高力ボルトの製造工程

高力ボルトの加工技術は、熱間圧延線材－（冷間引抜）－球状化（軟化）焼鈍－機械的スケール除去－酸洗－冷間引抜－冷間鍛造－ネジ加工－熱処理－検査です。

1. 鋼構造設計

ファスナーの性能はその材質と密接に関係しているため、ファスナーの製造においては、ファスナーの材質を正しく選択することが重要です。材料の選択を誤ると要求性能を満たさなかったり、寿命が短くなったり、事故が発生したり、加工が困難になったり、製造コストが高くなったりする可能性があります。したがって、ファスナーの材質の選択は非常に重要です。冷間圧造鋼は、冷間圧造成形プロセスによって製造される互換性の高いファスナー鋼です。金属は室温で塑性加工・成形されるため、各部品の変形量が大きく、変形速度も速いです。したがって、冷間圧造用鋼素材の性能要求は非常に厳しいものになります。長期にわたる生産実践とユーザー調査に基づいて、GB/T6478-2001「冷間圧造および冷間押出鋼の技術条件」、GB/T699-1999「高品質炭素構造用鋼」を組み合わせました。 JISGの目標3507-1991「冷間圧造」鋼用炭素鋼線材の特性は、8.8級および9.8級のボルトおよびネジの材料要件を例として、さまざまな化学元素を決定します。 C含有量が多すぎると冷間成形性が低下するため、C含有量が多すぎると冷間成形性が低下する。低すぎると部品の機械的性能要件を満たせないため、0.25 パーセント {{10}}.55 パーセントに設定されます。 Mn は鋼の透磁性を向上させることができますが、添加しすぎるとマトリックス構造が強化され、冷間成形性能に影響を及ぼします。部品の焼入れおよび焼き戻しプロセス中にオーステナイト粒の成長を促進する傾向があり、国際的には適切に増加させる必要があります。 0.45 パーセント -0.80 パーセント . Siはフェライトを強化し、冷間成形性の低下を促進する可能性があります。材料の伸びの減少は、{{20}}.30% Si 以下であると測定されました。 SP は不純物元素であり、存在すると粒界に沿って偏析し、粒界脆化を引き起こし、鋼の機械的性質を損傷します。できるだけ減らす必要があります。 P 0.030 パーセント以下、S 0.035 パーセント以下。 B. ホウ素の最大含有量は 0.005 パーセントです。ホウ素は鋼の浸透性を大幅に向上させることができますが、鋼の脆性も増加させるためです。

2. 球状化（軟化）焼鈍

冷間圧造で皿ネジや六角穴付きボルトを製造する場合、鋼本来の組織が冷間圧造時の成形性に直接影響します。冷間圧造プロセスにおける局所的な塑性変形は、60 パーセント -80 パーセントに達することがあります。このためには、鋼には良好な可塑性が必要です。鋼の化学組成が一定の場合、金属組織は塑性を決定する重要な要素となります。一般に、厚い薄片状パーライトは冷間圧造には適さないと考えられていますが、微細な球状パーライトは鋼の塑性変形能力を大幅に向上させることができます。高強度ファスナーを多量に使用する中炭素鋼および中炭素合金鋼の場合、冷間圧造の前に球状化（軟化）焼鈍を行うことで、均一で微細な球状化パーライトを得ることができ、実際の生産ニーズに応えることができます。中炭素鋼線材の軟化焼鈍では、通常、鋼の上臨界点と下臨界点の加熱温度が選択されます。加熱温度は一般に高すぎません。そうしないと、三次セメンタイトが粒界に沿って析出し、冷間圧造割れが発生します。中炭素合金鋼線材は等温球状化焼鈍を採用しています。 AC1 プラス (20-30 パーセント) が加熱された後、炉は Ar1 よりわずかに低い温度まで冷却され、温度は一定期間摂氏約 700 度に維持され、その後炉は摂氏約 500 度まで冷却されます。そして空冷。鋼の金属組織は粗から微細に、板から球に変化し、冷間圧造割れ率は大幅に減少します。 3545ML35SWRCH35K 鋼の軟化焼鈍温度は一般に摂氏 715-735 度です。一方、SCM43540CrSCR435鋼の球状化焼鈍温度は一般に740-770℃であり、等温温度は680-700℃です。

3. 剥離とスケール除去

冷間圧造鋼線材の鉄スケールを除去する工程はスケール剥離です。機械的錆除去と化学的酸洗いの 2 つの方法があります。線材の化学的酸洗プロセスを機械的スケール除去に置き換えることで、生産性が向上するだけでなく、環境汚染も削減されます。このスケール除去工程には、曲げ法（一般的には三角溝の丸ホイールを使用してワイヤーを繰り返し曲げる）やスプレー9法などがあります。スケール除去効果はより優れていますが、残留鉄スケールを除去することはできません（酸化物の除去率）。スケールは 97% です))、特にスケールの付着が強い場合。したがって、機械的な錆除去は鉄板の厚さ、構造、応力状態に影響されます。低強度ファスナー用炭素鋼線（6.8以下）。高強度ファスナー（8.8以上）を機械的に錆取りした後、線材でスケールを完全に除去し、化学酸洗処理により錆を複合化させます。軟鋼線材の場合、機械的デスケーリングによって残された鉄スケールにより、ドラフトの偏摩耗が発生する可能性があります。線材鋼線が外部温度と擦れて粒の貫通孔が鉄板に付着すると、線材鋼線の表面に縦方向の粒痕が生じる。線材が冷間圧造用フランジボルトや円筒小ねじの場合、頭部に微小亀裂が発生する原因の95％以上は、伸線加工時の線材表面の傷が原因です。それで、

4. 描画

描画プロセスには 2 つの目的があります。 1 つは原材料のサイズを変更することです。もう 1 つは、変形強化を通じてファスナーの基本的な機械的特性を得るというものです。中炭素鋼および中炭素合金鋼の場合は、伸線加工時に線材の冷却を可能な限り制御して得られた薄片状セメンタイトを解砕し、その後の球状化（軟化）に備えるという目的もあります。）アニーリング。粒状のセメンタイト。ただし、メーカーによってはコスト削減のため、無断で図面を縮小する場合があります。パスの場合、表面積の過度の減少は線材の加工硬化傾向を増大させ、これは線材の冷間圧造性能に直接影響を与える。各パスの圧下率の配分が適切でないと、伸線加工時に線材にねじれが発生する原因にもなります。線材の冷間圧造工程において、線材の長手方向に一定の周期で分布する亀裂が露出する。また、伸線加工時の潤滑不良も冷間伸線線材に規則的な横割れの原因となります。線出口巻きダイスの接線方向が伸線ダイスと同心ではないため、伸線ダイスの一方の穴の摩耗が増加し、内穴が真円にならなくなり、伸線変形が不均一になります。ワイヤーの周方向です。鋼線の真円度が低すぎるため、冷間圧造工程中に鋼線の断面にかかる力が不均一となり、冷間圧造の適格率に影響を及ぼします。伸線加工において、表面減少率が大きすぎると鋼線の表面品質が低下し、表面減少率が低すぎると薄片状セメンタイトが破砕されず、粒状セメンタイトを最大限に得ることが困難となる。可能。すなわち、セメンタイトの球状化率は低く、鋼線の冷間圧造性にとって非常に不利である。引抜き加工により製造された棒および線材の場合、局所的な表面減少率は 10 パーセント -15 パーセントの範囲内で直接制御されます。しかしながら、表面減少率が低すぎると、薄片状セメンタイトの破砕が促進されず、可能な限り多くの粒状セメンタイトを得ることが困難になる。すなわち、セメンタイトの球状化率は低く、鋼線の冷間圧造性にとって非常に不利である。伸線によって製造された棒および線材の場合、局所的な表面減少率は 10 パーセント -15 パーセントの範囲内で直接制御されます。しかしながら、表面減少率が低すぎると、薄片状セメンタイトの破砕が促進されず、可能な限り多くの粒状セメンタイトを得ることが困難になる。すなわち、セメンタイトの球状化率は低く、鋼線の冷間圧造性にとって非常に不利である。伸線加工によって製造された棒および線材の場合、局所的な表面減少率は 10 パーセント -15 パーセントの範囲内で直接制御されます。

5.冷間鍛造

通常、ボルトの頭は冷間圧造プラスチックから機械加工されます。切削加工に比べ、金属繊維（ワイヤー）が途中で切れることなく製品の形状に沿って連続しているため、製品の強度、特に機械的特性が向上します。冷間圧造成形プロセスには、切削成形、シングルステーションシングルクリック冷間圧造、ダブルクリック冷間圧造、およびマルチタスク自動冷間圧造が含まれます。自動冷間圧造機は、複数の成形型でスタンピング、アプセット、押出、絞りなどの複合プロセスを実行します。シングルステーションまたはマルチステーションの自動冷間圧造機で使用される原材料の加工特性は、長さ 5-6 メートルの棒材または重量 5-6 メートルのワイヤーのサイズによって決まります。 1900-2000KG、つまり加工技術の特性。冷間圧造では、事前にカットされた一体品のブランクは使用されませんが、自動冷間圧造機自体を使用して、バー（必要に応じて）および線材のブランクを切断および据え込みます。キャビティを押し出す前に、ブランクを成形する必要があります。成形により、プロセス要件を満たすブランクが得られます。ビレットは、据え込み、直径減少、および前方押し出しの前に成形する必要はありません。ブランクは切断された後、据え込みステーションに送られます。このステーションにより、ブランクの品質が向上し、次のステーションの成形力が 15-17 パーセント減少し、金型の寿命が延びます。ボルトは、さまざまな直径の縮小で製造できます。 1. セミクローズドカッターを使用してブランクを切断します。最も簡単な方法は、ソケットタイプのカッターを使用することです。カットの角度は 3 度を超えてはなりません。オープンカッターを使用すると、カットのベベル角度が 5-7 度に達することがあります。 2. 短い材料が前のステーションから次の成形ステーションに移送されるとき、自動冷間圧造機のポテンシャルを発揮し、複雑な構造のファスナーを加工し、精度を向上させるために、180度回転できる必要があります。部品の。 3. 各成形ステーションにはパンチエジェクターが装備され、金型にはスリーブエジェクターが装備されている必要があります。 4. 成形ステーション (切断ステーションは含まない) は、通常、3-4 ステーション (特別な場合には 5 ステーション以上) に到達する必要があります。 5. 有効使用期間中、メインスライダのガイドレールとプロセスコンポーネントの構造により、パンチとダイの位置精度が保証されます。 6. 材料の選択を制御するためにバッフルにターミナルリミットスイッチを取り付ける必要があり、据え込み力の制御に注意を払う必要があります。自動冷間圧造機の高強度ファスナーに使用される冷間引抜線の真円度は直径公差の範囲内である必要がありますが、より精密なファスナーに使用される線材の真円度は直径の許容範囲内である必要があります。許容範囲。線径が規定のサイズに達しない場合、アプセットや部品頭部に亀裂やバリが発生しますので、1/2径公差範囲内に制限してください。加工に必要なサイズよりも直径が小さいと、ヘッドが不完全になり、エッジや角、膨らみ部分が不鮮明になります。冷間圧造で達成できる精度は、使用する成形方法とプロセスの選択にも関係します。また、使用する装置の構造特性、プロセス特性や状態、金型の精度、寿命、磨耗度合いにも左右されます。冷間圧造および押出用の高合金鋼の場合、超硬合金金型の作業面の粗さは Ra=0.2um を超えてはなりません。このタイプの金型の加工面粗さが Ra=0.025-0.050um に達すると、寿命が最も長くなります。

6. ねじ山処理

ボルトねじは一般に冷間加工で、一定径範囲のねじ素材を線板（ダイス）に圧延（転造）させ、線板（転造ダイス）の圧力によってねじ山を形成します。ねじ部の樹脂流線が切削加工されていないため、強度が増し、精度が高く、品質が均一であるため、広く使用されています。最終製品のねじ外径を作るには、ねじ精度や材質のコーティングの有無などによって制限されるため、必要なねじブランク径は異なります。転造（転造）ねじとは、塑性変形を利用してねじ歯を形成する加工方法を指します。加工するねじと同じピッチ、歯形の転造ダイスを使用します。円筒状のネジ素材を押し出しながらネジ素材を回転させ、最終的に転造ダイスの歯形をネジ素材に転写してネジを形成します。転造（こすり）ねじ加工の共通点は、転造回転数があまり必要ないことです。多すぎると効率が悪く、糸表面が剥がれたり、ランダムに座屈したりしやすくなります。逆に回転数が小さすぎると、ねじ径が真円からずれやすくなり、転造の初圧が異常に高くなり、金型の寿命が短くなります。転造ねじの一般的な欠陥: ねじ表面の亀裂や傷。ランダムな座屈。ねじ山の真円度がずれている。これらの欠陥が大量に発生した場合、処理段階で検出されます。発生数が少ないと、製造過程で意図せずユーザーに伝えられ、トラブルの原因となります。したがって、加工条件の重要な問題を要約し、これらの重要な要素を生産プロセス中に管理する必要があります。

7. 熱処理

高強度ファスナーは、技術要件に従って焼き入れおよび焼き戻しを行う必要があります。熱処理と焼き戻しは、製品の指定された引張強度値と降伏比を満たすようにファスナーの総合的な機械的特性を向上させるために行われます。熱処理プロセスは、高強度ファスナー、特に内部品質に重大な影響を与えます。そのため、高品質・高強度のファスナーを製造するには、高度な熱処理技術と設備が必要となります。高力ボルトは生産量が多く、価格が安いため、ねじ部の構造は比較的細かく精密であるため、熱処理設備には大規模な生産能力、高度な自動化、高品質の熱処理が必要です。。 1990 年代以降、保護雰囲気連続熱処理ラインが主流になってきました。揺動底部メッシュベルト炉は、特に中小型ファスナーの熱処理と焼き戻しに適しています。炉の優れたシール性能に加えて、焼入れおよび焼戻しラインには、雰囲気、温度、プロセスパラメータの高度なマイコン制御、および機器の故障警報および表示機能も備えています。高強度ファスナーは、装填、洗浄、加熱、焼入れ、洗浄、焼き戻し、着色までオフラインで全自動制御されており、熱処理の品質を効果的に保証します。ねじ山が脱炭されると、機械的特性で必要な抵抗が満たされないときに、最初にファスナーが飛び出す可能性があり、これによりねじ山付きファスナーが破損し、耐用年数が短くなります。素材の脱炭により、焼鈍が適切でないと素材の脱炭層が深くなってしまいます。焼入れおよび焼戻しの熱処理中に、通常、一部の酸化性ガスが炉の外部から持ち込まれます。棒鋼線の錆や冷間伸線後の線材表面の残留物も炉内で加熱すると分解し、反応により酸化性ガスが発生します。例えば、鋼線の表面の錆は炭酸鉄と水酸化鉄で構成されており、加熱するとCO2とH2Oに分解され、脱炭が促進されます。研究によると、中炭素合金鋼の脱炭の程度は炭素鋼の脱炭よりも深刻で、最も速い脱炭温度は摂氏700-800度の間です。鋼線表面の付着物は、条件によっては急速にCO2やH2Oの分解・合成を起こすため、連続メッシュベルト炉のガス制御が適切でないと、スクリューの過剰な脱炭も引き起こします。高強度ファスナーを冷間圧造すると、原材料と焼きなましの脱炭層が残るだけでなく、ねじ山の上部にも押し出されます。焼き入れが必要なファスナーの表面では、必要な硬度が得られません。機械的特性（特に強度と耐摩耗性）が低下します。また、鋼線の表面は脱炭されており、表層と内部組織の膨張係数が異なり、焼入れ時に表面割れが発生する場合があります。このため、焼入れ加熱時のねじ山の頂部の脱炭を防止し、原料が脱炭されたファスナーを適切に炭化し、メッシュベルト炉内の保護雰囲気の利点を調整する必要がある。本来のレベル。カーボンコーティングされたパーツ。炭素含有量は基本的に同じであるため、脱炭されたファスナーはゆっくりと元の炭素含有量に戻ります。炭素ポテンシャルは 0.42 パーセント -0.48 パーセントに設定されました。カーボンコーティングの温度は焼き入れと同じであり、高温では行うことができません。粗粒による機械的特性に影響を与えないように。ファスナーの焼き入れおよび焼き戻しのプロセス中に発生する可能性のある品質問題には、主に次のようなものがあります。焼き入れ状態での硬度が不十分であること。焼き入れ状態での硬さのばらつき。過度の焼入れ変形。焼入れ割れ。現場でのこのような問題は、多くの場合、原材料、焼入れ加熱、焼入れ冷却に関連しています。熱処理プロセスを正しく策定し、生産作業プロセスを標準化することで、このような品質事故の発生を回避できる場合が多くあります。

8. 結論

以上をまとめると、高強度ファスナーの品質に影響を与える加工要因には、鋼材の設計、球状化焼鈍、剥離・除錆、絞り加工、冷間圧造、ねじ加工、熱処理などが含まれ、場合によっては様々な要因が重なり合うことになります。。。ファスナーの欠陥は、製品の品質特性の変動によって引き起こされることがわかっています。製品の製造プロセスにおける技術的要因を正確に把握し、継続的な品質向上のための大きな原動力を生み出すことによってのみ、継続的な品質向上を通じてより多くの利益とより強力な競争力を獲得することができます。