專利名稱：：一種高強度螺栓的制造工藝的制作方法
技術領域：
：本發明涉及--種螺栓制造工藝,具體地說是一種超高強度的螺栓制造工藝。
背景技術：
：螺栓是一種由頭部和桿部組成的一類緊固件,通常與螺母配合,用于緊固連接兩個帶有通孔的零件。螺栓根據性能不同分為高強度螺栓和普通螺栓。中國專利文獻CN1443946A中公開了一種1300MPa級以....丨二高強度螺栓的制造工藝，它包括有下料工序、加工毛坯工序、退火工序、冷鐓成型工序、車削桿部工序、調質處理工序、磨削工序、探傷工序、滾絲工序、滾壓圓角工序與噴丸工序形成復合強化工序、表面處理工序和探傷工序,在所述的冷鐓成型工序前的退火工序采用一次球化退火工藝。在現有技術中，磨削一般采用橫磨的方式，磨削后表面呈微細的環紋狀，此種磨削方式，由于只是沿一個方向磨削，使得磨削后的環紋只沿一個方向，導致了加工后的工件容易產生橫向上的應力集中，抗拉伸強度不高，使工件容易產生縱向疲勞。一種用于汽車發動機汽缸蓋上的螺栓，其機械性能要求級別為12.9級的高強度螺栓。現有技術按照此標準生產的螺栓,在實際裝機過程中，按照設計規定的扭矩緊固時，容易產生拉伸變形、斷裂的問題，導致無法正常裝機。
發明內容為此,本發明所要解決的技術問題在于現有技術中的高強度螺栓的制造工藝中的磨削方式生產的螺栓容易產生縱向疲勞的問題，從而提出一種可提高螺栓抗拉伸疲勞強度的高強度螺栓的制造工藝。為解決上述技術問題，本發明的高強度螺栓的制造工藝,包括依序如下步驟①選擇合適的鋼材并截取適當大小的圓柱形坯料；②采用冷擠壓技術使螺栓頭部和桿部成型；③熱處理；④進行桿部加工，過程如下首先對桿部進行粗磨,所述粗磨方式為切入式磨削，粗磨到所述桿部直徑比螺紋滾絲前的坯徑稍大時進行精磨，所述精磨方式為縱向磨削，工件縱向運動將所述桿部精磨到螺紋滾絲前的坯徑大小；⑤探傷處理；⑥螺紋加工，在所述桿部的所需部位成型出螺紋；⑦表面機械強化和防腐處理。所述步驟④中，所述縱向磨削為將所述桿部設置在支板上，所述桿部的兩側相切的設置導輪和砂輪，所述導輪用于帶動所述桿部進給運動，所述砂輪用于對所述桿部進行磨削,所述導輪與所述砂輪所在的平面成一個角度范圍r3(r,所述導輪帶動所述桿部運動繞所述桿部的軸心做圓周運動的同時沿所述桿部的軸向做縱向運動，同時所述桿部與圓周運動的所述砂輪磨削，磨削后的所述桿部表面呈微細的螺旋紋。在所述步驟④中，對所述桿部進行粗磨時，粗磨到所述桿部坯徑比螺紋滾絲前坯徑大0.02mm-0.08mm時進行精磨。在所述步驟①中，所述鋼材選用中碳合金鋼。在所述步驟②中，所述冷擠壓技術通過多工位冷成型工藝完成。在所述步驟③中，所述熱處理過程中的淬火溫度為850°C-870°C,保溫時間大于25分鐘,淬火介質為快速淬火油。在所述步驟③中，所述熱處理過程中的回火溫度為380°C-420°C，回火時間大于60分鐘。在所述步驟⑦中，所述表面機械強化過程包括對所述工件進行加熱除油污,所述加熱溫度為320°C-330°C,保溫1小時,在連續式網帶加熱爐中進行。在所述步驟⑦中，所述表面機械強化過程還包括對所述工件表面進行拋丸處理，所述拋丸處理通過拋丸機來進行。在所述步驟⑦中，所述防腐處理包括熱水清理后進行氧化處理，所述氧化處理在氧化槽中進行，所需溫度為138°C-142°C,時間為20-25分鐘。本發明的上述技術方案相比現有技術具有以下優點，(1)本發明所述的高強度螺栓的制造工藝，采用冷擠壓技術來使螺栓成型，熱處理后對其桿部進行加工，通過切入式粗磨和縱向精磨的方式使其桿部磨削到螺紋滾絲前的坯徑,然后加工螺紋,并對其進行表面機械強化和防腐處理,所述的精磨方式使所述桿部繞其軸心做圓周運動的同時沿其軸向做縱向運動，磨削后的表面呈微細的螺旋紋，使得所述桿部在橫向和縱向上的抗拉伸強度保持一致，不會產生某一個方向上的應力集中，提高了其抗疲勞強度,此工藝生產的產品機械性能和物理性能比緊固件國家標準規定的最高級別還要高,韌性好,無脆斷現象,大幅度提高了螺栓的性能。(2)本發明所述的高強度螺栓的制造工藝，對所述桿部進行粗磨時，粗磨到所述桿部坯徑比螺紋滾絲前坯徑大0.02mm-0.08mm時進行精磨，優選值為0.05mm,這樣保證粗磨和精磨的尺度,使得磨削后橫向和縱向上的應力分布均勻,抗拉伸強度保持一致,保證了螺栓的抗疲勞強度。(3)本發明所述的高強度螺栓的制造工藝，選用中碳合金鋼作為原料，在選材上保證了螺栓的性能，是后續加工和保證螺栓強度的基礎。(4)本發明所述的高強度螺栓的制造工藝,通過冷擠壓技術來使螺栓頭部和螺桿成型,使用多工位冷成型工藝進行生產,保證了頭部與桿部結合處金屬流線完整，提高了生產效率，節約原料，降低了制造成本，適合于大規模生產的需要。(5)本發明所述的高強度螺栓的制造工藝，通過熱處理過程來進一步提高產品的強度和性能,通過控制淬火和回火的溫度,來增強其內部性能,從而提高產品特性。(6)本發明所述的高強度螺栓的制造工藝,表面機械強化過程中對其進行加熱去除其表面的油污，避免了使用常規酸洗的方法來去除油污而導致的產品性能的減弱。(7)本發明所述的高強度螺栓的制造工藝，表面機械強化過程還包括對所述工件表面進行的拋丸處理,使工件的表面因獲得一種壓應力而硬化,從而達到提高工件抗疲勞強度的目的。為了使本發明的內容更容易被清楚的理解，下面根據本發明的具體實施例并結合附圖,對本發明作進一步詳細的說明，其中圖1是本實施例所述的高強度螺栓的結構示意圖；圖2是本實施例所述的高強度螺栓的制造工藝的冷擠壓步驟中各中間件的結構圖3是本實施例所述的高強度螺栓的制造工藝的縱向磨削的示意圖。圖中附圖標記表示為1-螺栓頭部,2-桿部,3-導頸，4-螺桿,5-內12角花形倒角,6-內12角花形柱體,7-底部圓錐,8-初次預成形頭部,81-頭部的開放端,82-頭部的末端，9-預成型的頭部，91-預成型的頭部的幵放端，92-預成型的頭部的末端，10-凹陷的圓錐，11-支板，12-導輪，13-砂輪,14承面。具體實施例方式圖1、圖2是本發明所述的高強度螺栓的制造工藝的一個具體的實施方式，以生產一種用于汽車發動機汽缸蓋的螺栓為例，所述螺栓包括螺栓頭部1和桿部2，所述桿部2長度約為l()2mra，包括長約5mm的導頸3和97mra的螺桿4,所述導頸3為直徑約9.6ram的圓柱，所述螺桿4為直徑約8.4mm的圓柱,所述螺栓頭部1為圓柱形,直徑約15mm,長度為13.5mm,其內置一個開放式腔體，所述腔體為從所述螺栓頭部1的外表面向里依次為內12角花形倒角、內12角花形圓柱6和底部圓錐7，如圖1所示。所述螺栓的制造工藝步驟如下①選擇合適的鋼材,此處選擇中碳合金鋼，然后截取適當大小的圓柱形坯料,長度約120mm,直徑約9mm,如圖2(a)所示。②采用冷擠壓技術使螺栓頭部1和桿部2成型，所述桿部2包括導頸3和螺桿4；③熱處理；④進行桿部2加工,過程如下首先對螺桿4進行粗磨，所述粗磨方式為切入式磨削，粗磨到所述螺桿4坯徑比螺紋滾絲前的坯徑大約0.02-0.08毫米時,本實施例中優選0.05mm，此時對所述螺桿4進行精磨，所述精磨方式為縱向磨削，將所述螺桿4精磨到螺紋滾絲前的坯徑大小；⑤探傷處理；0039]⑥螺紋加工,在所述螺桿4的所需部位成型出螺紋；⑦表面機械強化和防腐處理。在本實施例中，上述步驟②中，采用冷擠壓技術使得螺栓頭部1和桿部2成型,冷擠壓過程如下a)第一次冷擠壓,使成型為一個初次預成型頭部8和分為兩段的桿部,此處保證初次預成型頭部8和桿部結合處的金屬流線完整，所述頭部的開放端81的直徑小于與所述桿部連接的的所述頭部的末端82的直徑，且所述頭部的開放端81向所述頭部的末端82平滑過渡；所述桿部分為長度相同的兩段,與所述頭部8相連接的一段的直徑大于另一段,如圖2(b)；b)第二次冷擠壓，對所述桿部2進行冷擠壓使所述導頸3和螺桿4成型，如圖2(c)；c)第三次冷擠壓,將所述初次預成型頭部8冷擠壓成型為一個預成型的頭部9,所述預成型的頭部的幵放端91的直徑大于與導頸相連的所述預成型的頭部的末端92的直徑，且在所述預成型的頭部的開放端91上擠壓成型一個向內凹陷的圓錐10,如圖2(d)，所述預成型的頭部的開放端如圖2(e)；d)第四次冷擠壓,使所述預成型的頭部9冷擠壓成型為所需的螺栓頭部1,所述螺栓頭部1的幵放端向內凹陷形成一個開放式腔體，依次成型出內12角花形倒角5、內12角花形柱體6和底部圓錐7,如圖2(f)所示,所述內12角花形柱體為由向腔體內凸起的12段圓弧形成的柱形腔體,所述螺栓頭部1的開放端如圖2(g)所示。在上述冷擠壓過程中，通過多工位冷成形機來實現,所述多工位冷成形機型號為CFB-84S,由上海春日公司(臺資)生產，是一種以冷擠壓的方式加工螺栓等緊固件的設備，具有多個工位，分別設置上述四次冷擠壓使用的模具，可以自動完成上述的四次冷擠壓。在本實施例中，所述步驟③中的熱處理過程,通過可控氣氛熱處理生產線來完成,包括如下步驟a)淬火，淬火溫度為85CTC-870。C，保溫時間大于25分鐘，淬火介質為快速淬火油。b)回火，回火溫度為380°C-420°C,回火時間大于60分鐘。在本實施例中，所述步驟④中，所述縱向磨削為將所述螺桿4設置在支板11上，所述螺桿4的兩側相切的設置導輪12和砂輪13，所述導輪12用于帶動所述螺桿4進行運動，所述砂輪13用于對所述螺桿4進行磨削，所述導輪12與所述砂輪所在的平面成一個角度范圍1°-30°,所述導輪12將所述螺桿4壓向所述砂輪13作橫向進給的同時,所述導輪12與所述螺桿4接觸處的線速度,帶動所述螺桿4做圓周運動的同時沿所述螺桿4的軸向做縱向運動，同時所述螺桿4與圓周運動的所述砂輪13磨削，如圖3所示。經過粗磨和精磨后，所述螺桿4表面呈微細的螺旋紋。另外,本實施例中，此步驟的精磨之后還需要精車導頸3和承面14,所述承面1.4是指螺栓頭部1的底部與所述導頸3垂直的底面，由于在經過熱處理后,可能導致導頸3和承面14不垂直，因此通過螺桿定位來車承面14和導頸3,以保證螺桿4和承面14的垂直度，此處使用的設備為精密儀表車床，為浙江玉環生產的型號為CJ0625-A的車床。在本實施例中，所述步驟⑤中的探傷處理為磁粉探傷，并進行退磁處理,通過磁粉探傷設備來檢測工件表面是否存在裂紋,從而來提高產品的合格率。在本實施例中，所述步驟⑥中通過半自動液壓滾絲機來輾制螺紋，熱處理之后，在較高硬度HRC44-47下，來滾壓螺紋，從而可以很大程度上提高螺栓的強度，IIRC是指洛氏硬度,是使用洛氏硬度計所測定的金屬材料的硬度值。在本實施例中，所述步驟⑦中表面機械強化和防腐處理包括如下步驟a)對所述工件進行加熱除油，所述加熱溫度為320°C_330°C，保溫1小時，在連續式網帶加熱爐中進行。b)對所述工件表面進行拋丸處理,時間為每框40分鐘，所述拋丸處理通過拋丸機來進行。c)熱水清理后進行氧化處理，所述氧化處理在氧化槽中進行，所需溫度為138°C-142°C，時間為20—25分鐘。經過上述制造工藝生產的螺栓，其機械性能和物理性能指標如下所示<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>本發明所述的超高強度螺栓的制造工藝生產的螺栓，其性能指標Bb>1500N/mm2以上，機械性能和物理性能比緊固件國家標準規定的最高級別要高，其韌性好，無脆斷現象,并且生產效率高,制造成本低,適合于生產的需要。顯然,上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例,而并非對實施方式的限定。對于所屬領域普通技術人員來說，在—丨二述說明基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明創造的保護范圍之中。權利要求一種高強度螺栓的制造工藝，其特征在于，包括依序如下步驟①選擇合適的鋼材并截取適當大小的圓柱形坯料；②采用冷擠壓技術使螺栓頭部和桿部成型；③熱處理；④進行桿部加工，過程如下首先對桿部進行粗磨，所述粗磨方式為切入式磨削，粗磨到所述桿部直徑比螺紋滾絲前的坯徑稍大時進行精磨，所述精磨方式為縱向磨削，工件縱向運動將所述桿部精磨到螺紋滾絲前的坯徑大小；⑤探傷處理；⑥螺紋加工，在所述桿部的所需部位成型出螺紋；⑦表面機械強化和防腐處理。2.根據權利要求1所述的高強度螺栓的制造工藝，其特征在于在所述步驟④中，所述縱向磨削為將所述桿部設置在支板上，所述桿部的兩側相切的設置導輪和砂輪,所述導輪用于帶動所述桿部進給運動，所述砂輪用于對所述桿部進行磨削,所述導輪與所述砂輪所在平面成--個角度范圍1°-30°,所述導輪帶動所述桿部運動繞所述桿部的軸心做圓周運動的同時沿所述桿部的軸向做縱向運動，同時所述桿部與圓周運動的所述砂輪磨削，磨削后的所述桿部表面呈微細的螺旋紋。3.根據權利要求1或2所述的高強度螺栓的制造工藝,其特征在于在所述步驟④中，對所述桿部進行粗磨時,粗磨到所述桿部坯徑比螺紋滾絲前坯徑大0.02mm-0.08mm時進行精磨。4.根據權利要求3所述的高強度螺栓的制造工藝，其特征在于在所述步驟①中，所述鋼材選用中碳合金鋼。5.根據權利要求1或2或4所述的高強度螺栓的制造工藝,其特征在于在所述步驟②中，所述冷擠壓技術通過多工位冷成型工藝完成。6.根據權利要求5所述的高強度螺栓的制造工藝,其特征在于在所述步驟③中，所述熱處理過程中的淬火溫度為850°C-870°C,保溫時間大于25分鐘,淬火介質為快速淬火油。7.根據權利要求1或2或4或6所述的高強度螺栓的制造工藝,其特征在于在所述步驟③中，所述熱處理過程中的回火溫度為380。C_420°C，回火時間大于60分鐘。8.根據權利要求7所述的高強度螺栓的制造工藝，其特征在于在所述步驟⑦中，所述表面機械強化過程包括對所述工件進行加熱除油污，所述加熱溫度為320°C-330°C,保溫1小時,在連續式網帶加熱爐中進行。9.根據權利要求8所述的高強度螺栓的制造工藝，其特征在于在所述步驟⑦中，所述表面機械強化過程還包括對所述工件表面進行拋丸處理，所述拋丸處理通過拋丸機來進行。10.根據權利要求9所述的高強度螺栓的制造工藝,其特征在于在所述步驟⑦中，所述防腐處理包括熱水清理后進行氧化處理，所述氧化處理在氧化槽中進行，所需溫度為138"C-142°C，時間為20-25分鐘。全文摘要一種高強度(以上)螺栓的制造工藝，包括依序如下步驟，選擇合適的鋼材并截取適當大小的圓柱形坯料；采用冷擠壓技術使螺栓頭部和桿部成型；熱處理；進行桿部加工，包括粗磨和精磨；磁粉探傷；螺紋加工；表面機械強化和防腐處理。解決了現有高強度螺栓制造工藝中存在的螺栓容易產生強度不足和疲勞斷裂的技術問題，是一種可提高螺栓抗拉伸疲勞強度的高強度螺栓的制造工藝。文檔編號B23P15/00GK101797685SQ201010141789公開日2010年8月11日申請日期2010年4月8日優先權日2010年4月8日發明者沈永瑞申請人:浙江裕泰緊固件制造有限公司