CN114150134A - 一种高强度螺栓的热处理加工工艺 - Google Patents
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Abstract
一种高强度螺栓的热处理加工工艺，包括步骤一：预备热处理；步骤二：除磷工艺；步骤三：淬火加热；步骤四：清洗；步骤五：回火。步骤六：表面处理；步骤七：防氢脆处理；步骤八：检测。各个结构协同合作，从而获得了高强度的螺栓零件。另外，通过使用同一挂架结构，进行不同工序的处理，不但操作方便，而且避免原有频繁更换导致的螺栓掉落等损耗的发生。
Description
技术领域
本发明涉及紧固件生产领域，具体是一种高强度螺栓的热处理加工工艺。
背景技术
热处理加工是紧固件生产过程中重要的工艺之一，其有效提高紧固件的综合机械性能，以满足产品规定的抗拉强度值和屈强比。
高强度螺栓被广泛的应用在各种重要设备的紧固连接中，对工程构件的安全性和可靠性起到至关重要的作用，如果高强度螺栓出现失效，则将会造成重大的经济损失甚至人身伤亡事故。
目前的螺栓在热处理过程中，需要经过多道不同工序，每道工序的进行都需要使用不同的装置来放置螺栓，不但操作较为麻烦，耗时较长，而且每次更换时候，容易出现螺栓掉落等现象，从而影响热处理的有序进行；另外，由于一次性处理的螺栓数量较多，在处理过程中，螺栓之间的堆叠，导致其在热处理工序中，反应不完全，从而导致获得的产品强度之间存在差别，其良品率不高。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种高强度螺栓的热处理加工工艺，解决了螺栓的热处理加工存在的问题。
技术方案：本发明提供了一种高强度螺栓的热处理加工工艺，包括
步骤一：预备热处理，将加工好的螺栓放入到挂架结构中，放入到退火炉中进行球化工艺；
步骤二：除磷工艺，将冷却好的装有螺栓的挂架结构，依次放入到不同的溶液中，进行除油、清洗、清洗防锈剂操作；
步骤三：淬火加热，将装有螺栓的挂架结构放入到淬火炉中进行淬火工作；
步骤四：清洗，将淬火后的装有螺栓的挂架结构放入到中性清洗剂溶液内，再次清洗，除去表面的淬火油；
步骤五：回火，将清洗后的装有螺栓的挂架结构放入到回火炉内，进行回火工序。
步骤六：表面处理，将装有螺栓的挂架结构浸入到熔融的锌液内，进行镀膜，起到防锈目的；
步骤七：防氢脆处理，将装有螺栓的挂架结构在表面处理后进行烘烤，防止氢脆；
步骤八：检测，对挂架结构中的螺栓进行磷含量检测、防锈性能检测、常规检测、无损检测、氢脆性检测。各个结构协同合作，从而获得了高强度的螺栓零件。另外，通过使用同一挂架结构，进行不同工序的处理，不但操作方便，而且避免原有频繁更换导致的螺栓掉落等损耗的发生。
进一步的，所述步骤一中使用等温球化退火工艺：加热到800℃保温2h；在炉内冷却到750℃保温5h；随炉冷却到600℃后出炉冷却。从而提高了螺栓的强度和塑性。
进一步的，所述步骤二中，除油过程中，溶液主要成分为40~60g/l的片碱和40~60g/l的脱脂剂，工作温度65~85℃，工作时间5min；清洗过程中，溶液主要成分为40~60g/l的片碱，工作温度65~85℃，工作时间15~20min；清洗防锈剂过程中，溶液主要成分为含有2~3%NaNO3的自来水，工作温度65~85℃，工作时间2~5min。除油的主要目的为清除紧固件表面的油脂物质；清洗是通过片碱与螺栓表面的磷化膜反应来去除磷化膜；清洗防锈剂是清洗紧固件表面的碱并加水性防锈剂，防止紧固件在进入淬火炉之前生锈。
进一步的，所述步骤三中，其进料口为敞开式连续进料，所用的保护气氛为氮气、甲醇、丙烷、空气；所述步骤三中淬火温度：850～870℃，淬火时间：90～120min 淬火硬度：≥HRC47。在淬火过程中，通入适当的气氛保护并保持炉内为正压状态，从而保持淬火炉内的气氛与螺栓材料中的碳含量保持平衡状态。通入保护气氛的目的主要是气氛过低会造成材料中的碳原子与氧气反应而产生脱碳，气氛过高会造成原子进入材料中产生渗碳。温度过低和时间过短都会造成奥氏体组织转变不充分，温度过高和时间过长会造成奥氏体组织晶粒粗大化和零件的变形。
进一步的，所述步骤五中，回火温度为550～580℃，回火时间为150～200min冷却方式为水冷。
进一步的，所述步骤七中，所述烘烤时间为5小时，所述烘烤温度为215.5℃±10.5℃。氢脆是由于在金属凝固的过程中，溶入其中的氢没能及时释放出来，向金属中缺陷附近扩散，到室温时原子氢在缺陷处结合成分子氢并不断聚集，从而产生巨大的内压力，使金属发生裂纹。将工件加热至某一温度，保温一段时间，缓冷，使氢随溶解度逐渐变小，逐渐析出。
进一步的，所述步骤八中的常规检测包括几何尺寸检测、 螺纹检测、外观检测。几何尺寸检测：用游标卡尺测量螺栓的公称长度，螺纹长度等是否符合设计标准；螺纹检测：用螺纹千分尺，螺纹环规等工具直接测量大径，中径，小径，牙底圆弧，螺距等参数是否符合标准； 外观检测：粗糙度仪器测表面粗糙度，目测颜色，碰伤，缺陷。
进一步的，所述步骤一~步骤八中的挂架结构包括支架结构、螺栓放置箱结构、第一固定板、第二固定板，所述螺栓放置箱结构有若干组，垂直方向等间距并列放置在支架结构上，并通过第一固定板、第二固定板固定。在放置箱结构内放入一定数量的螺栓，然后逐一安装到支架结构上，并通过第一固定板、第二固定板固定，然后进行步骤一~步骤七的一些列工序之后，松开第一固定板、第二固定板，将放置箱结构逐一拆下后，取出螺栓，进行步骤八中的检测工序。
进一步的，所述支架结构包括支架主体、L型放置架、吊环螺栓，所述L型放置架焊接在支架主体上，所述吊环螺栓安装在支架主体上方。L型放置架用于放置螺栓放置箱结构，吊环螺栓便于不同工序进行时候的吊装工作。
进一步的，所述螺栓放置箱结构包括固定架、上板、下板，所述上板、下板分别固定在固定架上下侧；所述上板、下板上均为多孔板；所述上板上设有放料口。根据需要进行热处理工艺的螺栓尺寸，选择不同孔径的上下板安装到固定架上，其孔径大于螺栓螺纹柱尺寸，小于螺栓头尺寸，从放料口放入一定数量的螺栓后，振动螺栓放置箱结构，使得螺栓螺纹柱端可以***到下板的孔内，从而提高了不同螺栓在热处理各工序时候与溶液或者火焰的接触面积，从而提高了螺栓热处理均匀性，获得高强度的螺栓。
上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：1）使用统一的挂架结构进行一系列热处理工艺的工序，从而不但缩短了整个工作周期，提高了生产效率，而且大大减轻了工人的工作量，降低了人工成本；2）多个螺栓放置箱结构的设置，使得可以进行大批量的螺栓热处理工作，另外，螺栓放置箱结构的上下板均使用多孔板，从而可以将螺栓有序的放置在下板的孔内，从而避免了螺栓因堆叠等原因导致的处理效果不均匀，从而提高了整体螺栓的质量。
附图说明
图1为本发明中使用的挂架结构的立体图；
图2为支架结构的立体图；
图3为螺栓放置箱结构的立体图。
图中：支架结构1、支架主体11、L型放置架12、吊环螺栓13、螺栓放置箱结构2、固定架21、上板22、放料口221、下板23、第一固定板3、第二固定板4。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例一
一种高强度螺栓的热处理加工工艺，包括
步骤一：预备热处理，将加工好的螺栓放入到挂架结构中，放入到退火炉中进行球化工艺；
步骤二：除磷工艺，将冷却好的装有螺栓的挂架结构，依次放入到不同的溶液中，进行除油、清洗、清洗防锈剂操作；
步骤三：淬火加热，将装有螺栓的挂架结构放入到淬火炉中进行淬火工作；
步骤四：清洗，将淬火后的装有螺栓的挂架结构放入到中性清洗剂溶液内，再次清洗，除去表面的淬火油；
步骤五：回火，将清洗后的装有螺栓的挂架结构放入到回火炉内，进行回火工序。
步骤六：表面处理，将装有螺栓的挂架结构浸入到熔融的锌液内，进行镀膜，起到防锈目的；
步骤七：防氢脆处理，将装有螺栓的挂架结构在表面处理后进行烘烤，防止氢脆
步骤八：检测，对挂架结构中的螺栓进行磷含量检测、防锈性能检测、常规检测、无损检测、氢脆性检测。
所述步骤一中使用等温球化退火工艺：加热到800℃保温2h；在炉内冷却到750℃保温5h；随炉冷却到600℃后出炉冷却。
所述步骤二中，除油过程中，溶液主要成分为40~60g/l的片碱和40~60g/l的脱脂剂，工作温度65~85℃，工作时间5min；清洗过程中，溶液主要成分为40~60g/l的片碱，工作温度65~85℃，工作时间15~20min；清洗防锈剂过程中，溶液主要成分为含有2~3%NaNO3的自来水，工作温度65~85℃，工作时间2~5min。
所述步骤三中，其进料口为敞开式连续进料，所用的保护气氛为氮气、甲醇、丙烷、空气；所述步骤三中淬火温度：850～870℃，淬火时间：90～120min 淬火硬度：≥HRC47。
所述步骤五中，回火温度为550～580℃，回火时间为150～200min冷却方式为水冷。
所述步骤七中，所述烘烤时间为5小时，所述烘烤温度为215.5℃±10.5℃。
所述步骤八中的常规检测包括几何尺寸检测、 螺纹检测、外观检测。
如图1所示为所述步骤一~步骤八中的挂架结构的立体图，包括支架结构1、螺栓放置箱结构2、第一固定板3、第二固定板4，所述螺栓放置箱结构2有若干组，垂直方向等间距并列放置在支架结构1上，并通过第一固定板3、第二固定板4固定。
如图2所示为所述支架结构1的立体图，包括支架主体11、L型放置架12、吊环螺栓13，所述L型放置架12焊接在支架主体11上，所述吊环螺栓13安装在支架主体11上方。
如图3所示为所述螺栓放置箱结构2的立体图，包括固定架21、上板22、下板23，所述上板22、下板23分别固定在固定架21上下侧；所述上板22、下板23上均为多孔板；所述上板22上设有放料口221。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高强度螺栓的热处理加工工艺，其特征在于：包括
步骤一：预备热处理，将加工好的螺栓放入到挂架结构中，放入到退火炉中进行球化工艺；
步骤二：除磷工艺，将冷却好的装有螺栓的挂架结构，依次放入到不同的溶液中，进行除油、清洗、清洗防锈剂操作；
步骤三：淬火加热，将装有螺栓的挂架结构放入到淬火炉中进行淬火工作；
步骤四：清洗，将淬火后的装有螺栓的挂架结构放入到中性清洗剂溶液内，再次清洗，除去表面的淬火油；
步骤五：回火，将清洗后的装有螺栓的挂架结构放入到回火炉内，进行回火工序；
步骤六：表面处理，将装有螺栓的挂架结构浸入到熔融的锌液内，进行镀膜，起到防锈目的；
步骤七：防氢脆处理，将装有螺栓的挂架结构在表面处理后进行烘烤，防止氢脆；
步骤八：检测，对挂架结构中的螺栓进行磷含量检测、防锈性能检测、常规检测、无损检测、氢脆性检测。
2.根据权利要求1所述的高强度螺栓的热处理加工工艺，其特征在于：所述步骤一中使用等温球化退火工艺：加热到800℃保温2h；在炉内冷却到750℃保温5h；随炉冷却到600℃后出炉冷却。
3.根据权利要求1所述的高强度螺栓的热处理加工工艺，其特征在于：所述步骤二中，除油过程中，溶液主要成分为40~60g/l的片碱和40~60g/l的脱脂剂，工作温度65~85℃，工作时间5min；清洗过程中，溶液主要成分为40~60g/l的片碱，工作温度65~85℃，工作时间15~20min；清洗防锈剂过程中，溶液主要成分为含有2~3%NaNO3的自来水，工作温度65~85℃，工作时间2~5min。
4.根据权利要求1所述的高强度螺栓的热处理加工工艺，其特征在于：所述步骤三中，其进料口为敞开式连续进料，所用的保护气氛为氮气、甲醇、丙烷、空气；所述步骤三中淬火温度：850～870℃，淬火时间：90～120min 淬火硬度：≥HRC47。
5.根据权利要求1所述的高强度螺栓的热处理加工工艺，其特征在于：所述步骤五中，回火温度为550～580℃，回火时间为150～200min冷却方式为水冷。
6.根据权利要求1所述的高强度螺栓的热处理加工工艺，其特征在于：所述步骤七中，所述烘烤时间为5小时，所述烘烤温度为215.5℃±10.5℃。
7.根据权利要求1所述的高强度螺栓的热处理加工工艺，其特征在于：所述步骤八中的常规检测包括几何尺寸检测、 螺纹检测、外观检测。
8.根据权利要求1所述的高强度螺栓的热处理加工工艺，其特征在于：所述步骤一~步骤八中的挂架结构包括支架结构（1）、螺栓放置箱结构（2）、第一固定板（3）、第二固定板（4），所述螺栓放置箱结构（2）有若干组，垂直方向等间距并列放置在支架结构（1）上，并通过第一固定板（3）、第二固定板（4）固定。
9.根据权利要求8所述的高强度螺栓的热处理加工工艺，其特征在于：所述支架结构（1）包括支架主体（11）、L型放置架（12）、吊环螺栓（13），所述L型放置架（12）焊接在支架主体（11）上，所述吊环螺栓（13）安装在支架主体（11）上方。
10.根据权利要求8所述的高强度螺栓的热处理加工工艺，其特征在于：所述螺栓放置箱结构（2）包括固定架（21）、上板（22）、下板（23），所述上板（22）、下板（23）分别固定在固定架（21）上下侧；所述上板（22）、下板（23）上均为多孔板；所述上板（22）上设有放料口（221）。
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