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1、（精品资料）不锈钢紧固件的生产技术不锈钢紧固件的生产技术孔德才张永军韩静涛北京科技大学材料科学与工程学 院北京摘要紧固件对工业和日常生活是很重要的它广泛地应用在工业、农业、建筑 和电子产品上。目前我国紧同件产量居世界第一。其中不锈钢紧固件以其耐腐蚀高 强度、易于制作和易于焊接等优点在生产生活中得到了广泛的应用。优质不锈钢紧 固件是高附加值产品欧美市场售价高达每吨一万美元国内外都有广阔的市场。开发 不锈钢紧固件改进其生产工艺不仅能产生巨大的经济效益还可以将紧问件的生产工 艺技术提高到一个新的水平。本文主要介绍了不锈钢紧同件的选材、生产工艺和发 展前景。关键词不锈钢紧固件生产工艺背景紧固件对工业和
2、日常生活是很重要的它广泛地应用在工业、农业、建筑和 电子产品上品种、规格达数千种【？。目前我国紧固件产量居世界第一年我国紧固 件产量约为万吨世界紧固件的总产量估计为万吨同比增长预计年紧固件总产量增长 率为左右瞄。不锈钢紧固件具有耐腐蚀的优点高质量的外观和形象较高的强度易于 制作和焊接不需要涂漆、电镀或热处理可以的回收再利用等特性经常被选择在工程 上来代替传统的碳钢紧固件【】。有报道称一个不锈钢螺钉比一个普通碳钢螺钉的 耐用寿命大四倍之多第六届华北扩大塑性加学术年会论文集【不锈钢紧固件以其良 好的特性广泛用于现代汽车工业【】、医疗、航空业、机械制造业等国民经济的重 要部门【引。优质不锈钢紧固件是
3、高附加值产品欧美市场售价高达每吨一万美元国 内外都有广阔市场。开发不锈钢紧固件不仅能产生巨大的经济效益还可以将紧固件 生产的工艺技术提高到一个新的水平这对改变国内紧固件行业的面貌提高中国紧固 件行业在国际同行业中的声誉和地位都有重大作用。紧固件用不锈钢的分类和选用 紧固件用不锈钢的分类不锈钢是在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高 合金钢。按不锈钢在室温下内部的组织结构不同可将其分为奥氏体不锈钢、马氏体 不锈钢、铁素体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢等不同类型的不锈钢具有不 同的特性其中抗腐蚀性和高强度等优良特性使其在紧固件生产中应用越来越广泛【】。根据紧固件常用的不锈钢的情况本文只介
4、绍前三种类型的不锈钢材料】。奥 氏体不锈钢在常温下具有奥氏体组织的不锈钢这类钢的特点是耐蚀性比铁素体型和马氏体型都强加热时组织不变淬火不会强化切削加工性比铁 素体钢差冷加工硬化明显、导热性差奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性但 强度较低不可能通过相变使之强化仅能通过冷加工进行强化。奥氏体不锈钢是我国 目前紧固件生产最常用材料之一。奥氏体钢冷加工硬化明显。其最合适的加工方法 是把工件加热到。或?左右进行温镦并选用合适的润滑剂。马氏体不锈钢通过热处 理可以调整其力学性能的不锈钢通俗地说是一类可硬化的不锈钢典型牌号为型如等。这类钢在常温下有较好的耐蚀性能淬火后能大大提高材料的硬度和强度改 善耐蚀
5、性能。退火状态下塑性高但耐蚀性能下降。马氏体钢的切削加工性和抛光性 能良好广泛用于制作螺栓、螺母、机螺钉和自攻钉等。铁素体不锈钢在使用状态下 以铁素体组织为主的不锈钢。这类钢的特点是耐蚀性比马氏体钢强仅次于奥氏体 钢。耐应力腐蚀能力和高温抗氧化性能良好不宜在硫酸中使用。加热时组织不变不 会因淬火而强化。切削加工性比奥氏体型钢好冷加工硬化程度比奥氏体型钢小。由 于不同温度下的脆性倾向较大不宜用于自攻钉一类的紧固件。不锈钢紧同件的生产 技术紧固件用不锈钢材料的选材原则紧固件用不锈钢材料的选择主要从以下五方面 来考虑对紧固件材料在机械性能方面特别是强度方面的要求工况条件对材料的抗腐 蚀性能方面的要求
6、工作温度对材料的耐热性能高温强度、抗氧化性能方面的要求生 产工艺对材料加工性能方面的要求其它方面例如重量、价格、采购诸因素都要考 虑。通过对这五个方面进行全面、综合的考虑后最后确定选用紧固件的牌号品种、 规格、材料标准【】。不锈钢紧固件的生产工艺不锈钢紧固件成形的工艺流程一般 流程工艺料一酸洗包括碱脱脂一固溶处理软化一酸洗包括碱脱脂一草酸盐处理和加 润滑剂一镦锻挤压和搓丝攻丝一去应力酸洗除去草酸盐薄膜和碱脱脂一产品光亮热 处理一抛光一着色、钝化或电镀。当工件采用分序冷镦成形且加工硬化明显时应在 每次冷镦前进行软化处理或固溶处理对奥氏体型钢。工件每次软化处理前或成品后 均应除去表面上的薄膜和油脂
7、防止热处理时导致渗碳并保证钝化处理工序的质量。 奥氏体钢镦锻挤压的最佳温度为?和?两个温度。马氏体不锈钢最合适的温镦温度为? 在?以上温镦时毛坯可不软化处理。不锈钢材料的热处理不同类型的不锈钢材料其 热处理工艺方法是不同的。奥氏体型钢的热处理工艺方法采用固溶处理、去应力退 火、稳定化退火和消除。相脆性四种方法固溶处理是奥氏体不锈钢热处理最重要一 环【。马氏体型不锈钢的热处理包括退火、淬火和回火经过热处理能改变钢的机械 性能【】。铁素体型钢的唯一的热处理工艺方法就是退火目的是消除脆性、消除。 相脆性和消除冷变形加工应力?。第六届华北扩大塑性加学术年会论文集不锈钢紧 固件的镦锻成形设备不锈钢特别是
8、奥氏体型冷镦加工硬化明显变形抗力增加所需成 形力为普通低碳钢的倍故同样大小的零件冷镦不锈钢用的设备其规格要比碳钢用的 规格太一号动力大一倍特别对铬镍系加工硬化钢更是如此。工艺与普通碳钢相比冷 镦不锈钢应在工艺上作如下调整缩小每次镦锻的变形量。每次变形量控制在之内以 保证模具所受的单位压力一般不超过为此可采用增加冷镦工位或用挤压与镦粗相结 合的大料小变形等方法减少镦锻剧烈程度。在？以下镦锻时冷温镦工序之间应增加 固溶软化处理工序使硬度降至以下奥氏体钢可降至以下减少变形抗力。修正工横具 尺寸提高工横具质量不锈钢冷加工时发热量大导热性差工件膨胀较大不能照搬冷镦 普通碳钢所用工模具的公差和型腔尺寸。应
9、根据材料的线膨胀系数、导热系数、工 件形状和变形度等进行修讵。冷镦普通碳钢的模具用于不锈钢时寿命太短常发生粘模和爆裂无法实现批量生产。因此冷镦不锈钢紧固件的模 具必须在材料、结构、强韧化处理、表面强化、尺寸精度等方面加以改进。在材料 方面新型模具钢和钢结硬质合金等都对提高模具寿命有明显效果。强韧化处理方面 根据可能条件和不同材料的要求采用真空热处理淬火后回火前深冷处理等温淬火复 合强韧化处理高速钢低温淬火等可使模具寿命提高。表面强化处理对防止热胶着、 减少磨损特别有效是提高模具寿命最简单、有效、经济的办法。国外各类模具寿命 平均比我国高倍只要适当选用新型模具材料采用先进的热处理设备和工艺加上表
10、面 强化处理完全可以把模具寿命提高到接近国外的先进水平。在模具结构上可采用带 预应力套的组合模、硬质合金镶块、空心水冷结构等。此外合理确定变形量和内外 径比降低长径比加大过渡圆角半径等均可有效地提高模具的寿命【】。在使用和保 存冷镦工模具之前加热到回火温度以下进行消除应力也是延长模具寿命的一个好办 法。不锈钢紧同件的生产技术不锈钢镦锻挤压成形的润滑】润滑的好坏决定着不 锈钢镦锻的成败。润滑剂质量和合理的选用对工模具寿命、工件的表面质量和成型 性都有很大影响不同种类的润滑油会影响六角孔冲头寿命一倍甚至倍。因此润滑问 题必须给予足够重视。尽管不锈钢硬度与碳钢相近但其加工载荷、发热量和热胶着 均比碳
11、钢大故不能采用普通碳钢冷镦时那样简单的润滑或冷却。目前用于不锈钢冷 镦最有效的润滑方法是用草酸盐薄膜加金属皂再结合使用含极压添加剂的高压润滑 油并在工件加工成形后将草酸盐薄膜除去。不锈钢紧固件的搓丝和攻丝搓丝相对于 普通碳钢而言控制不锈钢螺纹时应在毛坯直径、搓丝板、润滑冷却方面作相应的调 整。种类不同的不锈钢线膨胀系数相差大只有适当修正搓坯直径才能得到合格的成 品尺寸。适当加大搓丝板切入部分的长度切入部分越长搓丝板压入工件的过程越长 以此减少变形抗力提高搓丝板寿命。搓丝板的工作速度应相应降低特别是搓制硬度 较高的等马氏体钢更是如此。采用硫化油或含氯化石蜡、硫、氯、磷等添加剂的高 压润滑油作冷却
12、润滑液或机油锭子油与煤油的混合液。此外一号油的润滑效果也可 以。攻丝对不锈钢材料攻丝摩擦力大发热量大散热差丝锥的切削条件比普通碳钢攻 丝时恶劣因此丝锥材料和结构应有所不同。通常用于碳钢的丝锥材料用于不锈钢时 显得不耐磨易在孔内咬死或引起崩齿。高碳钢制的丝锥在温度高时机械性能明显下 降。攻制不锈钢材料的丝锥通常选用高速钢材料攻丝速度相应放慢以圆周速度米 分钟为好冷却润滑液选用不锈钢切削液【】。成品抛光和着色不锈钢成品表面色泽 不佳甚至带有黑皮时应进行发白和抛光。抛光分机械抛光、化学抛光和电解抛光。 以电解抛光效果为最好机械抛光可将工件置于放上谷壳的滚筒内进行或用金刚砂喷 丸。第六届华北扩大塑性加
13、工学术年会论文集不锈钢还可进行着色处理或钝化处 理。着色处理可将不锈钢件染成黑色、蓝色、金黄色、红色、绿色等。着色后再加 固化处理这样既可增加美观又能提高耐磨性和耐蚀性。不锈钢紧固件行业的前景年 全球紧固件需求量约为亿美元预计未来几年全球紧固件年需求增长率约为年全球紧 固件需求将达到亿美元。不锈钢紧固件具有耐腐蚀、耐高温、强度高、光亮性装饰 性等优良性能所以有较大的发展空间尤其是家电、卫浴设备、装潢五金件、轿车及 其他乘用车轨道交通及高速列车的车厢内饰精细化工、石化炼油行业高温高压用不 锈钢紧固件的需求将大幅度增长。年紧固件用不锈钢线材总量约万吨左右这些线材 主要由国内生产从国外进口的主要国家
14、是日本。近期国家为了刺激内需出台了不少 扶持制造业的政策政府万亿元投资计划中重点投向是铁路、公路、机场、电力电 网、保障性住房的基础设施建设受益最直接的当属装备制造业这将大大刺激对紧固 件的需求而其中不锈钢紧固件的需求也会大大增加相信在国家的大力支持下在科学 技术的指导下随着生产工艺和技术水平的不断提高不锈钢紧固件行业将迎来一个美 好的明天。结语综上所述生产不锈钢紧固件关键是煜匕骼?a id二sogousnap0_71不锈钢材料的耐蚀性、物理性能、室温下的机械性能、冷热 加工性能、热处理工艺方法等做到正确和合理选用不锈钢材料。正确制订工艺流程 合理选用设备研制或采用各种合适的润滑。保证拉拔、镦
15、锻、搓丝、攻丝的顺利 进行和提高产品质量。正确修正工模具尺寸提高工模具的强韧性、耐磨性和抗咬合 能力保证批量生产的质量。随着全球紧固件需求量的逐年增加和不锈钢紧固件技术 的不断提高相信在国家的大力支持和科学技术的坚强指导下不锈钢紧固件将能发挥 越来越大的作用迎来一个美好的明天。不锈钢紧吲件的生产技术参考文献【】吴湘 斌吴吕玲国内外紧固件工业及紧同件用钢现状与发展趋势安徽冶金【】苏哑红中国 紧问什及用钢需求分析界金属导报【】振军正确认识不锈钢紧同件现代零部件【】。【】【】【】【】【】【】不【】【】陈绍荣紧固件用不锈钢紧固件技术沈晓钧现代常用不锈钢的热处理上机械工人热加工、解挺尹延国朱元吉马氏体 不锈钢的热处理和性能国外金属热处理沈晓钧现代常用不锈钢的热处理下机械工人 热加蒋绍强陈振洲伦穗生等不锈钢紧同件冷镦艺的关键和现状紧州件技术伦穗生曹 希圣何国全不锈钢紧固件生产工艺机电工程技术全国紧固件标准化技术委员会秘书 处紧固件标准实施指南一匕京中国标准出版社列钔习研刀引
