點上下保溫，加熱溫度一般不能太高，否則會產生三次滲碳體沿晶界析出，造成冷鐓開裂。

5）中碳合金鋼的盤條采用等溫球化退火，在AC1+（20%~30%）加熱后，爐冷到略低于Ar1，溫度約700℃等溫一段時間，然后爐冷至500℃左右出爐空冷。鋼材的金相組織由粗變細，由片狀變球狀，冷鐓開裂率將大大減少。35\45\ML35\SWRCH35K鋼軟化退火溫度一般區域為715℃~735℃。
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剝殼除鱗
冷鐓鋼盤條去除氧化鐵板工序為剝亮；除鱗分為有機械除鱗和化學酸洗兩種方法。

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1）用機械除鱗取代盤條的化學酸洗工序，既提高了生產率，又減少了環境污染。此除鱗過程包括彎曲法（普遍使用帶三角形凹槽的圓輪反覆彎曲盤條）、噴九法等，除鱗效果較好，但不能使殘余鐵鱗去凈（氧化鐵皮清除率為97%），尤其是氧化鐵皮粘附性很強時。因此，機械除鱗受鐵皮厚度、結構和應力狀態的影響，適用于低強度緊固件（小于等于6.8級）用的碳鋼盤條。

2）高強度緊固件（大于等于8.8級）用盤條在機械除鱗后，為除凈所有的氧化鐵皮，再經化學酸洗工序即復合除鱗。對低碳鋼盤條而言，機械除鱗殘留的鐵皮容易造成粒拔模不均勻磨損。當粒拔模孔由于盤條鋼絲摩擦外溫時粘附上鐵皮，使盤條鋼絲表面產生縱向粒痕，盤條鋼絲冷鐓凸緣螺栓或圓柱頭螺釘時，頭部出現微裂紋的原因，95%以上是鋼絲表面在拉拔過程中產生的劃痕所引起。因此，機械除鱗法不宜用來高速拉拔。

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冷拔

1）冷拔工序有兩個目的，一是改制原材料的尺寸；二是通過變形強化作用使緊固件獲得基本的機械性能。對于中碳鋼、中碳合金鋼還有一個目的，即是使盤條控冷后得到的片狀滲碳體在拉拔過程中盡可能的破裂，為隨后的球化（軟化）退火得到粒狀滲碳體做好準備。然而有些廠家為降低成本，任意減少拉拔道次，過大的減面率增加了盤條鋼絲的加工硬化傾向，直接影響了盤條鋼絲的冷鐓性能。

2）如果各道次的減面率分配不合適，也會使盤條鋼絲在拉拔過程中產生扭轉裂紋，這種沿鋼絲縱向分布、周期一定的裂紋在鋼絲冷鐓過程中暴露。此外，拉拔過程中如潤滑不好，也可造成冷拔盤條鋼絲有規律地出現橫裂紋。

3）盤條鋼絲出出粒絲模口上卷同時的切線方向與拉絲模不同心，會造成拉絲模單邊孔型的磨損加劇，使內孔失圓，造成鋼絲圓周方向的拉拔變形不均勻，使鋼絲的圓度超差，在冷鐓過程中鋼絲橫截面應力不均勻而影響冷鐓合格率。
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4）盤條鋼絲拉拔過程中，過大的部分減面率使鋼絲的表面質量惡化，而過低的減面率卻不利于片狀滲碳體的破碎，難以獲得盡可能多的粒狀滲碳體，即滲碳體的球化率低，對鋼絲的冷鐓性能極為不利，采用拉拔方式生產的棒料和盤條鋼絲，部分減面率直控制在10%~15%。

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冷鍛

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冷鍛成形通常，螺栓頭部的成形采用冷鐓塑性加工，同切削加工相比，金屬纖維（金屬留線）沿產品形狀呈連續狀，中間無切斷，因而提高了產品強度，特別是機械性能優良。冷鐓成形工藝包括切料與成形，分單工位單擊，雙擊冷鐓和多工位自動冷鐓。

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1）用半封閉切料工具切割毛坯，最簡單的方法是采用套筒式切料工具；切口的角度不應大于3度；而當采用開口式切料工具時，切口的斜角可達5~7度。

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2）短尺寸毛坯在由上一個工位向下一個成型工位傳遞過程中，應能翻轉180度，這樣能發揮自動冷鐓機的潛力，加工結構復雜的緊固件，提高零件精度。

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3）在各個成型工位上都應該裝有沖頭退料裝置，凹模均應帶有套筒式頂料裝置。

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4）成型工位的數量（不包括切斷工位）一般應達到3~4個工位（特殊情況下5個以上）。
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5）在有效使用期內，主滑塊導軌和工藝部件的結構都能保證沖頭和凹模的定位精度。
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6）在控制選料的擋板上必須安裝終端限位開關，必須注意鐓鍛力的控制。在自動冷鐓機上制造高強度緊固件所使用的冷撥盤條鋼絲的不圓度應在直徑公差范圍內，而較為精密的緊固件，其鋼絲的不圓度則應限制在1/2直徑公差范圍內。如果鋼絲直徑達不到規定的尺寸，則零件的鐓粗部分或頭部就會出現裂痕，或形成毛刺，如果直徑小于工藝所要求的尺寸，則頭部就會不完整、棱角或漲粗部分不清晰。

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7）冷鐓成型所能達到的精度還同成型方法的選擇和所采用的工序有關。此外，它還取決于所用的設備的結構特點，工藝特點及其狀態，工模具精度，壽命和磨損程度。冷鐓成型和擠壓使用的高合金鋼，硬質合金模具的工作表面粗糙度不應大Ra=0.2μm,這類模具工作表面的粗糙度達到Ra=0.025~0.050μm時，具有最高壽命。

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螺紋加工
1 \* I) ]! w3 Y! `* m  |$ F1）螺栓螺紋一般采用冷加工，使一定直徑范圍內的螺紋坯料通過搓（滾）絲板（模），由絲板（滾模）壓力使螺紋成形。可獲得螺紋部分的塑性流線不被切斷、強度增加、精度高且質量均一的產品，因而被廣泛采用。
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2）為了制出最終產品的螺紋外徑，所需要的螺紋坯徑是不同的，因為它受螺紋精度，材料有無鍍層等因素限制。
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3）滾（搓）壓螺紋是指利用塑性變形使螺紋牙成形的加工方法。它是用帶有和被加工的螺紋同樣螺距和牙形的滾壓（搓絲板）模具，一邊擠壓圓柱形螺坯，一邊使螺坯轉動，最終將滾壓模具上的牙形轉移到螺坯上，使螺紋成形。
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4）滾（搓）壓螺紋加工的共同點是滾動轉數不必太多，如果過多，則效率低，螺紋牙表面容易產生分離現象或者亂扣現象。反之，如果轉數太少，螺紋直徑容易失圓，滾壓初期壓力異常增高，造成模具壽命縮短。

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5）滾壓螺紋常見的缺陷：螺紋部分表面裂紋或劃傷、亂扣和螺紋部分失圓。這些缺陷若大量發生，就會在加工階段被發現。如果發生的數量較少，生產過程注意不到這些缺陷就會流通到用戶，造成麻煩。因此，應歸納加工條件的關鍵問題，在生產過程控制這些關鍵因素。

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熱處理

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1）熱處理高強度緊固件根據技術要求都要進行調質處理。

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2）熱處理調質是為了提高緊固件的綜合機械性能，以滿足產品規定的抗拉強度值和屈強比。

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3）熱處理工藝對高強度緊固件尤其是它的內在質量有著至關重要的影響，因此，要想生產出優質的高強度緊固件，必須要有先進的熱處理技術裝備。

4）由于高強度螺栓生產量大、價格低廉，螺紋部分又是比較細微相對精密的結構，因此要求熱處理設備必須具備生產能力大、自動化程度高且熱處理質量好的能力。

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5）螺紋的脫碳會導致緊固件在未達到機械性能要求的抗力時先發生脫扣，使螺紋緊固件失效，縮短使用壽命。由于原料的脫碳，如果退火不當，更會使原材料脫碳層加深。調質熱處理過程中，一般會從爐外帶進來一些氧化氣體。

6）棒料鋼絲的鐵銹或冷拔后盤條鋼絲表面上的殘留物，入爐加熱后也會分解，反應生成一些氧化性氣體。例如，鋼絲的表面鐵銹，它的成分是碳酸鐵及氫氧化物，在加熱后將分解成CO2和H2O，從而加重了脫碳。研究表明，中碳合金鋼的脫碳程度較碳鋼嚴重，而最快的脫碳溫度在700℃~800℃。

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7）由于鋼絲表面的附著物在一定條件下分解化合成CO2和H2O速度很快，如果連續式網帶爐爐氣控制不當，也會造成螺絲脫碳超差。

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8）高強度緊固件當采用冷鐓成形時，原材料和退火的脫碳層不但仍然存在，而且被擠壓到螺紋的頂部，對于需要淬火的緊固件表面，得不到所要求的硬度，其機械性能（特別是強度和耐磨性）降低。另外，鋼絲表面脫碳，表層與內部組織不同而具有不同的膨脹系數，淬火時有可能產生表面裂紋。
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9）緊固件在調質淬火過程中可能出現的質量問題主要有：淬火態硬度不足、淬火態硬度不均、淬火變形超差和淬火開裂。
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10）現場出現的這類問題往往與原材料，淬火加熱和淬火冷卻有關，正確制訂熱處理工藝，規范生產操作過程，往往可以避免此類質量事故。

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