专利名称：钢结构用高强度大六角头螺栓的加工工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高强度连接件的加工工艺，尤其涉及一种钢结构 用高强度大六角头螺栓的加工工艺。
背景技术：
钢结构用高强度大六角头螺栓是机械行业中常用的紧固件，目前 的加工方式一般采用车削方式加以成型，其强度往往难以保证，当抗 拉强度超过一定值时，在缺口集中的地方如杆与头部的过渡处或螺纹 根部容易造成延迟断裂和疲劳断裂，对工程质量造成严重影响，严重 时会由于其连接强度的不够而导致安全事故的发生，故需要对传统的 高强度螺栓的生产工艺加以研究和改进，以在确保其质量的前提下能 高效的进行大批量生产，满足社会对钢结构用高强度大六角头螺栓的 广泛需要。
发明内容
本发明针对上述缺陷，目的在于提供一种加工工艺简单、且能生 产出高质量钢结构用高强度大六角头螺栓的钢结构用高强度大六角 头螺栓的加工工艺。
本发明的技术方案是本发明的螺栓规格在M27-M30时采用 35CrMo、规格在M12-M24时采用20MnTiB为坯料，它的加工方式
为采用少无切削加工，其中包括三次冷挤压成型、 一次热锻成型，即第一次冷挤压成型为螺杆成型、第二次冷挤压成型为螺杆上螺纹段 成型、第三次冷挤压成型为螺纹成型，热锻成型为螺栓帽头成型。 本发明的具体加工步骤按以下进行
(1) 备料选用35CrMo或20MnTiB为坯料，并按照螺栓的规 格大小切断下坯料。
(2) 热锻帽头高频感应加热到90(TC-100(TC的温度对螺栓帽头 进行热锻，然后空气中冷却。
(3) 软化退火在钟罩炉内进行软化退火，软化退火温度当坯 料为35CrMo时取850°C ± 10°C ，当坯料为20MnTiB时取840°C ± 10 °C，保温时间为6-8小时，其硬度控制在小于HB120。钟罩炉内放入 富碳物质以降低炉内氧化气氛，从而减少工件氧化脱碳层。
(4) 坯料表面处理及润滑对螺杆段进行磷化处理和涂MoS2的 表面处理工艺，其工艺流程为碱洗一水洗一酸洗一水洗一磷化一 清洗一震荡机上涂MoS2。
(5) 第一次冷挤压成型在室温下对螺杆段进行挤压，选用 150-200吨气位冲床。
(6) 第二次挤压成型在室温下对螺杆上螺纹段进行挤压，选 用70-90吨气位冲床。
(7) 第三次挤压成型，在室温下进行螺纹成型，选用Z-28滚丝机。
(8) 淬火在盐浴炉内对成型件进行淬火，其温度控制在860 。C士10。C，升温时间10min-20min，保温时间15min-25min，用油冷却，其冷却油温度小于8(TC。
(9) 检验用HR-150A洛式硬度计对其进行检验，以HRC不小于 50为合格件。
(10) 回火在硝盐炉内对合格件进行回火，当材料为35CrMo时， 其温度控制在530°C±10°C，当材料为20MnTiB时，其温度控制在430 °C±10°C，升温时间为25min-35min，保温时间为50min-70min，出 炉后用水在室温条件下进行冷却。
(11) 二次检验用HR-150A洛式硬度计对其进行检验，以HRC 在33-39内为合格件。并按批次进行拉试抽查。
(12) 发兰对上述合格件进行发兰处理，以确保其不生锈。
(13) 入库。
本发明主要采用冷挤压工艺进行螺栓生产，提高了螺栓的强度， 优化了其生产工艺，解决了高强度螺栓的延迟断裂和疲劳断裂，使用 过程中不易折断，连接可靠，提高了螺栓的使用寿命，能更加满足现 今社会对钢结构用高强度大六角头螺栓的使用需要。
具体实施例方式
下面结合实施方式对本发明做进一步的阐述
实施方式一
本发明的螺栓规格在M27-M30时采用35QMo、规格在M16-M24 时采用20MnTiB为坯料，它的加工方式为采用少无切削加工，其 中包括三次冷挤压成型、 一次热锻成型，即第一次冷挤压成型为螺杆 成型、第二次冷挤压成型为螺杆上螺纹段成型、第三次冷挤压成型为螺纹成型，热锻成型为螺栓帽头成型。本发明的具体加工步骤按以下进行
(1)备料选用35CrMo或20MnTiB为坯料，并按照螺栓的规格大小切断坯料。
(2) 热锻帽头在高频感应加热设备上加热到900'C-100(TC对螺栓帽头进行热锻，然后空气中冷却。
(3) 软化退火在钟罩炉内进行软化退火，软化退火温度当坯
料为35CrMo时取850°C ，当坯料为20MnTiB时取840°C ，保温时间为6-8小时，其硬度控制在不大于HB120。在密闭的钟罩炉内退火，炉内放入富碳物质以降低炉内的氧化气氛，从而减少工件的氧化脱碳层。
(4) 坯料表面处理及润滑对螺杆段进行磷化处理和涂MoS2的表面处理工艺，其工艺流程为碱洗一水洗一酸洗一水洗一磷化一清洗一震荡机上涂MoS2。
(5) 第一次冷挤压成型在室温下对螺杆段进行挤压，选用160吨气位冲床。
.(6)第二次挤压成型在室温下对螺杆上螺纹段进行挤压，选用80吨气位冲床。
(7) 第三次挤压成型，在室温下进行螺纹成型，选用Z-28滚丝机。
(8) 淬火在盐浴炉内对成型件进行淬火，其温度控制在850°C，升温时间20min，保温时间25min，出炉后，用油冷却，其冷却油温度小于80。C。
(9) 检验用HR-150A洛式硬度计对其进行检验，以HRC不小于50为合格件。
(10) 回火在硝盐炉内对合格件进行回火，当材料为35CrMo时，其温度控制在530。C，当材料为20MnTiB时，其温度控制在430。C，升温时间为35min，保温时间为70min，出炉后，用水在室温条件下进行冷却。并按批量生产进行拉试抽查。
(11) 二次检验用HR-150A洛式硬度计对其进行检验，以HRC在33-39内为合格件。
(12) 发兰对上述合格件进行发兰处理，以确保其不生锈。
(13) 入库。
由于热轧状态下的35CrMo或20MnTiB各部位的硬度不均匀，塑性差，变形抗力大，若不经软化退火处理而直接进行冷挤压加工，则成形困难、模具容易损坏、挤压件极其容易产生裂纹，因此在冷挤压成形前必须对坯料进行软化退火处理。本发明采用软化退火使其具有较低的硬度和较好的塑性，为了进一步提高材料的机械性能，本发明也可采用正火工艺对材料软化。(但正火极易产生氧化脱碳现象，所以我们不采用正火)
为了减少材料的残余应力和提高材料的表面质量，在对材料冷挤压之前本发明要对材料进行润滑处理，主要是磷化处理，经研究进行磷化处理会显著改善冷挤压加工性能，也更利于对其进行冷挤压加工。
本发明进行三次冷挤压成型，充分提高了螺栓各段的强度其，螺
栓质量好、精度高、其强度性能也好；冷挤压属于少、无切削加工，节省原材料；冷挤压是利用模具来成形的，其生产效率很高；据统计材料利用率大为提高，达到99. 5%-99. 7%，加工效率约为传统切削工艺的1.8倍，单位成本大为降低，因其属于少无切削加工工艺，使得螺栓的材料纤维方向在螺栓本体上体现了整体性，大大提高了其抗拉性能和疲劳性能。
本发明的热处理采用调质处理，即淬火加上回火的处理，以得到具有良好综合性能的螺栓，本发明的淬火方法可采用高温淬火、高频循环快速加热淬火和亚共析钢的亚温淬火等现代淬火方式，使本发明的螺栓具有更好的力学综合性能。
具体实施方式
二
本发明的螺栓规格在M27-M30时采用35CrMo、规格在M16-M24时采用20MnTiB为坯料，它的加工方式为采用少无切削加工，其中包括三次冷挤压成型、 一次热锻成型，即第一次冷挤压成型为螺杆成型、第二次冷挤压成型为螺杆上螺纹段成型、第三次冷挤压成型为螺纹成型，热锻成型为螺栓帽头成型。
本发明的具体加工步骤按以下进行(1)备料选用35CrMo或20MnTiB为坯料，并按照螺栓的规格大小切断坯料。(2) 热锻帽头热锻帽头在高频感应加热设备上加热到900°C
-IOO(TC对螺栓帽头进行热锻，然后空气中冷却。
(3) 软化退火在钟罩炉内进行软化退火，软化退火温度当坯料为35CrMo时取85(TC，当坯料为20MnTiB时取840°C ，保温时间为6-8小时，其硬度控制在不大于HB120。在密闭的钟罩炉内退火，炉内放入富碳物质以降低炉内的氧化气氛，从而减少工件的氧化脱碳层。
(4) 坯料表面处理及润滑对螺杆段进行磷化处理和涂MoS2的表面处理工艺，其工艺流程为碱洗一水洗一酸洗一水洗一磷化一清洗一震荡机上涂MoS2。
(5) 第一次冷挤压成型在室温下对螺杆段进行挤压，选用170吨气位冲床。
(6) 第二次挤压成型在室温下对螺杆上螺纹段进行挤压，选用85吨气位冲床。
(7) 第三次挤压成型，在室温下进行螺纹成型，选用Z-28滚丝机。
(8) 淬火在盐浴炉内对成型件进行淬火，其温度控制在870°C，升温时间15min，保温时间15min，出炉后，用油冷却，其冷却油温度小于80'C。
(9) 检验用HR-150A洛式硬度计对其进行检验，以HRC不小于50为合格件。
(10) 回火在硝盐炉内对合格件进行回火，当材料为35CrMo时，其温度控制在53(TC，当材料为20MnTiB时，其温度控制在430。C，升温时间为25min，保温时间为50min，出炉后，用水在室温条件下进行冷却。
(11) 二次检验用HR-150A洛式硬度计对其进行检验，以HRC在34-38内为合格件。并按批次进行拉试抽查。
(12) 发兰对上述合格件进行发兰处理，以确保其不生锈。
(13) 入库。
由于热轧状态下的35CrMo或20MnTiB各部位的硬度不均匀，塑性差，变形抗力大，若不经软化退火处理而直接进行冷挤压加工，则成形困难、模具容易损坏、挤压件容易产生裂纹，因此在冷挤压成形前需对坯料进行软化退火处理。本发明采用软化退火使其具有较低的硬度和较好的塑性，为了进一步提高材料的机械性能，本发明也可采用正火工艺对材料软化。(但正火后的工件氧化脱碳严重，我们一般不采用正火)
为了减少材料的残余应力和提高材料的表面质量，在对材料冷挤压之前本发明要对材料进行润滑处理，主要是磷化处理，经研究进行磷化处理会显著提高冷挤压加工性能，也更利于对其进行冷挤压加工。
本发明进行三次冷挤压成型，充分提高了螺栓各段的强度其，螺栓质量好、精度高、其强度性能也好；冷挤压属于少、无切削加工，节省原材料；冷挤压是利用模具来成形的，其生产效率很高；据统计材料利用率大为提高，达到99. 5%-99. 7%，加工效率约为传统切削工艺的1.8倍，单位成本大为降低，因其属于少无切削加工工艺，使得螺栓的材料纤维方向在螺栓本体上体现了整体性，大大提高了其抗拉性能和疲劳性能。 .
本发明的热处理采用调质处理，即淬火加上高温回火的处理，以得到具有良好综合性能的螺栓，本发明的淬火方法可采用高温淬火、高频连续快速加热淬火和亚共析钢的亚温淬火等现代淬火方式，使本发明的螺栓具有更好的力学综合性能。
权利要求
1、钢结构用高强度大六角头螺栓的加工工艺，规格在M27-M30时采用35CrMo、规格在M12-M24时采用20MnTiB为坯料，其特征在于，它的加工方式为采用少无切削加工，其中包括一次热锻成型，和三次冷挤压成型即热锻成型为螺栓帽头成型。第一次冷挤压成型为螺杆成型、第二次冷挤压成型为螺杆上螺纹段成型、第三次冷挤压成型为螺纹成型。
2、 根据权利要求1所述的钢结构用高强度大六角头螺栓的加工工 艺，其特征在于，它的具体加工步骤按以下进行(1) 备料选用35CrMo或20MnTiB为坯料，并按照螺栓的规 格大小切断坯料。(2) 热锻帽头在高频加热设备中加热到900"C-100(rC的温度对螺栓帽头进行热锻，然后在空气中冷却。(3) 软化退火在钟罩炉内进行软化处理，软化退火温度当坯 料为35CrMo时取850°C ± 10°C ，当坯料为20MnTiB时取840°C ± 10 °C，保温时间为6-8小时，在炉内放富碳的物质以减少炉内的氧化气 氛，从而保证工件最少的氧化脱碳层。保温后随炉冷却到25(TC以下 出炉。其硬度控制在小于HB120。(4) 坯料表面处理及润滑对螺杆段进行磷化处理和涂MoS2的 表面处理工艺，其工艺流程为碱洗一水洗一酸洗一水洗一磷化一 清洗一震荡机上涂MoS2。(5)第一次冷挤压成型在室温下对螺杆段进行挤压，选用150-200吨气位冲床。(6) 第二次挤压成型在室温下对螺杆上螺纹段进行挤压，选用70-90吨气位冲床。(7) 第三次挤压成型，在室温下进行螺纹成型，选用Z-28滚丝机。(8) 淬火在盐浴炉内对成型件进行淬火，其温度控制在860 。C士10。C，升温时间10min-20min，保温时间15min-25min，出炉后 用油冷却，其冷却油温度小于8(TC。(9) 检验用HR-150A洛式硬度计对其进行检验，以HRC不小于 50为合格件。(10) 回火在硝盐炉内对合格件进行回火，当材料为35CrMo时， 其温度控制在530°C ± 10°C ，当材料为20MnTiB时，其温度控制在430 。C士10。C，升温时间为25min-35min，保温时间为50min-70min，出 炉后用水在室温条件下进行冷却。(11) 二次检验用服-150A洛式硬度计对其进行检验，以服C 在33-39内为合格件，并按批次进行拉试抽査。(12) 发兰对上述合格件进行发兰处理，以确保其不生锈。(13) 入库。
全文摘要
钢结构用高强度大六角头螺栓的加工工艺。本发明涉及一种高强度连接件的加工工艺。它的加工方式为采用少无切削加工，其中包括一次热锻成型，和三次冷挤压成型即热锻成型为螺栓帽头成型。第一次冷挤压成型为螺杆成型、第二次冷挤压成型为螺杆上螺纹段成型、第三次冷挤压成型为螺纹成型。本发明主要采用冷挤压工艺进行螺栓生产，提高了螺栓的强度，优化了其生产工艺，解决了高强度螺栓的延迟断裂和疲劳断裂，使用过程中不易折断，连接可靠，提高了螺栓的使用寿命，能更加满足现今社会对钢结构用高强度大六角头螺栓的使用需要。
文档编号C21D1/26GK101549449SQ200810020090
公开日2009年10月7日 申请日期2008年3月31日 优先权日2008年3月31日
发明者俭 李, 李玉叶 申请人:江都狮鹤高强度螺栓有限公司