工业脚轮的珠盘部份热处理

发表时间:2012/9/17 22:32:35

金属飞步工业脚轮热处理
  金属飞步工业脚轮热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定的时间后，又以不同速度冷的一种工艺。
    金属飞步工业脚轮热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，飞步工业脚轮热处理一般不改变工件形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。
    为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，飞步工业脚轮热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过飞步工业脚轮热处理予以控制，所以钢铁的飞步工业脚轮热处理是金属飞步工业脚轮热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过飞步工业脚轮热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。
    在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，飞步工业脚轮热处理的作用逐渐为人们认识。早在公元前770~前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。
    公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。
    随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。中国出土的西汉（公元前206~公元24）中山靖王墓中的宝剑，心部含碳量为0.15~0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺，但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。
    1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立了铁的同素异构理论，以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代飞步工业脚轮热处理上工艺初步奠定了理论基础。与此同时，人们还研究了在金属飞步工业脚轮热处理过程中对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。
    1850~1880年，对于应用各种气体“（诸如氢气、煤气、一氧化碳等）进行保护加热增有一系列专利。1880~1890英国人莱克获得多种金属光亮飞步工业脚轮热处理的专利。
    二十世纪以来，金属物理的发展和其他新技术的移植应用，使金属飞步工业脚轮热处理工艺得到更大的发展。一个显著的进展是1901~1925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳；30年代出现露点电位差计，使炉内气氛的碳势达到可控，以后又研究出。
    用二氧化碳红外仪、氧探头等进一步控制炉内气氛碳热势的方法；60年代，飞步工业脚轮热处理技术运用了等离子场的作用，发展了离子渗氮、渗碳工艺；激光、电子束技术的应用，又使金属获得了新的表面飞步工业脚轮热处理和化学飞步工业脚轮热处理方法。
    金属飞步工业脚轮热处理的工艺
    飞步工业脚轮热处理的工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。
    加热是飞步工业脚轮热处理的重要工序之一。金属飞步工业脚轮热处理的加热方法很多，最早是采用木炭和煤作为热源，进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制，且无环境污染。利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。
    金属加热进，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳（即钢铁零件表面碳含量降低），这对于热得理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应要可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或装方法进行保护加热。
    加热温度是热得理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度，是保证飞步工业脚轮热处理质量的问题。加热温度随着随被处理的金属材料和飞步工业脚轮热处理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。另外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表面飞步工业脚轮热处理时，加热速度极快，一般就没有保温时间，而化学飞步工业脚轮热处理的保温时间往往较长。
    冷却也是飞步工业脚轮热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而同，主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度最慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。但还因钢种不同而有不同的要求，例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬。
    金属飞步工业脚轮热处理工艺大体可分为整体飞步工业脚轮热处理、表面飞步工业脚轮热处理和化学飞步工业脚轮热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的飞步工业脚轮热处理工艺。同一种金属采用不同的飞步工业脚轮热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同性能。钢铁是工业上应用最广金属，而且钢铁显微组织也最为复杂，因此钢铁飞步工业脚轮热处理工艺种类繁大多。
    整体飞步工业脚轮热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属飞步工业脚轮热处理工艺。钢铁整体飞步工业脚轮热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。
    退火是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似,只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终飞步工业脚轮热处理。
    淬火是将工件加热保温后，在水、油或其他无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。为了降低钢件的脆性，将淬火后钢件在高于室温而低于650℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。
    退火、正火、淬火、回火是整体飞步工业脚轮热处理中的“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。
   “四把火”随着加热温度和冷却方式的不同，又演变出不同折飞步工业脚轮热处理工艺。为了获最一定的强度和韧性，把淬火和高温回火结合起来的工艺，称为调质。某些合金淬火形成过饱和固溶体后，将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长时间，以提高合金的硬度、强度或电性磁性等。这样的飞步工业脚轮热处理工艺称为时效处理。
    把压力加工形变与飞步工业脚轮热处理效而紧密地结合起来进行，使工件获得很好的强度、韧性配合的方法称为形变热外理；在负压气氛或真空中进行的飞步工业脚轮热处理称为真空热外理，它不仅能使工件不氧化，不脱碳，保持处理后工件表面光洁，提高工件的性能，还可能通入渗剂进行化学飞步工业脚轮热处理。
    表面飞步工业脚轮热处理是只加热工件表层，以改变其层力学性能金属飞步工业脚轮热处理工艺。
    为了只加热工件表层而不使过多的热量传入工件内部，使用的热源须具有高的能量密度，即在单位面积的工件上给予较大的热量，使工件表层或局部能短时间或瞬时达到高温。表面飞步工业脚轮热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热飞步工业脚轮热处理，常用热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等。
    化学飞步工业脚轮热处理是通过改变工件表层化学成分、组织和性能的金属飞步工业脚轮热处理工艺。化学飞步工业脚轮热处理与表面飞步工业脚轮热处理不同之处是后面改变了工件表层的化学成分。
    化学飞步工业脚轮热处理是将工件放在含碳、氮或其他合金元素的介质（气体、液体、固体）中加热，保温较长时间，从而使工件表层渗入碳、氮、硼和铬等元素。渗入元素后，有时还要进行其他飞步工业脚轮热处理工艺如淬火及回火。化学飞步工业脚轮热处理的主要方法有渗碳、渗碳、渗氮、渗金属。
    飞步工业脚轮热处理是机械零件和工模具制造过程中的重要工序之一。大体上说，它可以保证和提高工件的各种性能，如耐磨、耐腐蚀等。还可以改善毛坯的组织和应力状态，以利于进行各种冷、热加工。
    例如白口铸铁经过长时间退火处理可以获得可锻铸铁，提高塑性；齿轮采用正确的飞步工业脚轮热处理工艺，使用寿命可以比不经飞步工业脚轮热处理齿轮成倍或几十倍的提高；
    另外，价廉的碳钢通过渗入某些合金元素就具有某些价昂的合金钢性能，可以代替某些耐热钢、不锈钢；工模具则几乎全部需要经过飞步工业脚轮热处理方可使用。
紧固件表面处理的选择
来源：紧固件协会 作者： 浏览次数：51  发布日期：2007-09-30
    对于一个特定的设计，选择何表面处理，是每一个设计者都面临的问题。可选择的表面处理类型很多，从普通油到金。但设计者应该选择可以经济的达到目的的表面处理。
    由于几乎所有商业紧固件都是由碳钢、合金钢制成，一些种类的紧固件希望能防止腐蚀，即使使用防腐蚀材料的紧固件，仍然需要表面处理来防止不同材料的腐蚀。此外，表面处理的镀层必须附着牢固，不能在安装和卸下的过程中脱落，对螺纹紧固件，镀层还需足够薄，使得镀后螺纹仍能旋合。一般镀层的温度限制比紧固件材料要低，因此还需考虑紧固件所处的工作温度要求。对于表面处理，人们一般关注的是美观和防腐，但紧固件的主要功能是紧固零部件，而表面处理对紧固件的紧固性能也有很大的影响，所以，选择表面处理时，也应考虑紧固性能的因素，即安装扭矩—预紧力的一致性。一名高水平的设计者，不仅应考虑设计，还因注意到装配的工艺性，甚至环保要求。下面根据上述因素简要介绍一些紧固件常用的镀层，以供设计人员和紧固件从业人员参考。
    电镀锌
    电镀锌是商业紧固件最常用的镀层。它比较便宜，外观也较好看，可以有黑色、军绿色。然而，它的防腐性能一般，其防腐性能是锌镀（涂）层中最低的。一般电镀锌中性盐雾试验在72小时之内，也有采用特殊封闭剂，使得中性盐雾试验达200小时以上，但价格贵，是一般镀锌的5~8倍。
    电镀锌加工过程易产生氢脆，所以10.9级以上的螺栓一般不采用镀锌的处理.虽然镀后可以用烘箱去氢，但因钝化膜在60℃以上时将遭破坏，因此去氢必须在电镀后钝化前进行。如此可操作性差，加工成本高。在现实中，一般生产厂不会主动去氢，除非特定客户的强制要求。
    电镀锌的紧固件扭矩—预紧力一致性较差，且不稳定，一般不用于于重要部位的连接。为了改善扭矩—预紧力一致性，也可采用镀后涂覆润滑物质的方法改善和提高扭矩—预紧力一致性。
    磷化
    磷化相对镀锌便宜，耐腐蚀性能比镀锌差。磷化后应涂油，其耐腐蚀性能的高低与所涂油的性能有很大的关系。例如，磷化后涂一般的防锈油，中性盐雾试验也只有10~20小时。涂高档的防锈油，则可达72~96小时。但其价格是一般磷化涂油的2~3倍。
    紧固件磷化常用的两种，锌系磷化和锰系磷化。锌系磷化润滑性能比锰系磷化好，锰系磷化抗腐蚀性，耐磨性镀锌较好。它的使用温度可达华氏225度到400度（107~204℃）。
    工业用紧固件很多用磷化涂油处理。因为它扭矩—预紧力一致性很好，装配时能保证达到设计所预期的紧固要求，所以在工业中使用较多。特别是一些重要零部件的连接。如，钢结构连接副，发动机的连杆螺栓、螺母，缸盖、主轴承、飞轮螺栓，车轮螺栓螺母等。
    高强度螺栓采用磷化，还可以避免氢脆问题，所以在工业领域10.9级以上的螺栓一般采用磷化表面处理。
    氧化（发黑）
    发黑+涂油是工业紧固件很流行的镀层，因为它最便宜，并且在油耗尽之前看起来不错。由于发黑几乎无防锈能力，所以无油后它很快就会生锈。就是在有油状态下，其中性盐雾试验也只能达到3~5小时。
发黑的紧固件扭矩—预紧力一致性也很差。如需提高，可以在装配时在内处螺纹上涂抹油脂后再旋合。
    电镀镉
    镉镀层耐腐蚀性能很好，特别是在海洋性大气环境下的耐腐蚀性较其他表面处理好。电镀镉的加工过程中的废液处理费用大，成本高，其价格约是电镀锌的15~20倍。所以在一般行业不使用，只用于一些特定的环境。如，用于石油钻井平台和海航飞机用紧固件。
    电镀铬
    铬镀层在大气中很稳定，不易变色和失去光泽，硬度高耐磨性好。在紧固件上用铬镀层一般是作为装饰作用。在防腐性要求较高的工业领域很少使用，因为好的铬电镀紧固件与不锈钢同样昂贵，只是使用不锈钢强度不够时，才用镀铬紧固件代替。
    为了防止腐蚀，镀铬前应首先镀铜和镍。铬镀层可以承受华氏1200度（650℃）的高温。但也与电镀锌一样存在氢脆问题。
    镀银、镀镍
    银镀层既可以防腐蚀，又可以作为紧固件的固体润滑剂。由于成本原因，螺母使用镀银，螺栓不用，有时小螺栓也镀银。银在空气中失去光泽，但可以在华氏1600度下作用。所以，人们利用其耐高温和润滑的特性，用于在高温下工作的紧固件，以防止螺栓、螺母的氧化咬死。
    紧固件镀镍，主要用于既要防腐，又要导电性好的地方。如车辆电瓶的引出端子等。
    热浸锌
    热浸锌为锌加热到液体下热扩散涂层。其镀层厚度在15~10μm，并且不易控制，但搞腐蚀性好，多用于工程中。热浸锌加工过程中污染严重，有锌废料和锌蒸汽等。
    由于镀层厚，在紧固件中引发了内外螺纹难以旋合的问题。解决此问题有两种方法。一种是在镀后再攻内螺纹，虽然解决了螺纹旋合的问题。但也降低了防腐性能。一种是在螺母攻丝时，使螺纹大于标准纹约有0.16~0.75mm(M5~M30)，然后再热浸锌这样虽然也可解决旋合难题，但付出了强度降低的代价。目前，有一种防松螺纹——美国“施必牢”内螺纹可以解决此难题。因其内螺纹与外螺纹未紧固时容隙大，可以用于容得下厚的涂层，所以不影响旋合性，同时防腐性能和强度亦保持原样，不受影响。
    因热浸锌加工的温度原因，它不能用于10.9级以上的紧固件。
    渗锌
    渗锌为锌粉固态冶金热扩散涂层。其均匀性好，螺纹、盲孔内都能获得均匀层。镀层厚度为10~110μm，并且误差可控制在10%。它与基体的结合强度和防腐性能在锌涂层中（电镀锌、热浸锌、达克罗）是最好的。其加工过程无污染，最环保。
    达克罗
    不存在氢脆问题，并且扭矩—预紧力一致性能很好。如不考虑六价铬的环保问题，它实际上最适用于高防腐要求的高强度紧固件。
    其他涂层
    上述镀层之外，还有许多金属或非金属涂层。这些涂层由各公司详细阐明。如美加力（MAGNI）、拉斯派特（RUSPERT）、耐美特（NanoMate）、美国TIODIZE公司的铝伏龙、钛伏龙。

来源：紧固件协会 作者： 浏览次数：60  发布日期：2007-09-30
    污水处理厂所使用的设备有许多水下设备，不能直观地观察其螺栓松动情况。如果水下设备有螺钉松动情况，则会对设备造成严重影响，比如潜水泵泵体部分螺钉松动，可能造成电动机与泵体脱落，电动机烧毁；叶轮螺钉松动，可能造成动叶轮脱落等等。因此，螺栓的防松在污水处理行业显得尤为重要。
    在静载下，联接所用螺纹能满足自锁条件，螺母和螺栓头部等支撑面处的摩擦也有防松作用，因此，联接一般不会自动松脱。但在冲击、振动或变载荷下，或当温度变化很大时，联接就会松动，这就容易使设备中个别零件甚至整个设备发生严重事故。所以，必须考虑防松措施。
    防松的根本问题在于防止螺纹副相对转动。防松可分为摩擦防松、直接锁往和破坏螺纹副关系三种。
    摩擦防松
    螺纹副中存在着不随接载荷而变的压力，因而始终有摩擦力矩防止相对转动。压力可由螺纹副纵或横向压紧而产生。
   （1）对顶螺母 两螺母对顶拧紧，使螺栓在旋合段内受拉而螺母受压，构成螺纹副纵向压紧。图1表明上下螺母纹牙的不同接触情况及力的传递。上螺母螺纹牙除对顶力F＇外，还受螺栓传来的力F，下螺母螺纹牙只受对顶力，其高度可小些；但为了防止装错和保证下螺母的强度足够把联接拧紧，一般仍取二者高度相等。
 
   （2）弹簧垫圈图2所示是利用拧紧压平后的弹性力使螺纹副纵向压紧。

 
   （3）嵌有弹性环（如尼龙环）或块的锁紧螺母 如图3a所示，弹性环箍紧在螺栓上，使螺纹副局部横向压紧。
 
 
   （4）椭圆口锁紧螺母 如图3b所示，拧上螺栓后把弹性椭圆口胀成近似圆形，箍紧螺栓，使螺纹副局部横向压紧。
   （5）楔紧螺纹锁紧螺母 图4所示为楔紧螺纹副，螺母牙根处呈斜坡状，螺纹副间隙较大，螺母可轻易旋到压住被联接件，再用力扳动少许，螺母牙根与螺栓牙顶的楔紧作用就使螺纹副纵横压紧。
 

    近来利用强力拧紧防松，螺纹副纵向压紧，效果也很好。
    直接锁住
    利用便于更换的元件防止螺纹副相对转动。例如，图5所示的开口销与冕形螺母使螺栓螺母相互约束。图6所示的止动垫片约束螺母而自身又被约束在被联接件上（此时螺栓应另有约束）。图7所示的串联金属丝则使一级螺钉头部相互约束，当有松脱趋势时，金属丝更加拉紧（应注意金属丝穿入方向）等。
 

    破坏螺纹副关系
    用焊住、冲点等方法，把螺纹副转化为非运动副，从而排除相对转动的可能，见图8所示。近来还发展了金属胶接法，简单有效并能保证密封，不过一二年后，防松能力可能减退，需拆开重新涂胶装配。
 
    结语
    在以上防松举例中，直接锁住一般比较可靠，摩擦防松简单方便。横向压紧的各种自锁螺母无需预紧力，可在任意旋合位置箍紧，即使工作时间回松少许，也不致很快继续松开；但在装拆若干次后，其防松能力会降低。采用楔紧螺纹时，可能在没有达到需要的预紧力时就已楔紧。直接锁住还可与摩擦防松联合。例如，我厂所用回流泵底部轴头与泵体联接处，经常处于污水中，螺钉松动后，会导致泵体下沉，造成泵体磨损、轴承损坏等，为此，我们用弹簧垫圈拧紧后，再用金属丝绕在螺栓上卡住螺母。这样，螺栓就不易松动，减少了回流泵的维修率。至于破坏螺纹副关系的方法，除了金属胶接外，多用于不拆的联接。

螺母防松防卸装置—螺母双防件
近二十多年来，偷盗野外输电线路铁塔材的事件屡屡发生，不仅给电网的安全运行造成隐患，甚至造成重大危害，也给各供电公司线路运行部门的正常维护带来了极大的麻烦。为此，寻求一种既具有铁塔螺栓螺母防松防卸功能，又不降低螺栓螺母本身紧固功能，而且安装又方便的技防措施成了当务之急。
    南京云帆科技实业有限公司想用户之所想，急用户之所急，量身定造地为运行线路铁塔研究开发出一种集螺母防松、防卸和防锈功能于一体的装置——螺母双防件。它是由一个超薄型的螺母及一个弹性螺旋楔组合而成。使用本装置不必对正在运行中铁塔的标准螺栓螺母进行任何改制和拆除，只要在其标准螺栓螺母的露头部分顺序用专用安装工具装上本装置，就会使普通标准螺栓螺母成为防卸螺栓。不仅原标准螺栓螺母的紧固功能没有丝毫的减弱，而且其防松和防卸的功能又得到增加并且十分优良。由于该超薄螺母外表是经过热浸镀锌的，而弹性螺旋旋楔本身又是不锈钢制成的，故都不存在生锈的问题。
    此装置可应用在各种对螺栓螺母紧固件的防松、防卸要求的场合，近年来在东北、华北、西北、华东等地电力线路的输变电铁塔及相关行业的标准螺栓配套使用，深受广大用户的欢迎和青睐。
如何解决调整攻丝难题
来源：紧固件协会 作者： 浏览次数：9  发布日期：2007-10-11
    随着加工中心的出现，尤其是调整切削技术的迅猛发展，攻丝加工更加成为生产中的短项。为解决这一矛盾，几家刀具制造公司投入了大量的人力物力，对影响高速攻丝的各个环节进行攻关，目前主要从开发高速丝锥，浮动丝锥夹头和丝锥自动退出动力头等几个方面进行研究，并取得了很大的成绩。
    调整丝锥
    由美国Emuge公司最新开发出高速丝锥系列。主要从以下几个方面进行改进：
    选项用含钴量高的高速钢材料制成；
    丝锥的切削部分设计成利于切削与断屑的S形几何形状，大大地提高了丝锥的切削性能；
    采用先进的涂覆工艺及选择理想的涂覆材料，以提高刀具的硬度、红硬性及使用寿命；
    排屑槽设计成大螺旋角结构，以利排屑；
    尽量设计成内通油结构，以降低高速攻丝中，丝锥切削部分产生的很高切削温度。
    由于新设计丝锥有以上优点，它可使攻丝加工中的切削温度下降，切削速度大大提高。目前该公司的高速丝锥系列包括：Enorm-S-TiN，Rekord  Aero-S-TiN，Rebust-S  TiN，Rekord  2A-A-1KZ  TiCNT Rekord  A-S-TiCN。据美国Midwest汽车零件制造公司采用Rekord  2A-A1KZ  TiCN高速丝锥，在可锻铸铁（HB200-400）上加工M14X1.5-6H的盲孔螺纹的实践表明，它可使攻丝在切削速度V=61mm/min条件下进行，比原来加工提高3倍以上。加工钢件可使切削速度提高6倍以上。
    浮动丝锥夹头
    由Emuge公司和德国Kassel大学联合进行的高速攻丝切削试验研究证明，攻丝中选择的进给量与丝锥本身的固有螺距不同步（两者之间存在着误差），是攻丝效率高不上去和在高速攻丝中质量保证不了的主要原因。由于两者间形成的积累误差，将在攻丝过程中产生附加的拉、压轴向力，尤其是丝锥从孔内退出时，在较大轴向力的作用下，使螺纹表面严重划伤，使高速攻丝的零件质量保证不了。为此由Emuge公司开发出可对攻丝中的由轴向拉、压力产生的丝锥变形，进行自动补偿的浮动丝锥夹头，据称，新设计的浮动丝锥夹头可对0.5mm以内的变形量进行补偿，较满意地解决了这一技术难题。使攻丝加工能在高速下进行。
    丝锥自动退出动力头
    以往的在攻丝的退回过程中，都需要机床主轴进行减速、停止、反转和加速退回等几个运动，这不但增加了辅助时间，还对机床零件造成机械磨损。这也是造成攻丝效率提不高的主要原因之一。美国Tapmatic公司为提高攻丝加工效率，早在几年前就设计出能在攻丝完成后，在不改变主轴转速、方向情况下自动退出丝锥的动力头。该动力头采用离合器原理，由一个球体自动接通正、反方向旋转的齿轮传动机构。无须机床主轴变速，即可由动力头带动丝锥实现自动退回。大大地节省了辅助时间，降低生产成本。目前该公司已能向用户提供车床、铣床、钻床和加工中心用的，与主轴保持平行或重直方向传动的两种丝锥自动退出动力头，是高速攻丝的必不可少的工具。当然，丝锥自动退出动力头与丝锥之间也需要使用新型快换夹头。目前这种E-Lock快换丝锥夹头已经推向市场
国外用热塑復合材料生产高强度高性能紧固件

    瑞士一家航天、汽车、医药设备零件制造商研制出一种新型模压技术，生产的网状热塑复合材料每单位重量强度据说可以和那些钢铁、铝以及钛制产品的强度相媲美。Icotec 公司声称其CFM（复合材料塑变模压）技术，将62%的碳纤维加入热塑塑料中，生产出高强度、耐磨的螺丝、螺栓、插入件、双头螺栓、地脚螺栓以及其他紧固件。CFM复合材料也可以用于医学移植管、小型轴承和其他零件。深受大家喜爱的聚合物母质是英国和美国Victrox PLC公司生产的PEEK。
    CFM复合材料的强度比（即每单位重量的强度）要超过那些有可比性金属的强度比。62%碳补强PEEK的复合材料的绝对强度值一样让人难以置信，抗挠曲强度是铝的7倍。
    而Icotec 公司将PEEK切成体积完全等于成品零件体积的坯料，机械手将这种坯料放入一个加热室 里，在此室内PEEK融化、弄湿连续加入的纤维，减少缝隙率。接着，坯料被送入一个模压腔内，在此腔内坯料以精确的速度、温度和压力被压制成零件，这种零件中的纤维可以定向，以便加强零件的强度。
    CFM螺丝的剖面示图表明了纤维在螺旋剖面的定向方法，它增加了螺丝的扭力或者抗扭度，使得螺丝即使用于紧固金属零件时也能抗裂。然而，纤维在螺芯上的定向却是单向性的，这样可以增强整个螺丝的强度。
    与此同时，PEEK也增强了零件的耐热性和耐化学性能，零件连续使用的温度可高达500°F，低漏气性使PEEK也可用于航天耐腐蚀的紧固件中。
    CFM紧固件的抗振动性能对于像海洋作业中使用的钻架紧固件装置来说具有极大的吸引力。最近该公司同时也研制出一系列内部润滑的塑料紧固件，用于零件经受动力振动的场合中，而以往的金属紧固件在这些场合里常常会丧失其预应力，因此容易松动甚至失效。

    随着国民经济的高速发展，为了配套的螺丝、五金产业也在迅猛的发展，尤其是华东华南地区，新厂要开工，小厂要扩大，老厂要提升……但从访谈中得知，他们普遍想了解螺丝、五金产业有关的基本技术知识。为此特开辟“冷成型工艺连载”专栏，希望能拨冗一读，并从中受益。
    冷镦力（使金属变形所需力）的大小取决于变形金属的性能、变形程度、镦锻工件的形状、摩擦条件及其他因素。从用尽可能小的力得到尽可能大的变形这一使用要求出发，必需使作用力的方向与最大变形的方向一致，这也是编制的工艺及选择的工具是否合理的一个重要标志。
    只有计算出冷镦所需力的大小，才能合理的选择或设计出适当功率的冷镦设备。
    下面介绍计算冷镦力的经验公式。（其计算结果与实验数据很相近）。
    
   式中：F1—镦锻形状的投影面积（毫米2）
            K1—镦锻条件和所镦头部形状的系数（根据实际情况确定）。
 
    2. 古布金公式
    
   由“凯尔彼拉”图查得
 
    如果考虑机械变形，变形应力和温度的影响时，古布金公式可改写成：（工件热顶镦力的公式）
  
    式中系数由下列资料决定：
   （1）r的决定：
    ①用上冲模自由顶镦时，取r=1
    ②在封闭上冲模锥形孔内变形并需要充满模腔时，取r=1.25~1.75
    ③无毛边的有型顶镦时取r=1.75~2.0
    ④在有薄毛刺的有型顶镦时取r=2.5
   （2）Zφ（和Zr）的决定：
    ①对于半圆头、沉头、半沉头和圆信头的螺钉
    Zφ=1.1~1.2（ZT=1.3）
    ②对于带方颈半圆头和圆柱头螺钉，方头和六角头螺钉
    Zφ=1.2~1.5（ZT=1.4）
    ③对于复杂的和对称的特种零件
    Zφ=1.5~1.8（ZT=1.5）
    公式（4）（5）中的符号说明：
        
    f摩擦系数，在无润滑状态下采用f=0.2。
    有石墨润滑的磨光面 f=0.05~0.10。
    无石墨润滑的磨光面 f=01.0~0.15。
    工具和毛坯之精加工端面f=0.15~0.20。
    粗加工端面   f=0.02~0.30。
   （上列f值仅供参考）
    D—顶镦后头部最大径（毫米）
    H—顶镦后头部高度（毫米）（对圆柱头就是柱体的高度）
    3、考虑顶锻应力的公式：
    公式5增加顶锻应力（并取摩擦系数f=0.15）后可写成： 
    
    4、简化公式：（考虑顶锻应力系数△时）
   
 
   
    应用举例：
    例1、制造10毫米直径的六角螺钉，采取双冲程冷镦法，顶锻后钉头呈无毛刺的圆柱形，其直径=19.6毫米，厚度为h=7毫米，材料是25号钢（即r=1.75, Zφ=1.1, f=0.15）
    
    
        
    
    由于冷镦力是确定工艺参数、设计模具的重要依据，因此在金属冷镦加工中，要综合考虑影响冷镦力大小的镦锻材料、变形程度、工件形状等诸多因素，以便准确计算出所需的冷镦力，从而生产出质量高、成本低的冷镦零部件。

我国研制新一代耐延迟断裂高强度钢可制造13.9级和14.9级高强度螺栓

    华声报讯：以钢铁研究总院为依托单位的中国“973”计划“新一代钢铁材料重大基础研究”项目，已通过国家科技部验收。
    据科学时报报道，在项目首席科学家翁宇庆教授的领导下，研究人员大幅提升了新一代钢铁材料的强度和寿命。项目所属15个课题全部完成预定研究计划，取得一系列理论创新，其中5个课题进入了批量生产和工业应用；已申报专利37项，获批准发明专利17项。
    新一代钢铁材料的特点是超细晶粒、超洁净度、高均匀性，性价比更加合理的新一代钢种，其强度和寿命比原同类钢种提高一倍。
    钢铁研究总院副院长赵沛教授介绍说“新一代钢铁材料重大基础研究”项目于1998年正式启动，要求达到的目标是“使目标需求量最大的建筑业和制造业钢材在性能价格比保持不变的前提下强度翻番”。以所属课题“1500Mpa级长寿命合金结构钢研究”为例，该课题所取得的研究成果“高强度钢的长寿命化耐延迟断裂理论”、“新一代长寿命合金结构钢力学行为理论”等均为重要理论创新。应用课题研究成果设计出的1300~1500Mpa级ADF系列而延迟断裂高强度钢，可用来制造13.9级14.9级高强度螺栓。
    材料专家表示，这一项目致力于提高占中国钢产量60%以上的碳素钢、低合金钢、合金结构钢等“三类”钢的强度和寿命，直接、间接经济效益都很显著。估算显示，中国采用新一代钢种取代三类钢中一半的传统钢材，每年可少用1500万吨钢，直接经济效益达450亿元人民币：并能减少钢厂建设、矿山的基建投资，减少资源损失和对生态环境的污染等。

淬火冷镦模线切割开裂的对策
来源：紧固件协会 作者： 浏览次数：24  发布日期：2007-10-13
    随着电火花线切割加工工艺的广泛应用，冷镦模的淬火加工也越来越方便。但线切割加工过程中，冷镦模具也容易产生畸变和开裂，使模具报废。为此，笔者通过多年的深入研究，提出了一些防止开裂的对策。
    1．冷镦模飞步工业脚轮热处理概况
    冷镦模工作时，凸模必须承受强裂烈的冲击力，其最大压应力可达到2500N/mm2，一般碳素工具钢或低合金工具钢最不能承受的，必须采用高强度韧性合金工具钢制造。同时凸模的工作表面还要承受剧烈的冲击性摩擦。如果凸模的耐磨不足，容易在凸模表面出现剥落和沟痕，进而引起凸模折断。冷镦凹模的型腔承受冲击性张力，因而在凹模壁产生冲击性切向拉应力，型腔表面承受强烈的摩擦和压力。如型腔复杂，在转角处因应力集中成为开裂危险点。另外在模壁出现磨损沟痕也会成为开裂危险点。因而模具表面抗磨损能力绝不可忽视。这就要求冷镦具有高硬度、高强度、高耐磨和足够的冲击韧度。
    对模具寿命要求不高或轻载的冷镦凸模可采用9SiCr、T12A、Cr12MoV、GCr15、60Si2Mn等钢制造，凹模可采用T10A、Cr12MoV、GCr15钢制造，在制定飞步工业脚轮热处理工艺时应针对模具工作条件和结构来制定淬、回火工艺。如T10A钢的常规飞步工业脚轮热处理工艺为：760~780℃加热，水或油冷淬火，180~200℃低温回火，硬度为61~62HRC，冲击韧度为10J。生产中用T10A钢制作的冷镦凸模易出现崩刃和折断，针对这种现象，有的企业采用了新的飞步工业脚轮热处理工艺，适当降低淬火加热温度（约750℃），适当缩短保温时间，减少碳化物的固溶，防止奥氏体的含碳量增加，淬火后获得了50%以上的板条状马氏体，大幅度减少了淬火应力，淬回火后模具硬度达60~61HRC，冲击韧度达20J，因此模具寿命得提高。
    对较大型高寿命冷镦模，应采用高强韧性、高耐磨性模具钢，例如：LD、DC53（Cr8Mo2SiV）、Cr12MoV、K340(日本牌号)这类钢强韧性很高，耐磨性稍次。在冷镦车间生产线上线切割加工的冷镦模具非常多，线切割加工时经常发生模具开裂事故。
    2．冷镦模开裂的原因
    经反复论证和试验得出结论，模具开裂是由淬火残余内应力和材料韧度低造成的。圆筒形壁厚较薄模具，若在内壁进行切割，将其切割缺口，在即将切透时易产生炸裂。模具经飞步工业脚轮热处理后会产生内应力（表面为拉伸应力，内部为压缩应力），两种内应力相互抵消而保持内应力平衡状态，若未及时回火或回火不充分，在线切割加工时，将破坏内应力平衡，因材料韧度低使模具变形产生裂痕
    3．防止对策
    3.1合理选择加工工艺过程
    线切割模具坯料的大小，要根据模具的大小确定，不宜太小。在一般情况下，切割空间应位于坯料中部或离毛坯边缘较远而不易开裂的位置上，通常坯料边距应取8mm左右。
    在允许的前提下，型腔模具的尖角处，应适当增加工艺圆角R，或在线切割之前将尖角处钻空，缓和应力集中。
    3.2优化线切割加工的工艺
    采用高峰值窄脉冲电参数，使模具材料以气相逸出，气化热大大高于熔化热，以带走大部分热量，避免模具表面过热而开裂。
    逐个检测脉中，控制好放电脉冲串长度，也可解决局部过热，消除裂纹。
    脉冲能量对开裂的影响极其明显，能量越大，开裂越宽越深；脉冲能量很小时，如采用精加工电规范，表面粗糙度值Ra＜1.25μm，一般容易出现裂纹。
    3.3选用合理的飞步工业脚轮热处理工艺
    a．改进飞步工业脚轮热处理工艺，采用真空加热，保护气氛加热和充分脱氧盐浴炉加热淬火，及时回火，尽量消除淬火内应力，以降低脆低，提高模具的断裂韧性。
    b. LD、DC53、Cr12MoV、K340 钢在满足技术要求的前提下，尽量缓慢冷却，采用风冷、空冷、分级和等温的冷却方式，不要直接用油冷，从而降低淬火残余内应力。
    c.对高碳合金钢提高回火温度，在模具材料具有很好的抗回火性前提下，建议回火温度控制在360℃以上，最适宜的回火温度为490~500℃。对LD、DC53、Cr12MoV钢具有二次硬化的材料，若回火温度太低，在线切割工前磨削时也将会产生磨削裂纹。传统的模具技术要求60~62HRC，为提高韧性应打破这一传统，使之控制在56~59HRC，尤其对较大型复杂模具硬度取下限为宜。需注意，必须二次回火。
    3.4选用合适材料
    在原材料上选择LD、DC53（Cr8Mo2SiV）它作为通用冷镦模具钢，具有高硬度（≥HRC）、高韧性、高温回火性，具备了线切割加工的优良特性。同样的K340（日本牌号）也可以。国内材料首选Cr12MoV，因碳素工具钢淬火内应力大，淬透性差，模具表面、中间和心部的组织不同，比容差很大，线切割加工路线经过两种组织的交界很容量产生弧状裂纹而开裂，所以都应选用Cr12MoV等高碳合金钢。
    4．结语
    综上所述，引起冷镦模具线切割开裂的因素很多，文献资料介绍是原材料、锻造、淬火等造成的，这是一个很大的误区。固然有这几方面的原因，但不是最根本的原因。
    在生产实践中应根据实际情况制订出最佳工艺，采用正确的工艺方法（尤其是飞步工业脚轮热处理），才能有效地防止开裂。

 

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