一种高强度钢网架螺栓加工工艺制造技术

一种高强度钢网架螺栓加工工艺，该节点用螺栓的主要成份为Ni、Mo、Cr、S、P、Mn、Si、C、Re、Fe，该螺栓的加工工艺通过高频感应电流热锻、冷挤压等工艺制成螺栓。本发明专利技术在专利申请号为200810020089.2的专利申请的基础上，其热锻采用了高频感应加热，其频率控制在2‑5万赫兹，利用高频感应加热速度快、加热均匀等优点，能使工件表面获得心部到表面均匀的组织、性能，提高了工件的受热均匀性，能获得更好的晶相结构，得到更好性能的高强度螺栓；同时在软化退火步骤中软化炉内放入大量的富碳物质，在高温下富碳物质夺取炉内氧原子，降低炉内氧化气氛，减少工件氧化脱碳的程度，进一步确保了工件的质量。

A Processing Technology for Bolts of High Strength Steel Grid Frame

A processing technology of high strength steel grid bolts is introduced. The main components of the bolts used in the joints are Ni, Mo, Cr, S, P, Mn, Si, C, Re and Fe. The bolts are made by high frequency induction current hot forging and cold extrusion. On the basis of the patent application No. 2008,100,20089.2, the high frequency induction heating is adopted in the hot forging of the workpiece. Its frequency is controlled at 20-50,000 Hz. By using the advantages of high frequency induction heating speed and uniform heating, the workpiece surface can obtain uniform structure and properties from the center to the surface, improve the heat uniformity of the workpiece, and obtain better crystal structure. At the same time, a large number of carbon-rich materials are put into the softening furnace during the softening annealing process, which capture oxygen atoms in the furnace at high temperature, reduce the oxidation atmosphere in the furnace, reduce the degree of oxidative decarbonization of the workpiece, and further ensure the quality of the workpiece.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度钢网架螺栓加工工艺
本专利技术属于钢网架连接件加工
，具体涉及一种高强度钢网架螺栓加工工艺。
技术介绍
节点是钢架结构中的一个重要结构构件，它起着连接交叉杆件、传递杆件内力的作用，同时也是网架与屋面、天棚、管道、悬挂设备等连接之点，起着传递和托挂荷载的作用，因此，节点的结构对整个网架的受力性能、制作安装、工程进度、用钢量指标以及工程造价都有直接影响。目前，球节点用螺栓的加工方式一般采用车削方式加以成型，其强度往往难以保证，当抗拉强度超过一定值时，在缺口集中的地方如杆与头部的过渡处或螺纹根部容易造成延迟断裂和疲劳断裂，对工程质量造成严重影响，严重时会由于其连接强度的不够而导致安全事故的发生，故需要对传统的高强度螺栓的生产工艺加以研究和改进，以在确保其质量的前提下能高效的进行大批量生产，满足社会对钢网架球节点用高强度螺栓的广泛需要。专利申请号为200810020089.2的专利申请提供了一种钢结构用高强度大六角头螺栓的加工工艺，其主要的专利技术点在于采用了少无切削工艺，采用冷挤压加工，以改善工件轴向表面或内部纤维组织，同时热处理中采用盐浴淬火和硝盐回火，降低了工件表面氧化脱碳层的程度，进一步确保了螺栓的质量，但在热锻冒头一步中，用热锻炉进行加热，存在加热速度慢、加热不均匀，造成了工件某些部位过热、有些地方加热不足的缺陷，容易造成工件发生夹皮、夹渣、夹裂、开裂等疵病；同时在软化一步骤中，由于软化炉内氧化气氛严重，工件氧化脱碳层现象严重，也影响着工件的质量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高强度钢网架螺栓加工工艺，该加工工艺简单、且能生产出高质量的钢网架球节点用螺栓。为实现上述目的，本专利技术提供一种高强度钢网架螺栓加工工艺，该节点用螺栓的主要成份按重量百分比计，Ni≤0.02、Mo≤0.14、Cr≤0.28、S≤0.014、P≤0.016、Mn1.20～1.90、Si0.30～0.50、C0.07～0.20、Re0.22～0.30，余量为Fe，具体加工步骤按以下进行：(1)备料：按上述组成分组分准备坯料，并按照螺栓的规格大小车下坯料；(2)热锻冒头：在高频感应加热器内以800～1000℃的温度对螺栓冒头进行热锻，高频感应电流的频率为2～5万赫兹，后冷却；(3)软化退火：在钟罩炉内进行等温球化退火，钟罩炉内放入大量的富碳物质，软化退火温度取760±15℃，保温时间为7～11h，保温后随炉冷却到250℃以下出炉，其硬度控制在HB100～120之间；(4)坯料表面处理及润滑：对螺杆段进行磷化处理和涂MoS2的表面处理工艺，其工艺流程为：碱洗→水洗→酸洗→水洗→磷化→清洗→震荡机上涂MoS2；(5)第一次冷挤压成型：在室温下对螺杆段进行挤压，选用150～200吨气位冲床；(6)第二次挤压成型：在室温下对螺杆上螺纹段进行挤压，选用70～90吨气位冲床；(7)第三次挤压成型，在室温下进行螺纹成型，选用Z-28滚丝机；(8)淬火：在盐浴炉内对成型件进行淬火，其温度控制在860±10℃，升温时间3～6min，保温时间20～40min，淬火完成后，用油冷却，其冷却温度小于80℃；(9)检验：用HR-150A洛式硬度计对其进行检验，以HRC不小于50为合格件；(10)回火：在硝盐炉内对合格件进行回火，其温度控制在530±15℃，升温时间为20～30min，保温时间为50～70min，回火完成后，用水在室温条件下进行冷却；(11)二次检验：用HR-150A洛式硬度计对其进行检验，以HRC在32～37内为合格件；(12)发兰：对上述合格件进行发兰处理，以确保其不生锈；(13)入库。优选的，所述步骤(2)中热锻温度为900℃，高频感应电流的频率为3万赫兹。优选的，所述步骤(3)中富碳物质为废柴油、机油、手套、棉纱、纱头中的一种或其中的几种混合物。优选的，所述步骤(8)中淬火温度控制在860℃，升温时间5min，保温时间30min。优选的，所述步骤(10)中回火温度控制在530℃，升温时间为25min，保温时间为60min。优选的，所述节点用螺栓的主要成份按重量百分比计，Ni≤0.02、Mo≤0.14、Cr≤0.28、S≤0.014、P≤0.016、Mn1.50、Si0.40、C0.12、Re0.28，余量为Fe。本专利技术在专利申请号为200810020089.2的专利申请的基础上，其热锻采用了高频感应加热，其频率控制在2-5万赫兹，利用高频感应加热速度快、加热均匀等优点，能使工件表面获得心部到表面均匀的组织、性能，提高了工件的受热均匀性，能获得更好的晶相结构，得到更好性能的高强度螺栓；同时在软化退火步骤中软化炉内放入大量的富碳物质，在高温下富碳物质夺取炉内氧原子，降低炉内氧化气氛，减少工件氧化脱碳的程度，进一步确保了工件的质量。本专利技术的其它各个步骤的机理如下：由于热轧状态下的螺栓各部位的硬度不均匀，塑性差，变形抗力大，若不经软化退火处理而直接进行冷挤压加工，则成形困难、模具容易损坏、挤压件容易产生裂纹，因此在冷挤压成形前需对坯料进行软化退火处理。本专利技术采用球化退火使其具有较低的硬度和较好的塑性，为了进一步提高材料的机械性能，本专利技术也可采用正火工艺对材料软化。为了减少材料的残余应力和提高材料的表面质量，在对材料冷挤压之前本专利技术要对材料进行润滑处理，主要是磷化处理，经研究进行磷化处理会显著降低材料的疲劳性能，也更利于对其进行冷挤压加工。本专利技术进行三次冷挤压成型，充分提高了螺栓各段的强度其，螺栓质量好、精度高、其强度性能也好；冷挤压属于少、无切削加工，节省原材料；冷挤压是利用模具来成形的，其生产效率很高；据统计材料利用率大为提高，达到99.5％～99.7％，加工效率约为传统切削工艺的1.8倍，单位成本大为降低，因其属于少无切削加工工艺，使得螺栓的材料纤维方向在螺栓本体上体现了整体性，大大提高了其抗拉强度。本专利技术的热处理采用调质处理，即淬火加上回火的处理，以得到具有良好综合性能的螺栓，本专利技术的淬火方法可采用高温淬火、高频循环快速加热淬火和亚共析钢的亚温淬火等现代淬火方式，使本专利技术的螺栓具有更好的力学综合性能。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例1一种高强度钢网架螺栓加工工艺，该节点用螺栓的主要成份按重量百分比计，Ni≤0.02、Mo≤0.14、Cr≤0.28、S≤0.014、P≤0.016、Mn1.20、Si0.30、C0.07、Re0.22，余量为Fe，具体加工步骤按以下进行：(1)备料：按上述组成分组分准备坯料，并按照螺栓的规格大小车下坯料；(2)热锻冒头：在高频感应加热器内以800℃的温度对螺栓冒头进行热锻，高频感应电流的频率为2万赫兹，后冷却；(3)软化退火：在钟罩炉内进行等温球化退火，钟罩炉内放入大量的富碳物质，所述富碳物质为废柴油、机油、手套、棉纱、纱头中的一种或其中的几种混合物；软化退火温度取745℃，保温时间为11h，保温后随炉冷却到250℃以下出炉，其硬度控制在HB100～120之间；(4)坯料表面处理及润滑：对螺杆段进行磷化处理和涂MoS2的表面处理工艺，其工艺流程为：碱洗→水洗→酸洗→水洗→磷化→清洗→震荡机上涂MoS2；(5)第一次冷挤压成型：在室温下对螺杆段进行挤压，选用1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度钢网架螺栓加工工艺，该节点用螺栓的主要成份按重量百分比计，Ni≤0.02、Mo≤0.14、Cr≤0.28、S≤0.014、P≤0.016、Mn 1.20～1.90、Si 0.30～0.50、C 0.07～0.20、Re 0.22～0.30，余量为Fe，其特征在于，具体加工步骤按以下进行：(1)备料：按上述组成分组分准备坯料，并按照螺栓的规格大小车下坯料；(2)热锻冒头：在高频感应加热器内以800～1000℃的温度对螺栓冒头进行热锻，高频感应电流的频率为2～5万赫兹，后冷却；(3)软化退火：在钟罩炉内进行等温球化退火，钟罩炉内放入大量的富碳物质，软化退火温度取760±15℃，保温时间为7～11h，保温后随炉冷却到250℃以下出炉，其硬度控制在HB100～120之间；(4)坯料表面处理及润滑：对螺杆段进行磷化处理和涂MoS2的表面处理工艺，其工艺流程为：碱洗→水洗→酸洗→水洗→磷化→清洗→震荡机上涂MoS2；(5)第一次冷挤压成型：在室温下对螺杆段进行挤压，选用150～200吨气位冲床；(6)第二次挤压成型：在室温下对螺杆上螺纹段进行挤压，选用70～90吨气位冲床；(7)第三次挤压成型，在室温下进行螺纹成型，选用Z‑28滚丝机；(8)淬火：在盐浴炉内对成型件进行淬火，其温度控制在860±10℃，升温时间3～6min，保温时间20～40min，淬火完成后，用油冷却，其冷却温度小于80℃；(9)检验：用HR‑150A洛式硬度计对其进行检验，以HRC不小于50为合格件；(10)回火：在硝盐炉内对合格件进行回火，其温度控制在530±15℃，升温时间为20～30min，保温时间为50～70min，回火完成后，用水在室温条件下进行冷却；(11)二次检验：用HR‑150A洛式硬度计对其进行检验，以HRC在32～37内为合格件；(12)发兰：对上述合格件进行发兰处理，以确保其不生锈；(13)入库。...

【技术特征摘要】
1.一种高强度钢网架螺栓加工工艺，该节点用螺栓的主要成份按重量百分比计，Ni≤0.02、Mo≤0.14、Cr≤0.28、S≤0.014、P≤0.016、Mn1.20～1.90、Si0.30～0.50、C0.07～0.20、Re0.22～0.30，余量为Fe，其特征在于，具体加工步骤按以下进行：(1)备料：按上述组成分组分准备坯料，并按照螺栓的规格大小车下坯料；(2)热锻冒头：在高频感应加热器内以800～1000℃的温度对螺栓冒头进行热锻，高频感应电流的频率为2～5万赫兹，后冷却；(3)软化退火：在钟罩炉内进行等温球化退火，钟罩炉内放入大量的富碳物质，软化退火温度取760±15℃，保温时间为7～11h，保温后随炉冷却到250℃以下出炉，其硬度控制在HB100～120之间；(4)坯料表面处理及润滑：对螺杆段进行磷化处理和涂MoS2的表面处理工艺，其工艺流程为：碱洗→水洗→酸洗→水洗→磷化→清洗→震荡机上涂MoS2；(5)第一次冷挤压成型：在室温下对螺杆段进行挤压，选用150～200吨气位冲床；(6)第二次挤压成型：在室温下对螺杆上螺纹段进行挤压，选用70～90吨气位冲床；(7)第三次挤压成型，在室温下进行螺纹成型，选用Z-28滚丝机；(8)淬火：在盐浴炉内对成型件进行淬火，其温度控制在860±10℃，升温时间3～6min，保温时间20～40min，淬火完成后，用油冷却，其冷却温度小于80℃；(9)检验：用HR-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜志勇，
申请(专利权)人：江苏华海钢结构有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32