Les boulons sont indispensables dans la vie quotidienne ainsi que dans la production et la fabrication industrielles. Les boulons sont également appelés compteurs industriels, ce qui montre que les boulons sont utilisés dans une large gamme d'applications. Ses domaines d'application comprennent les produits électroniques, les produits mécaniques, les produits numériques, les équipements électriques, les produits mécaniques électromécaniques, les navires, les véhicules et les projets de conservation de l'eau. Les boulons sont même utilisés dans des expériences chimiques. Les boulons jouent un rôle important dans l'industrie. Tant qu’il y aura de l’industrie sur terre, la fonction des boulons sera toujours importante.
Cet article présentera brièvement la technologie de production et de traitement des boulons, dans l'espoir d'être utile à tout le monde.
Processus de traitement des boulons : sélection des matériaux - recuit de sphéroïdisation (adoucissement) - décorticage et décalaminage - étirage à froid - forgeage à froid - traitement des filetages - traitement thermique.
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Matériaux courants pour le traitement des boulons
Différents matériaux sont utilisés selon le niveau de résistance du boulon : il existe actuellement sur le marché trois matériaux principaux pour les pièces standards : l'acier au carbone, l'acier inoxydable et le cuivre.
(1) Acier au carbone Nous distinguons l'acier à faible teneur en carbone, l'acier à moyenne teneur en carbone, l'acier à haute teneur en carbone et l'acier allié en fonction de la teneur en carbone des matériaux en acier au carbone.
L'acier à faible teneur en carbone C% inférieur ou égal à 0,25 % est généralement appelé acier A3 en Chine. À l'étranger, ils sont essentiellement appelés 1008, 1015, 1018 et 1022, etc. Principalement utilisés pour les boulons de grade 4,8, les écrous de grade 4, les petites vis et autres produits sans exigences de dureté. (Remarque : les clous de queue de forage sont principalement constitués de matériau 1022).
Acier au carbone moyen 0,25 %
High carbon steel C%>0,45 %. Actuellement, cela ne sert pratiquement à rien sur le marché.
L'acier allié signifie l'ajout d'éléments d'alliage à l'acier au carbone ordinaire pour ajouter des propriétés spéciales à l'acier : telles que le chrome-molybdène 35, 40, le SCM435 et le 10B38. Les vis Fangsheng utilisent principalement de l'acier allié chrome-molybdène SCM435, dont les principaux composants sont C, Si, Mn, P, S, Cr et Mo.
(2) Acier inoxydable
45, 50, 60, 70, 80, principalement austénite (18% Cr, 8% Ni), avec une bonne résistance à la chaleur, une bonne résistance à la corrosion et une bonne soudabilité.
A1, A2, A4, martensite (13%Cr), mauvaise résistance à la corrosion, haute résistance et bonne résistance à l'usure.
L'acier inoxydable ferritique C1, C2, C4 (18 % Cr) présente de meilleures propriétés de bouleversement et une plus grande résistance à la corrosion que la martensite.
(3) Cuivre Les matériaux couramment utilisés sont le laiton et l'alliage zinc-cuivre. Les cuivres H62, H65 et H68 sont principalement utilisés comme pièces standards sur le marché.
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Recuit sphéroïdisant (adoucissant)
1) Lorsque des vis à tête fraisée recuites par sphéroïdisation (adoucissement) et des boulons à tête creuse à six pans creux sont produits à l'aide du processus de frappe à froid, la structure d'origine de l'acier affectera directement la capacité de formage pendant le traitement de frappe à froid.
2) La déformation plastique des zones locales pendant le processus de frappe à froid peut atteindre 60 % à 80 %. Pour cette raison, l’acier doit avoir une bonne plasticité. Lorsque la composition chimique de l’acier est constante, la structure métallographique est le facteur clé qui détermine la plasticité. On pense généralement que la perlite épaisse et feuilletée n'est pas propice au formage à froid, tandis que la perlite sphérique fine peut améliorer considérablement la capacité de déformation plastique de l'acier.
3) Pour l'acier à moyenne teneur en carbone et l'acier allié à moyenne teneur en carbone qui utilisent une grande quantité de fixations à haute résistance, un recuit de sphéroïdisation (ramollissement) est effectué avant la frappe à froid afin d'obtenir une perlite sphéroïdisée uniforme et fine pour mieux répondre aux besoins réels. production. besoin.
4) Pour le recuit d'adoucissement des fils machine en acier à teneur moyenne en carbone, la température de chauffage est généralement maintenue au-dessus et en dessous du point critique de l'acier. La température de chauffage ne peut généralement pas être trop élevée, sinon la cémentite tertiaire précipiterait le long des joints de grains, provoquant des fissures à froid.
5) Le fil machine en acier allié à carbone moyen adopte un recuit sphéroïdisant isotherme. Après avoir chauffé à AC1+ (20 % ~ 30 %), le four est refroidi légèrement en dessous de Ar1. La température est d'environ 700 degrés pendant une période isotherme, puis le four est refroidi à environ 500 degrés. Refroidir à l'air libre à la sortie du four. La structure métallographique de l'acier passe de grossière à fine, de feuilletée à sphérique, et le taux de fissuration à froid sera considérablement réduit. La plage générale de température de recuit de ramollissement pour l’acier 35\45\ML35\SWRCH35K est de 715 degrés ~ 735 degrés.
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Pelage et détartrage
Le processus d'élimination de la plaque d'oxyde de fer du fil machine en acier frappé à froid est le décapage ; le détartrage se divise en deux méthodes : le détartrage mécanique et le décapage chimique.
1) L’utilisation du détartrage mécanique pour remplacer le processus de décapage chimique du fil machine améliore non seulement la productivité mais réduit également la pollution de l’environnement. Ce processus de détartrage comprend la méthode de pliage (une roue ronde avec des rainures triangulaires est couramment utilisée pour plier le fil machine à plusieurs reprises), la méthode à neuf pulvérisations, etc. L'effet de détartrage est bon, mais il ne peut pas éliminer le tartre de fer résiduel (l'élimination Le taux de tartre d'oxyde est de 97 % ), surtout lorsque le tartre d'oxyde de fer est très adhésif. Par conséquent, le détartrage mécanique est affecté par l'épaisseur, la structure et l'état de contrainte de la tôle de fer et convient aux fils machine en acier au carbone utilisés pour les fixations à faible résistance (inférieure ou égale à 6,8).
2) Les fixations à haute résistance (qualité supérieure ou égale à 8,8) sont détartrées mécaniquement à l'aide de fils machine pour éliminer toute la calamine d'oxyde, puis passent par un processus de décapage chimique pour obtenir un détartrage composé. Pour les fils machine en acier à faible teneur en carbone, les feuilles de fer restantes provenant du décalaminage mécanique peuvent facilement provoquer une usure inégale de la traction des grains. Lorsque la tôle de fer adhère au trou de tirage du grain en raison du frottement entre le fil machine en acier et la température extérieure, provoquant des marques de grain longitudinales sur la surface du fil machine en acier, la raison pour laquelle des microfissures apparaissent sur la tête du Le fil machine en acier lorsque les boulons à bride à tête froide ou les vis à culasse sont, plus de 95 % sont causés par des rayures sur la surface du fil d'acier pendant le processus de tréfilage. Par conséquent, la méthode de détartrage mécanique n’est pas adaptée à l’étirage à grande vitesse.
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Étiré à froid
1) Le processus d’étirage à froid a deux objectifs. La première consiste à modifier la taille de la matière première ; l'autre consiste à obtenir les propriétés mécaniques de base de la fixation par déformation et renforcement. Pour l'acier à moyenne teneur en carbone et l'acier allié à moyenne teneur en carbone, il existe un autre objectif, qui est de faire en sorte que la cémentite en flocons obtenue après refroidissement contrôlé du fil machine se brise autant que possible pendant le processus d'étirage, de manière à obtenir une cémentite granulaire pour la sphéroïdisation ultérieure. recuit (adoucissant). La cémentite est prête. Cependant, afin de réduire les coûts, certains fabricants réduisent arbitrairement le nombre de passes d'étirage. Une réduction excessive de la surface augmente la tendance à l'écrouissage des fils machine en acier, ce qui affecte directement les performances de frappe à froid des fils machine en acier.
2) Si la répartition du taux de réduction de surface de chaque passe est inappropriée, des fissures de torsion se produiront également dans le fil machine en acier pendant le processus d'étirage. De telles fissures réparties longitudinalement le long du fil d'acier pendant une certaine période sont exposées pendant le processus de frappe à froid du fil d'acier. De plus, si la lubrification n'est pas bonne pendant le processus d'étirage, elle peut également provoquer des fissures transversales régulières dans le fil machine en acier étiré à froid.
3) La direction tangentielle du fil machine en acier lorsqu'il sort de la matrice de tréfilage granulaire et est enroulé n'est pas concentrique à la matrice de tréfilage, ce qui entraînera une usure accrue du trou latéral unique de la matrice de tréfilage, provoquant l'intérieur le trou se déforme, ce qui entraîne une déformation inégale du fil d'acier dans la direction circonférentielle. , rendant la rondeur du fil d'acier hors tolérance, et la contrainte transversale du fil d'acier pendant le processus de frappe à froid est inégale, ce qui affecte le taux de réussite de la frappe à froid.
4) Pendant le processus de tréfilage du fil machine en acier, un taux de réduction de surface partielle excessif détériore la qualité de surface du fil d'acier, tandis qu'un taux de réduction de surface excessivement faible n'est pas propice au concassage de la cémentite en flocons, ce qui la rend difficile à obtenir comme autant de cémentite granulaire que possible. Le corps en carbone, c'est-à-dire la cémentite, a un faible taux de sphéroïdisation, ce qui est extrêmement préjudiciable aux performances de frappe à froid du fil d'acier. Pour les fils d'acier en barres et en fil machine produits par tréfilage, le taux de réduction de surface partielle est contrôlé entre 10 % et 15 %.
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forgeage à froid
Le formage à froid utilise généralement un traitement plastique à froid pour former la tête du boulon. Par rapport au processus de découpe, les fibres métalliques (fils métalliques) sont continues le long de la forme du produit sans coupure au milieu, améliorant ainsi la résistance du produit, en particulier les propriétés mécaniques. excellent. Le processus de formage à froid comprend la découpe et le formage, la frappe à froid en un seul clic, la frappe à froid en double-clic et la frappe à froid automatique multi-stations.
1) Utilisez un outil de coupe semi-fermé pour découper le flan. Le moyen le plus simple consiste à utiliser un outil de coupe de type manchon ; l'angle de coupe ne doit pas dépasser 3 degrés ; et lorsqu'un outil de coupe de type ouvert est utilisé, l'angle de biseau de la coupe peut atteindre 5 degrés. ~7 degrés.
2) Le flan de petite taille doit pouvoir être tourné à 180 degrés pendant le processus de transfert de la station précédente à la station de formage suivante. Cela peut libérer le potentiel de la machine automatique de frappe à froid, traiter des fixations avec des structures complexes et améliorer la précision des pièces.
3) Chaque station de moulage doit être équipée d'un dispositif d'éjection de poinçon et le moule concave doit être équipé d'un dispositif d'éjection de type manchon.
4) Le nombre de postes de formage (hors postes de découpe) doit généralement atteindre 3 à 4 postes (plus de 5 dans des cas particuliers).
5) Pendant la période d'utilisation effective, la structure de la glissière principale et des composants du processus peut garantir la précision du positionnement du poinçon et de la matrice.
6) Un interrupteur de fin de course terminal doit être installé sur le déflecteur qui contrôle la sélection des matériaux, et une attention particulière doit être portée au contrôle de la force de refoulement. La fausse rondeur des fils à cadran à froid utilisés pour fabriquer des fixations à haute résistance sur des machines automatiques de frappe à froid doit être comprise dans la plage de tolérance de diamètre, tandis que pour des fixations plus précises, la fausse rondeur des fils d'acier doit être Limité à une plage de tolérance de 1/2 diamètre. Si le diamètre du fil d'acier n'atteint pas la taille spécifiée, des fissures ou des bavures apparaîtront dans la partie bouleversée ou dans la tête de la pièce. Si le diamètre est inférieur à la taille requise par le procédé, la tête sera incomplète, anguleuse ou épaissie. Pas clair.
7) La précision que le moulage par frappe à froid peut atteindre est également liée au choix de la méthode de moulage et au processus utilisé. En outre, cela dépend également des caractéristiques structurelles de l'équipement utilisé, des caractéristiques du processus et de son état, de la précision des outils et des matrices, de leur durée de vie et de leur degré d'usure. Pour l'acier fortement allié utilisé dans la frappe à froid et l'extrusion, la rugosité de la surface de travail des moules en carbure cémenté ne doit pas être supérieure à Ra=0,2 μm. Ce type de moule a la durée de vie la plus élevée lorsque la rugosité de la surface de travail atteint Ra=0.025~0,050 μm.
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Traitement des fils
1) Les filetages des boulons sont généralement traités à froid, de sorte que l'ébauche de filetage dans une certaine plage de diamètre passe à travers la plaque métallique de laminage (matrice) et que le filetage soit formé par la pression de la plaque métallique (matrice de laminage). Les lignes en plastique de la partie filetée ne sont pas coupées, la résistance est augmentée, le produit est de haute précision et la qualité est uniforme, il est donc largement utilisé.
2) Afin de produire le diamètre extérieur du filetage du produit final, le diamètre de l'ébauche de filetage requis est différent, car il est limité par des facteurs tels que la précision du filetage et le fait que le matériau soit revêtu ou non.
3) Le laminage de filetage (frottement) fait référence à une méthode de traitement qui utilise la déformation plastique pour former des dents filetées. Il utilise une matrice de laminage (plaque filetée) avec le même pas et la même forme de dent que le filetage en cours de traitement, tout en extrudant l'ébauche de vis cylindrique, tout en faisant tourner l'ébauche de vis, et transfère enfin la forme de la dent sur la matrice de laminage sur l'ébauche de vis. , le fil est formé.
4) Le point commun du traitement du filetage par laminage (frottement) est que le nombre de tours de laminage n'a pas besoin d'être trop élevé. Si c'est trop, l'efficacité sera faible et la surface du filetage produira facilement une séparation ou un flambage aléatoire. Au contraire, si le nombre de tours est trop petit, le diamètre du filetage deviendra facilement rond et la pression augmentera anormalement au début du laminage, ce qui entraînera une durée de vie raccourcie du moule.
5) Défauts courants des fils roulés : fissures ou rayures superficielles sur la partie filetée, flambage aléatoire et manque de rondeur de la partie filetée. Si ces défauts surviennent en grande quantité, ils seront découverts lors de la phase de transformation. Si le nombre d'occurrences est faible, ces défauts circuleront jusqu'aux utilisateurs sans être remarqués par le processus de production, provoquant ainsi des problèmes. Par conséquent, les questions clés liées aux conditions de transformation doivent être résumées et ces facteurs clés doivent être contrôlés pendant le processus de production.
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traitement thermique
1) Les fixations à haute résistance traitées thermiquement doivent être trempées conformément aux exigences techniques.
2) Le traitement thermique et la trempe visent à améliorer les propriétés mécaniques globales des fixations afin d'atteindre la valeur de résistance à la traction et le rapport d'élasticité spécifiés par le produit.
3) Le processus de traitement thermique a un impact crucial sur les fixations à haute résistance, notamment sur leur qualité intrinsèque. Par conséquent, afin de produire des fixations de haute qualité et à haute résistance, une technologie et des équipements avancés de traitement thermique sont nécessaires.
4) En raison du volume de production important et du faible prix des boulons à haute résistance, et de la partie filetée ayant une structure relativement fine et précise, l'équipement de traitement thermique doit avoir une grande capacité de production, un degré élevé d'automatisation et une bonne qualité de traitement thermique.
5) La décarburation des filetages entraînera le déclenchement des fixations avant qu'elles ne répondent aux exigences de performances mécaniques, provoquant la défaillance des fixations filetées et raccourcissant leur durée de vie. En raison de la décarburation des matières premières, si le recuit est inapproprié, la couche de décarburation des matières premières sera approfondie. Au cours du processus de traitement thermique de trempe et de revenu, du gaz oxydant est généralement introduit depuis l'extérieur du four.
6) La rouille sur le fil d'acier en barre ou les résidus sur la surface du fil d'acier en fil machine étiré à froid se décomposeront également après avoir été chauffés dans le four et la réaction générera du gaz oxydant. Par exemple, la rouille superficielle du fil d'acier est composée de carbonate et d'hydroxyde de fer, qui se décomposeront en CO2 et H2O après chauffage, aggravant ainsi la décarburation. La recherche montre que le degré de décarburation de l'acier allié à teneur moyenne en carbone est plus grave que celui de l'acier au carbone et que la température de décarburation la plus rapide est de 700 degrés à 800 degrés.
7) Étant donné que les attaches à la surface du fil d'acier se décomposent et synthétisent très rapidement le CO2 et le H2O dans certaines conditions, si le contrôle du gaz du four à bande continue à mailles est inapproprié, la décarburation des vis dépassera également les tolérances.
8) Lorsque des attaches à haute résistance sont formées par frappe à froid, la matière première et la couche décarburée recuite existent non seulement encore, mais sont également extrudées vers le haut du filetage. Pour la surface de la fixation à tremper, la dureté requise ne peut pas être obtenue. , ses propriétés mécaniques (notamment la solidité et la résistance à l’usure) sont réduites. De plus, la surface du fil d'acier est décarburée et la couche superficielle et la structure interne ont des coefficients de dilatation différents, ce qui peut provoquer des fissures superficielles lors de la trempe.
9) Les principaux problèmes de qualité pouvant survenir pendant le processus de trempe et de revenu des fixations comprennent : une dureté insuffisante à l'état trempé, une dureté inégale à l'état trempé, une déformation excessive par trempe et des fissures par trempe.
10) De tels problèmes qui surviennent sur site sont souvent liés aux matières premières, au chauffage de trempe et au refroidissement de trempe. La formulation correcte du processus de traitement thermique et la normalisation du processus d'opération de production peuvent souvent éviter de tels accidents de qualité.
