冷鐓緊固件的廢品淺析
發(fā)布時間:2012-12-14
發(fā)布者: 張力 專家
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  采用冷鐓工藝生產(chǎn)的緊固件,主要指螺栓。它們主要起著連接,緊固,定位以及密封的作用。在采用大批,流水方式生產(chǎn)的高強度螺栓在生產(chǎn)過程中一旦出現(xiàn)廢品,往往數(shù)量很多,影響很大。

  對于各類廢品若能及時分析產(chǎn)生的原因,得出正確的結(jié)論,不但可以及時解決生產(chǎn)中的難題,而且可以防止類似的質(zhì)量問題再發(fā)生。

1、冷拔開裂

  冷拔是生產(chǎn)螺栓的第一道工序,即是將鋼材拔到預(yù)定的尺寸。在冷拔過程中常常會發(fā)生開裂。造成冷拔開裂的原因很多,其中由于原材料質(zhì)量問題不再少數(shù)。

  原材料中存在縮孔殘余,并且是存在有大量夾雜物的孔洞或裂紋,故生產(chǎn)出的螺栓必然是廢品。還由于偏析的緣故,通常原材料的中心部位含碳量偏高,這會惡化心部的強度和塑性,在冷拔過程中先產(chǎn)生橫向裂紋,在冷鐓成形時脆性增加產(chǎn)生開裂,可看到螺栓頭部處為裂口,向里呈裂紋。

  另外,冷拔工藝及模具方面問題造成的開裂也時有發(fā)生。

  ①臨界變形值的影響

  有時要將盤條拔到預(yù)定的尺寸,往往需要通過幾次拉拔,每次拉拔后應(yīng)進行退火以消除拉拔時產(chǎn)生的加工硬化現(xiàn)象,若原材料變形程度處在臨界變形度范圍的超過 δ=23%,退火時引起晶粒急劇長大,使塑性大為降低,再進一步拉拔時就會發(fā)生斷裂,或在冷鐓時嚴重開裂。
  
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  冷拔鋼材表面增碳現(xiàn)象是比較少見的,但在大量生產(chǎn)中也會出現(xiàn)。對35CrMo,40Cr鋼退火,如果爐中氣氛控制不當或者發(fā)生特殊情況時,會在原材料表面造成增碳,這使強度增加而塑性下降,導(dǎo)致冷拔時產(chǎn)生斷裂。
  
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  冷拔模具經(jīng)過一定時期使用以后,在模具內(nèi)壁會產(chǎn)生“粘屑”現(xiàn)象,如果不及時修模就會在冷拔過程中劃傷材料,嚴重者會由于局部壓力較大而造成材料表面形成一條連續(xù)的橫向裂紋。有時可看到表面有一層明顯的白色加工硬化區(qū)。

2、冷鐓開裂

  螺栓在冷鐓過程中開裂是常見的破斷形式。造成冷鐓開裂的原因很多,除了原材料的因素以外,冷鐓工藝不當,原材料退火不良也是很重要的現(xiàn)象。冷鐓開裂的形態(tài)有以下幾種。
  
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  這種開裂形式通常是由于原材料表面存在著發(fā)紋,而在冷鐓時便由于應(yīng)力集中而開裂, 開裂的特點是裂口呈直線狀。凡是變形量大的螺栓,材料缺陷容易顯現(xiàn)。
 
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  原材料在冷鐓成形時在頭部冷變形的最大位置呈S型或X型的裂口,也稱45°裂口。材料的塑性差或者縮桿變形量過大是造成這種裂紋的主要原因,對35CrMo,SCM435、40Cr而言,如果退火組織球化級別較差就容易產(chǎn)生這種形式的開裂。

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  爆破型開裂是由于原材料存在嚴重的缺陷,如縮孔,翻皮,大塊夾渣,鋼材組織粗大時也會造成這種開裂。
 
  ④橫向開裂

  冷鐓后產(chǎn)生橫向開裂的主要原因是冷鐓工藝調(diào)整不當,但是如果材料的硬度過低也會造成橫向開裂。頭部產(chǎn)生的橫向裂紋,裂口與中心線呈45°,一般在變形量最大的部位形成冷鐓裂紋。

3.冷鐓掉頭

  冷鐓緊固件螺栓掉頭是經(jīng)常發(fā)生的廢品事故,有時在冷鐓成形時產(chǎn)生,有時是在裝配時發(fā)生,有時則在使用過程中發(fā)生。造成螺栓掉頭的原因很多,如材料質(zhì)量不佳,冷鐓工藝不當,熱處理工藝不當,電鍍過程中的氫脆。
  
 ?、俅慊饡r發(fā)生開裂

  螺栓在淬火時往往由于材料淬透性能波動或工藝控制不當,會在螺栓頭部與桿部交界處或在螺栓尖角處產(chǎn)生淬火裂紋。

  ②冷鐓工藝不當發(fā)生的折迭裂紋造成斷裂

  冷鐓工藝調(diào)整不當或材料過軟時,會造成冷鐓折迭裂紋,嚴重時會發(fā)生斷裂。觀察時發(fā)現(xiàn)螺栓頭部端口處有折迭裂紋,裂紋附近還有塑性變形及脫碳現(xiàn)象,在冷鐓時造成折迭,此后淬火時又有所擴展,以致造成裝配時稍一加力就掉頭。

4.螺栓頭部切邊開裂

  螺栓經(jīng)冷鐓成形后,在切邊過程中也會發(fā)生切邊開裂。用肉眼觀察裂紋多是呈明顯撕裂狀并拌有塑性變形,材料退火組織不良,夾雜物含量過多及切邊模不鋒利或間隙過大時,都會造成切邊開裂。

5.搓絲,滾絲工藝造成的缺陷

  螺栓冷鐓成形后,通常采用搓絲或滾絲工藝加工螺紋,如果工藝不當或者由于材料質(zhì)量問題,會在螺紋處產(chǎn)生細小的折迭裂紋,它的特點是形態(tài)與位置在每個螺紋上幾乎一致,有時會在滾絲中會發(fā)生碎裂。

6.螺栓的脫碳

  10.9級或以上螺栓采用35CrMo,SCM435,42CrMo鋼制造,采用冷鐓成形時,原材料的脫碳層不但仍然存在,而且被擠壓到螺紋的頂部,造成螺紋強度的大幅降低,使用時發(fā)生脫扣現(xiàn)象,使螺栓失去緊固的作用。

  脫碳的材料成品絲表面呈網(wǎng)狀的麻點,不僅影響螺栓的外觀,而且在裝配時,在達到規(guī)定的扭矩以前就會脫扣發(fā)生早期失效,造成嚴重的事故。

7.結(jié)束語

  提高高強度螺栓質(zhì)量是全體緊固件同仁的首要任務(wù),影響冷鐓螺栓性能和壽命的因素很多,這需要全體的共同努力,其中在生產(chǎn)制造過程中就是一個重要環(huán)節(jié)。以上列舉一些廢品現(xiàn)象,以期對同行有所裨益。
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