冷鐓鋼成品絲拉拔拉毛問題的解決方案
一、拉撥工藝簡介
現行的緊固件主要工藝方法是冷鐓(冷鍛)或者稱冷擠壓和熱鐓(含溫鐓)工藝。我們的原材料主要是線材盤條冷鐓用熱軋盤條,熱(溫)鐓工藝主要是棒料。由熱軋獲得的材料的外圓尺寸、公差、精度、表面狀態(氧化皮等)均不適應冷鐓工藝的要求。所以大部分材料需要改制成所尺寸的成品絲。
拉撥前的潤滑是非常必要的,可以提高拉撥材表面質量,減少磨損,延長拉撥模使用壽命,保持穩定的尺寸精度,提高拉絲的速度,增加產量,提高效率,防止酸洗后再生銹。拉撥后的材料中存余的潤滑劑在冷鐓過程中起到關鍵的潤滑膜作用。
酸洗后的材料放到磷酸鹽溶液里,使鋼材表面生成一層均勻的多孔的可變形的磷酸鹽膜,然后涂敷金屬皂,使之形成潤滑膜。這種潤滑膜屬于化學反應潤滑膜,能隨鋼材一起變形,并且在冷變形溫度范圍內能保持化學穩定性。處理適當的潤滑膜在拉撥時,(壓縮率為≤30%時),金屬表面的潤滑膜層仍然可以保留78%。由于磷化-皂化是化學反應膜,已與材料表面結合為一體,所拉所后表面原有的磷酸鹽結晶和金屬皂一起在隨后的冷鐓加工序中存在于工件表面和模腔內壁之間,保持其潤滑性能。
拉撥的原理:拉撥是由粗變細的一種加工形式,也俗稱拉絲,伸線。拉撥是塑性形變中的壓縮變形。變形也是由彈性變形開始,當外力作用到達金屬內部組織,晶格被迫改變其原有的平衡位置,如果金屬所受的外力過大發生了滑動移位,并且在拉撥模的約束下,在沒有反拉力的情況下,向一個方向定向改變,那么通過拉撥模的一端尺寸直徑就變小,達到預期設定的直徑尺寸,就達到了拉撥工序的加工目的。冷鐓鋼的拉撥就是利用了它有優良的塑性形變的性能。
二、影響拉撥質量的一般因素
⑴材料的強度。含碳量高、含合金元素高的強度大,抗拉能力強,含硅高,冷作硬化率也高。
⑵拉撥模變形區的錐角(一般5°~16°)在壓縮率不變的情況下,角度小,接觸面積大,阻力大,摩擦阻力應變阻力,拉撥力大;反之,阻力小。一般錐角粗線≥30mm 12°~16°,中粗線16mm ~27mm 10°~12°,細線<16mm 5°~8°。
⑶定徑帶的影響
帶寬阻力大,工作穩定,耐用度高,但過寬會發熱燒壞潤滑膜,入口處“結屑”會損壞產品表面光潔度,一般定徑帶寬度是拉撥尺寸的0.2~0.45d,細線可以寬一點,粗線可以窄一點。
⑷速度與溫度
速度和溫度也是影響拉撥的重要因素,基本規律是,加快速度會改善金屬塑性形變的摩擦系數,抵消一部分冷作硬化的因素。但溫度過高會損壞潤滑膜,降低線材性能。一般要求因材質而異,溫度不超過250℃~300℃(大規格16mm以上不超過350℃)。
三、影響成品絲拉毛的因素
通常冷鐓鋼成品絲表面產生一定深度的細小劃痕稱為拉毛。拉毛后的冷鐓鋼成品絲在螺栓成型、熱處理后極易產生裂紋,所以在拉拔工序上一定要嚴格控制成品絲的表面質量。
拉毛問題是由冷鐓鋼盤條料沿模具表面滑動時產生的滑動摩擦力造成,因此,拉毛問題一般產生在成形劇烈走料位置。拉毛問題會加劇拉絲模的磨損速度,造成大批成品絲的不穩定性。
影響拉毛的因素有原材料因素和模具因素。
⑴原材料因素
冷鐓鋼盤條的直徑范圍從5mm~40mm擴大到4.5mm~60mm。圓鋼的直徑在20mm~100mm范圍。鋼材材質、直徑范圍、低碳或中碳等。材料的屈服和抗拉強度越大、直徑范圍越大,冷鐓鋼所需的成形力和成形過程中的滑動摩擦力就越大,因此,冷鐓鋼成品絲越容易產生拉毛問題。冷鐓鋼直徑范圍越大,拉拔模角度越小,成品絲越容易產生拉毛問題。當抗拉強度大于650MPa,直徑范圍在24mm以上的原材料,拉拔速度過快時,拉毛問題表現的尤其突出。
⑵模具因素
模具因素主要包括模具材質、模具硬度、模具間隙、表面光潔度。韌性好(耐磨性)、淬火性能好(硬度值在59-63HRc)的模具材質能減輕拉毛對模具的損傷。多數企業采用硬質合金模,也有用合金鋼鑲塊Cr12MoV和SKD11。對抗拉強度在440MPa的材質,常采用減小模具間隙的方法來獲得更好的潔凈表面尺寸,但拉毛問題也會隨著模具間隙的減小而加劇。因冷鐓鋼表面氧化皮未清除干凈或模具上的污物等,模具表面在反復的拉拔過程中會形成粘結屑,這些粘結屑大大加劇了拉毛缺陷。
對成品絲拉毛問題可以從拉撥模因素角度去解決。
⑴選用硬質合金模,或用Cr12MoV和SKD11合金鋼鑲塊,保證淬火后的硬度。⑵拉撥模經常性保養,保證內孔工作部分的表面光潔度。⑶拉撥模內孔工作部分表面做鍍層 ,如TD處理和PVD處理等,提高內孔工作部分的硬度和耐磨性。
總之,對成品絲拉毛普遍性問題,要做好經驗積累與總結,不斷的優化產品的生產進程和改進工藝,文章由泰強不銹鋼螺絲有限公司提供,保證成品絲的表面質量。
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