预防大规格六角螺栓氧化皮的措施
发布时间:2012-09-10
发布者: 张力 专家
阅读量: 4735
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1、概述

  大规格高强度螺栓一般指大于M42、性能等级8.8级以上产品,不仅要求具有很高的抗拉强度和屈服比,而且还要具有较高的塑韧性和低温冲击性能。尤其是以风能、太阳能、核能为主的新能源机组连接的重中之重,制造的难点之一也在于大规格高强螺栓头部镦锻,而在其材料选用的是低合金钢40Cr 、35CrMo、42CrMo、B7或40CrNiMo、40CrMnMo等。

  由于生产条件不同,各工厂所用的锻造温度范围也不完全相同。结构钢的锻造温度范围见表1。

  表1 合金结构钢的锻造温度和加热规范
 
钢 的 牌 号
锻 造 温 度 /℃
加热温度
+30℃/-10℃
保温时间
min·mm-1
始 锻
终 锻
10,15,20,25,30,35,40,45,50
1200
800
1200
0.25~0.7
35CrMo
1180
850
1180
0.3~0.8
42CrMo
1180
850
1180
0.3~0.8
40Cr
1200
800
1200
0.3~0.8
38CrMoAlA
1180
850
1180
0.3~0.8
40CrV
1180
850
1180
0.3~0.8
40CrNiMo
1180
850
1180
0.3~0.8
40CrMnMo
1180
850
1180
0.3~0.8
50CrVA
1180
850
1180
0.3~0.8
B7
1180
850
1180
0.3~0.8
20MnTiB
1210
800
1230
0.3~0.8
20CrMnTi
1210
800
1230
0.3~0.8

2、氧化形成的原因

  钢加热到高温时,表层中的铁和炉气中的氧化性气体(如O2、CO2、H2O和SO2)发生化学反应,结果使钢料表层变成氧化铁(即氧化皮),这氧化种现象称为氧化。

  螺栓头部的氧化皮主要由三种铁的氧化物(FeO、Fe3O4、Fe2o3)组成,氧化皮的数量与氧化钢种、温度和时间等因素有关。

  低合金钢其导热性较差,应采用两段式加热,在低温时需要缓慢加热,加热到高温阶段才可以快速加热。

  一般加热炉为中频、少量燃煤、燃油炉,设备没有测温和控温装置,仅靠人工来掌握加热温度,坯料是否达到始锻温度 完全依靠操作者的经验。生产中一次一个加热器中只放一个坯料,一般加热器或炉中总放入三、四件,使整个锻造过程时间过长,后出炉的坯料容易产生过热的缺陷。氧化皮随之增多增厚。

  钢在加热时产生氧化皮的能力,随着含碳量的增加而减少,但是脱碳能力增加。若采用燃煤炉或油炉,如果燃烧不充分,会产生大量黑烟,此时将风口加大后炉气为氧化性,促使氧化加剧,形成较厚的氧化皮。

  坯料的车加工可除氧化皮,但加热所生成的氧化皮的膨胀系数与其本质接近一致,在加热时能牢固附在钢的表面,仅仅靠车加工难将氧化皮清理干净,成型时氧化皮被压入锻件表面。

3、氧化皮的危害

  ①烧损钢料。锻造与温镦时,每加热一次,便有1%~2.5%的金属被氧化烧损,以氧化皮的形式附于螺栓头部。

  ②影响螺栓表面质量。在成形时,如氧化皮被压入坯件表面,将降低表面质量和尺寸精度。表面有氧化皮的坯件进行调质热处理时,还会引起螺栓表面组织和性能不均。

  ③降低模具使用寿命。由于氧化皮硬而脆,在模压时如果掉入模膛内,容易使模具磨损加剧。
④腐蚀损坏炉底或炉体。坯件在中频炉加热器加热时,脱落碱性氧化皮会与酸性耐火材料发生化学反应,溶解溶化使炉底或炉体损坏。

4、预防措施

  针对氧化皮产生的原因,采取一系列预防措施,可完全实现少无氧化,以氧化皮保证螺栓的质量。

  ①在保证坯件锻造和温镦温度条件下,尽可能降低坯料的加热温度,螺栓坯件出炉温度尽量保持在1100℃。

  ②一般采用一段式加热的方法,缩短加热时间,坯料少加、勤翻,避免加热不透,减少氧化皮的产生。

  ③坯料出炉后,氧化皮容易脱落,用压缩空气将破碎的氧化皮及时吹掉,以防治落入模具模膛。在锻模中先轻击,及时用压缩空气将击落的氧化皮吹掉,再重击锻模。

  ④每一批次料生产完毕,及时清理干净炉内炉体的氧化皮。
全部评论 共 1
评论者:杨东生
谢谢张老师的分享,这么专业的质量技术要求光靠经验没有强大的理论去指导很难上一个台阶。
2013-09-10
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