螺栓處理工藝性能簡介

緊固件的加工方法一般分為三種：冷、熱鐓頭部成型后機械加工；不經(jīng)冷、熱鐓頭部成型直接機械加工(直接機械加工的方法目前較少采用)；沖壓成型后不經(jīng)機械加工或經(jīng)機械加工。

從原材料到該產(chǎn)品成形的全過程，稱為該產(chǎn)品加工過程，包括冷、熱鐓頭部成型或沖壓成型、機械加工、熱處理、表面處理、尺寸檢驗、理化試驗等。

  緊固件的成型

（1） 緊固件的冷、熱鐓

在室溫下，利用壓力機，將坯料在上、下模之間施加壓力，使坯料在軸向壓縮、徑向擴展的金屬壓力加工叫冷鐓。將坯料加溫到一定溫度，利用壓力機，將坯料在上、下模之間施加壓力，使紅熱坯料在軸向壓縮、徑向擴展的金屬壓力加工叫熱鐓。冷鐓或熱鐓工藝都遵循金屬塑性成形的基本原理，在不破壞金屬整體的前提下，使坯料體內(nèi)各質(zhì)點的相對位置發(fā)生位移量大小不同的變形，金屬體積按照模具型腔作塑性轉(zhuǎn)移。

冷鐓工藝最適宜加工螺栓、螺母、鉚釘、螺釘?shù)染o固件或鋼球、滾子等軸承零件以及類似大尺寸的軸類、盤類、異形件等機械零件。熱鐓工藝主要用于加工大尺寸的螺栓、螺母等緊固件，或類似的大尺寸軸類、盤類、異形件等，以及冷鐓成型困難的緊固件。

用冷（熱）鐓工藝代替切削加工生產(chǎn)機械零件的普遍程度，是衡量一個國家的工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。因為冷（熱）鐓工藝具有生產(chǎn)能力、生產(chǎn)效率、節(jié)約材料等方面的優(yōu)越性，已成為緊固件主要加工工藝。該工藝節(jié)約材料提高生產(chǎn)效率，同切削、鑄造等加工方法相比，可大幅度降低消耗，其材料利用率達80%～90%，很多情況下可達99％以上。對汽車、自行車、照相機、鐘表、日用電器等零件的大量自動化生產(chǎn)來說，使用專用自動冷鐓機，生產(chǎn)效率比切削加工提高30～50倍，有的甚至高達100倍以上。

由于冷鐓會產(chǎn)生加工硬化，所以能增大金屬的抗拉強度和屈服強度等強度指標(biāo)，減少延伸率和斷面收縮率等塑性指標(biāo)，通過加工硬化提高機械性能。由于塑性指標(biāo)的降低易使零件產(chǎn)生脆性，所以應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的使用目的，在冷鐓后進行低溫退火，降低一點抗拉強度，達到改善沖擊韌性的目的。

加工硬化也帶來不利因素。由于加工硬化顯著地增大金屬的變形抗力，需要用大的加工壓力，使得模具的工作壓力大大增加，不但使模具材料的各種性能要求嚴(yán)格，而且降低模具的耐用度，提高模具制造費用。因為加工硬化會使后道工序加工困難，要進行中間熱處理來恢復(fù)金屬進一步變形的能力。有的加工硬化敏感性大的材料不能采用多工位連續(xù)加工，有的變形抗力大的材料要采用溫鐓工藝甚至是熱鐓工藝。

冷鐓工藝能提高零件機械性能的另一好處是金屬坯料內(nèi)部流線沒有被切斷，冷鐓后流線沿著工件的外形分布，所以可得到有較高的疲勞強度和強度指標(biāo)穩(wěn)定的產(chǎn)品，如中、高強度的緊固件、航空標(biāo)準(zhǔn)件基本要求用塑性成形方法進行加工，保證加工零件的變形金屬流線沿零件外形分布。

工件表面粗糙度及尺寸精度好，冷鐓加工表面粗糙度可達3.2～1.6，只要模具的表面是精加工的，工件的表面就可達到近于經(jīng)過精磨模具工作面那樣的表面粗糙度，并且沒有切削加工中刀具所形成的加工絲縷刀痕。只要模具的耐磨性、硬度、耐壓強度足夠，則公差波動較切削加工為小。

（2） 冷擠壓

冷擠壓與冷鐓等壓力加工工藝結(jié)合，不僅能生產(chǎn)出套管杯形件，而且能加工具有復(fù)雜外形的零件以及外形不對稱的零件。根據(jù)擠壓時金屬流動方向和凸模運動方向之間的關(guān)系，冷擠壓可分三類：

A. 正擠壓

正擠壓時，金屬的流動方向與凸模的運動方向相同。正擠壓實心件加工時坯料置于凹模內(nèi)，凹模底部有一個大小與所需工件外徑相當(dāng)?shù)目祝ㄟ^凸模加壓，強迫金屬從凹模底孔中流出。若坯料在擠壓初始時有部分在凹模型腔外，稱非限制性正擠壓，俗稱縮徑。正擠壓可加工螺栓的螺桿，軸類等各種形狀的實心零件，也可加工空心零件。

B. 反擠壓

反擠壓時金屬的流動方向與凸模運動方向相反。加工時坯料置于凹模型腔內(nèi)，凹模與凸模在半徑方向上的間隙等于杯形零件的壁厚。當(dāng)凸模向坯料施加壓力時金屬便沿凸模與凹模之間的間隙向上流動。反擠壓可以加工內(nèi)六角螺釘頭部，縫紉機梭心零件等各種截面的杯形空心零件。

C. 復(fù)合擠壓

復(fù)合擠壓時，一部分金屬流動方向與凸模的運動方向相同，而另一部分金屬的流動方向則相反。

(3) 冷鐓工序的確定

鐓鍛比S又稱鐓頭比或粗鐓比，它與變形有直接關(guān)系。鐓鍛比是指被加工坯料鐓鍛部分的長度和直徑的比值。

圓柱形工件的徑向變形程度與縱向變形程度在鐓鍛時若不考慮摩擦的影響是相當(dāng)?shù)?。這時，三個變形主方向上的變形程度是一致的。對于非圓柱形冷鐓件，相對變形程度不能表示出整個工件外形尺寸的變化。頭部為球冠形、沉頭形的工件，各個不同的部位，在鐓鍛時有不同的變形程度，且隨著截面積的減小而增大。其最小截面上的變形程度大大地超過整個被鐓鍛體的平均變形程度。

值得注意的是，工件表面是否產(chǎn)生開裂，不僅受變形程度的影響，還受到材料質(zhì)量的影響，如材料的機械性能、金相組織、表面質(zhì)量等，在實際生產(chǎn)中產(chǎn)品有開裂時，其主要原因是往往由材料質(zhì)量引起的。

（4）冷鐓材料

在大部分冷鐓材料技術(shù)條件中均對材料的頂鍛性作了要求，有些要求頂鍛比不小于1/3，有些則要求不小于1/4。但這并不是絕對的，這要根據(jù)材料的變形情況而定，有些材料頂鍛比達不到1/3，但當(dāng)鐓制的產(chǎn)品變形量很小，或采用熱處理方式降低材料強度、提高材料塑性的情況下是能進行冷鐓制的。