CN117089684B - 一种高强度防脆断螺栓副及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种高强度防脆断螺栓副及其生产工艺，该工艺通过前道预成型工艺将加工基材处理为预成型螺栓，预成型螺栓包括螺栓头和连接在螺栓头一端的光杆，再对预成型螺栓的螺栓头进行头部金属流线检测；再通过后道成型工艺对预成型螺栓进行表面处理，且在预成型螺栓的光杆上加工螺纹，得到成型螺栓，最后对成型螺栓进行热处理，其中前道预成型工艺包括螺栓头预成型工艺、表面处理工艺和拉拔工艺等，后道成型工艺包括脱脂、除磷、水洗、烘干等。相比传统工艺，本申请提供的生产工艺实现了螺栓特性的改进，提升螺栓强度，采用本申请提供的高强度防脆断螺栓副的生产工艺可以生产出高强度防脆断螺栓，解决安装后易清脆断裂的问题。

Description

一种高强度防脆断螺栓副及其生产工艺

技术领域

本申请涉及螺栓副加工技术领域，尤其涉及一种高强度防脆断螺栓副及其生产工艺。

背景技术

高强螺栓连接是多种钢结构的主要连接方式之一，它的可靠性将直接决定结构安全。对安全性要求较高的设施中的螺栓副为高强度螺栓连接副，每一个螺栓副包括一个螺栓、一个螺母、两个垫圈，均是同一批生产，并且是在同一热处理工艺加工过的产品。

高强度螺栓在市场应用中，尤其10.9级及以上等级的螺栓，往往因为生产工艺不当，导致螺栓安装后清脆断裂，由此造成重大损失。发明人研究后发现，高强度螺栓安装后清脆断裂的原因主要有以下几点：

1、不适当的材料选择：高强度螺栓需要使用具有足够强度和韧性的材料制造；如果选择的材料不符合标准或不合适，则容易出现清脆断裂的问题。

2、不当的热处理：高强度螺栓通常需要经过热处理以提高材料的强度，如果热处理过程中温度、时间或冷却方式等参数控制不当，会导致材料组织不均匀或产生内部应力，从而增加断裂的风险。

3、错误的冷镦加工：在制造高强度螺栓时，冷镦过程是不可避免的，如果冷镦参数设置不正确，如过大的变形量、不合适的工艺参数等，会导致材料的脆化和应力的积累，进而引发断裂。

4、缺乏适当的退火处理：冷镦后的高强度螺栓通常需要进行球化退火或回火处理，以提高其塑性和韧性；如果退火处理不充分或者有缺陷，会导致材料仍然存在应力集中和脆性，从而引发断裂。

5、加工表面质量不良：高强度螺栓的表面质量对其性能和使用寿命至关重要，如果在加工过程中存在划痕、腐蚀或其他缺陷，会降低螺栓的疲劳寿命，增加断裂的风险。

这些原因可能单独或同时影响高强度螺栓的安装后性能，因此在制造和加工过程中需要严格控制各个环节，确保合理的材料选择、正确的热处理、适当的冷镦加工和退火处理，并保证加工表面的质量，以减少清脆断裂的发生。

因此，通过传统工艺加工得到的螺栓存在强度不够，安装后易清脆断裂的问题。为此，亟需提出一种新的技术方案来解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本申请提供一种高强度防脆断螺栓副及其生产工艺，用以解决传统工艺加工制得的螺栓存在强度不够，安装后易清脆断裂的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一方面，本申请提供一种高强度防脆断螺栓副的生产工艺，包括如下步骤：

S1：选取加工基材，通过前道预成型工艺将加工基材处理为预成型螺栓，所述预成型螺栓包括螺栓头和连接在所述螺栓头一端的光杆；

S2：对所述预成型螺栓的螺栓头进行头部金属流线检测；

S3：头部金属流线检测合格后，通过后道成型工艺对所述预成型螺栓进行表面处理，且在所述预成型螺栓的光杆上加工螺纹，得到成型螺栓；

S4：对步骤S3加工得到的成型螺栓进行热处理，螺栓加工完成；

其中，步骤S1中所述前道预成型工艺包括螺栓头预成型工艺、表面处理工艺和拉拔工艺；步骤S3中所述后道成型工艺对预成型螺栓进行表面处理包括脱脂、除磷、水洗、烘干。

上述技术方案中进一步的，所述前道预成型工艺中的所述螺栓头预成型工艺包括盘元和冷镦成型；所述前道预成型工艺中的所述表面处理工艺包括酸洗、清水洗、磷化、水洗、皂化；所述前道预成型工艺中的所述拉拔工艺包括拉拔精抽；所述前道预成型工艺还包括对加工基材进行球化退火。

更进一步的，所述前道预成型工艺的处理流程具体包括如下步骤：

使用盘元机将加工基材压制为圆形的平面盘元坯，对压制的平面盘元坯进行球化退火，对完成球化退火的平面盘元坯进行酸洗、两道清水洗、清水喷淋、磷化、水洗、皂化，再对完成表面处理的平面盘元坯进行拉拔精抽，将平面盘元坯逐渐变细，得到所需直径和长度尺寸的拉拔坯料，然后对拉拔坯料进行冷镦成型，得到所述预成型螺栓。

更进一步的，对所述拉拔坯料进行冷镦成型包括：按照目标长度对拉拔坯料进行断料，得到若干节圆柱形冷镦坯料，对每个圆柱形冷镦坯料依次进行一模、二模、三模和四模；其中，所述一模用以将圆柱形冷镦坯料断面正平；所述二模用以对经一模断面正平的坯料进行初墩，在圆柱形冷镦坯料的一端形成螺栓头墩粗部，另一端形成与所述螺栓头墩粗部相接的光杆；所述三模用以将所述螺栓头墩粗部墩粗后进行螺栓头预成型，且所述三模用以对所述光杆进行缩径倒角；所述四模用以在经三模预成型的螺栓头上切出六边形的外轮廓，将螺栓头成型为六角头。

更进一步的，头部金属流线检测合格的螺栓头的纵剖面上居中形成金属流线，金属流线的厚度大于或等于螺栓头厚度的三分之一。

更进一步的，步骤S3中所述后道成型工艺包括对冷镦成型的预成型螺栓进行脱脂、两道水洗、除磷、水洗、烘干；步骤S3中通过碾牙或滚牙方式在所述预成型螺栓的光杆上加工螺纹，光杆被成型为螺栓杆。

基于上述提供的一种高强度防脆断螺栓副的生产工艺，本申请提供一种高强度防脆断螺栓副，包括螺栓，该螺栓根据上述的高强度防脆断螺栓副的生产工艺加工制得。

另一方面，本申请还提供另一种高强度防脆断螺栓副的生产工艺，上述步骤S1中的前道预成型工艺中的所述螺栓头预成型工艺包括断料、平面倒角和头部成型；所述前道预成型工艺中的所述表面处理工艺包括石灰润滑；所述前道预成型工艺中的所述拉拔工艺包括拉拔精线。

进一步的，该前道预成型工艺的处理流程具体包括如下步骤：

对加工基材进行石灰润滑，再对经石灰润滑的加工基材进行拉拔精线，使加工基材的直径逐渐减小至目标直径，再按照目标长度对拉拔后的加工基材进行断料，得到若干节圆柱形坯料，对每个圆柱形坯料的端部进行平面倒角，再对经平面倒角后的坯料进行头部成型，头部成型时控制螺栓加热长度及加热时间，通过热打螺栓工艺制得预成型螺栓。

更进一步的，头部金属流线检测合格的螺栓头的纵剖面上居中形成断流线，所述断流线为波澜纹流线；所述断流线的形成位置在螺栓头厚度的三分之一至二分之一之间。

更进一步的，步骤S3中所述后道成型工艺包括对经头部成型的预成型螺栓进行抛丸去氧化皮、螺栓头头部倒角、磷皂化、光杆缩径、脱脂、除磷、水洗、烘干；步骤S3中通过碾牙或滚牙方式在缩径后的光杆上加工螺纹，光杆被成型为螺栓杆。

基于上述提供的一种高强度防脆断螺栓副的生产工艺，本申请提供一种高强度防脆断螺栓副，包括螺栓，该螺栓根据上述的高强度防脆断螺栓副的生产工艺加工制得。

相比现有技术，本申请具有以下有益效果：

本申请提供了一种高强度防脆断螺栓副的生产工艺，该工艺通过前道预成型工艺将加工基材处理为预成型螺栓，预成型螺栓包括螺栓头和连接在螺栓头一端的光杆，然后再对预成型螺栓的螺栓头进行头部金属流线检测；检测合格后，通过后道成型工艺对预成型螺栓进行表面处理，且在预成型螺栓的光杆上加工螺纹，得到成型螺栓，最后对成型螺栓进行热处理，其中前道预成型工艺包括螺栓头预成型工艺、表面处理工艺和拉拔工艺，后道成型工艺对预成型螺栓进行表面处理。相比传统螺栓加工工艺，本申请提供的生产工艺通过工艺流程改进实现了螺栓特性的改进，提升螺栓强度，采用本申请提供的高强度防脆断螺栓副的生产工艺可以生产出高强度防脆断螺栓，解决安装后易清脆断裂的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本申请时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本申请揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元(部件)的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易作出常规的调整或进一步的优化。

图1是本申请提供的一种高强度防脆断螺栓副的生产工艺流程图；

图2是实施例一提供的高强度防脆断螺栓副的生产工艺流程图，该图更详细的展示了一种冷镦螺栓的生产工艺流程；

图3展示了一种材质为XG835NH的线材在球化炉中进行球化退火处理的时间-温度变化折线图，该图主要展示了一种加工过程中球化退火处理工艺的时间温度变化情况，可指导球化退火工艺进行；

图4展示了实施例一中冷镦成型的坯料形状变化过程，其中图(a)是断料后得到的圆柱形冷镦坯料；图(b)是一模断面正平处理后的圆柱形冷镦坯料；图(c)是二模初墩处理后的坯料；图(d)是三模螺栓头预成型且光杆缩径倒角后的坯料；图(e)是四模切出螺栓头六边形外轮廓后的预成型螺栓；

图5是实施例二中从一个生产批次中抽取一个螺栓，并对抽取的螺栓进行头部金属流线检测得到的实物纵剖图，展示了金属流线的形状和位置，图示的金属流线居中，头部金属流线检测合格；

图6是实施例二中从另一个生产批次中抽取一个螺栓，并对抽取的螺栓进行头部金属流线检测得到的实物纵剖图，展示了金属流线的形状和位置，图示的金属流线居中，头部金属流线检测合格；

图7是实施例三提供的高强度防脆断螺栓副的生产工艺流程图，该图更详细的展示了一种热打螺栓的生产工艺流程；

图8是从一个生产批次中抽取了一个螺栓，并对抽取的螺栓进行头部金属流线检测得到的实物纵剖图，展示了断流线(或称金属流线)的形状和位置，图示的断流线在螺栓头部中间位置形成波澜纹流线，头部金属流线检测合格。

附图标记说明：

1、螺栓头墩粗部；2、光杆；3、冷墩三模成型的螺栓头；4、冷墩四模成型的螺栓头。

具体实施方式

以下结合附图，通过具体实施例对本申请作进一步详述。

在本申请的描述中：除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”等旨在区别指代的对象，而不具有技术内涵方面的特别意义(例如，不应理解为对重要程度或次序等的强调)。“包括”、“包含”、“具有”等表述方式，同时还意味着“不限于”(某些单元、部件、材料、步骤等)。

本申请中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，通常是为了便于对照附图直观理解，而并非对实际产品中位置关系的绝对限定。在未脱离本申请揭示的技术构思的情况下，这些相对位置关系的改变，当亦视为本申请表述的范畴。

为了解决传统工艺加工制得的螺栓存在强度不够，安装后易清脆断裂的问题，本申请提供一种高强度防脆断螺栓副的生产工艺，螺栓通过创新的生产工艺加工得到，经检测，可有效防止螺栓生产及储运过程中清脆断裂。

参见图1，本申请提供的一种高强度防脆断螺栓副的生产工艺，大体上可以分为如下几步：

S1：选取加工基材，通过前道预成型工艺将加工基材处理为预成型螺栓，预成型螺栓包括螺栓头和连接在螺栓头一端的光杆；

S2：对预成型螺栓的螺栓头进行头部金属流线检测；

S3：头部金属流线检测合格后，通过后道成型工艺对预成型螺栓进行表面处理，且在预成型螺栓的光杆上加工螺纹，得到成型螺栓；

S4：对步骤S3加工得到的成型螺栓进行热处理，螺栓加工完成。

其中，步骤S1中提及的前道预成型工艺至少包括：螺栓头预成型工艺、表面处理工艺和拉拔工艺。

步骤S3中提及的后道成型工艺至少包括对预成型螺栓进行表面处理，比如脱脂、除磷、水洗、烘干工序。

上述的头部金属流线检测是一种用于评估和检查头部金属零件内部流线性的测试方法，具体的，将螺栓头从中间部位纵剖，观察纵剖面上的金属流线，通过金属流线的形状、厚度来判断头部金属零件加工是否合格。

在高强度防脆断螺栓副的生产过程中，同一批生产出许多螺栓，因此在具体生产实践中可以对抽检到的产品进行头部金属流线检测。

根据上述步骤S1至S4中前道预成型工艺和后道成型工艺的不同工艺选择，可将本申请提供的一种高强度防脆断螺栓副的生产工艺分为并列的两种：1、冷镦螺栓生产工艺；2、热打螺栓生产工艺。下面用不同的实施例对这两种生产工艺进行详细说明。

实施例一

本实施例提供一种高强度防脆断螺栓副的生产工艺，具体的，其是一种冷镦螺栓生产工艺，具体的，参见图2，其工艺流程如下：

S1、选取加工基材，通过前道预成型工艺将加工基材处理为预成型螺栓，预成型螺栓包括螺栓头和连接在螺栓头一端的光杆。

S2：对预成型螺栓的螺栓头进行头部金属流线检测；

S3：头部金属流线检测合格后，通过后道成型工艺对预成型螺栓进行表面处理，且在预成型螺栓的光杆上加工螺纹，得到成型螺栓；

S4：对步骤S3加工得到的成型螺栓进行热处理，螺栓加工完成。

步骤S1中的加工基材通常使用碳素钢、合金钢等材料，可根据需要对材料进行切割、锻造等预处理工序，确保材料的尺寸和质量符合要求。

根据工艺处理功能，步骤S1中的前道预成型工艺可划分为：螺栓头预成型工艺、表面处理工艺、拉拔工艺和球化退火。其中：螺栓头预成型工艺包括盘元和冷镦成型；表面处理工艺包括酸洗、清水洗、磷化、水洗、皂化；拉拔工艺包括拉拔精抽。

参见图2，前道预成型工艺的处理流程为：

1)使用盘元机将加工基材压制为圆形的平面盘元坯，即：将初始的金属坯料压制成具有一定形状的平面盘元坯，这一步骤通常使用冷压机或盘元机进行，通过施加压力将金属坯料压制成所需形状。

2)对压制的平面盘元坯进行球化退火，即：将盘元坯加热到适当的温度，并保持一段时间，使材料内部的晶粒重新长大并达到球状，球化退火可改善材料的塑性和韧性，减少应力集中，提高螺纹质量。参见图3，展示了一种材质为XG835NH的线材在球化炉中进行球化退火处理的时间-温度变化折线图，该图主要展示了一种加工过程中球化退火处理工艺的时间温度变化情况，可指导球化退火工艺进行。

3)对完成球化退火的平面盘元坯进行酸洗、两道清水洗、清水喷淋、磷化、水洗、皂化。

4)再对完成表面处理的平面盘元坯进行拉拔精抽，将平面盘元坯逐渐变细，得到所需直径和长度尺寸的拉拔坯料，即通过连续的拉伸和压缩过程，将材料逐渐变细，直至达到要求。

5)对拉拔坯料进行冷镦成型，得到预成型螺栓。

上述步骤3)中对平面盘元坯进行酸洗、两道清水洗、清水喷淋、磷化、水洗、皂化是表面处理的过程，可概述为材料酸洗磷皂化工艺，具体的处理流程为：酸洗(弱酸洗、中酸洗、强酸洗)、高压水冲洗、水洗、水洗、磷化、水洗、水洗、皂化。

前述的弱酸洗是指使用6-10％浓度的盐酸在常温至40℃温度下浸泡产品10-30分钟；前述的中酸洗是指使用10-20％浓度的盐酸在常温至40℃温度下浸泡产品10-20分钟；前述的强酸洗是指使用20-25％浓度的盐酸在常温至40℃温度下浸泡产品5-10分钟。酸洗可以去除表面的油脂、污垢和氧化物等杂质，确保磷化液能够与金属表面充分接触。

前述的高压水冲洗和水洗都是使用自来水在常温下对产品进行冲洗1-2分钟。水洗的目的是避免将残酸及杂物带入下一工序。

前述的磷化是将金属件浸入含有磷化剂的溶液中，通过化学反应在金属表面形成磷化层，磷化能够为金属提供良好的防腐蚀性能和耐磨性，并能改善润滑性、降低摩擦系数。使用的磷化剂可以是酸性磷酸盐溶液、碱性磷酸盐溶液或含有磷酸盐的有机物溶液等。

通常磷化处理后，金属件需要进行清洗和中和，以去除多余的磷化剂和其他残留物。

皂化是将经过磷化处理的金属件浸入皂化槽中，皂化槽中的溶液与磷化层反应生成一层皂化层，目的是在材料表面生成一种吸附性及润滑性极佳的皂化层，以利于后续加工工艺的顺利进行。

参见图4，上述步骤5)对拉拔坯料进行冷镦成型包括：按照目标长度对拉拔坯料进行断料，得到若干节圆柱形冷镦坯料，如图4中的(a)，然后对每个圆柱形冷镦坯料依次进行一模、二模、三模和四模。

具体的，一模用以将圆柱形冷镦坯料断面正平，得到图4中的(b)；

二模用以对经一模断面正平的坯料进行初墩，在圆柱形冷镦坯料的一端形成螺栓头墩粗部1，另一端形成与螺栓头墩粗部相接的光杆2，得到图4中的(c)；

三模用以将螺栓头墩粗部1墩粗后进行螺栓头预成型，且三模用以对光杆进行缩径倒角，得到图4中的(d)；

四模用以在经三模预成型的螺栓头上切出六边形的外轮廓，将螺栓头成型为六角头，制得预成型螺栓，得到图4中的(e)，预成型螺栓具有螺栓头和连接在螺栓头一端的光杆。

在高强度防脆断螺栓副的生产过程中，同一批生产出许多螺栓，因此在具体生产实践中可以对抽检到的产品进行头部金属流线检测。步骤S2中对预成型螺栓的螺栓头进行头部金属流线检测，是将螺栓头从中间部位纵剖，观察纵剖面上的金属流线，通过金属流线的形状、厚度来判断头部金属零件加工是否合格。本申请中，头部金属流线检测合格的螺栓头的纵剖面上居中形成金属流线，金属流线的厚度大于或等于螺栓头厚度的三分之一。

当然，在具体生产实践中，头部金属流线检测还可以包括下述几个检查方法：

目视检查：工作人员通过目视观察头部金属零件的表面，并检查是否存在明显的凹痕、划痕、变形等缺陷；这是最简单和常用的检测方法，但对操作员的经验和判断力要求较高。

触觉检测：使用触觉或手感来检查头部金属零件的表面平滑度和凹凸情况。通过手指轻轻触摸表面，感受任何不均匀或不光滑的区域。

光学检测：利用光学仪器，如显微镜、放大镜或投影仪来检查头部金属零件表面的细微缺陷和不平整；这些设备可以提供更精确的观察和测量，并能够检测到较小的缺陷。

表面扫描：使用三维扫描仪或激光扫描仪对头部金属零件进行全面的表面扫描，获取其三维数据；通过分析扫描结果，可以评估表面流线性并检测任何异常或缺陷。

上述这些方法可以单独或组合使用，通过头部金属流线检测，可以确保头部金属零件在制造过程中具有良好的外观和质量，以满足产品的设计要求。

步骤S3中后道成型工艺包括对冷镦成型的预成型螺栓进行脱脂、两道水洗、除磷、水洗、烘干。

具体的，脱脂是将冷镦成型的螺栓进行脱脂处理，去除表面的油脂、润滑剂和其他有机杂质。常见的脱脂方法包括溶剂清洗、碱洗或超声波清洗等。

两道水洗是将经过脱脂处理的螺栓进行前后两道水洗，以彻底清除脱脂剂残留和其他杂质。在每道水洗之间，应该充分沉降或采用其他适当的分离方法，确保螺栓从一道水洗到下一道时，水质的清洁程度提高。

除磷是在完成水洗后，对预成型螺栓进行除磷处理，浸泡预成型螺栓于酸性溶液进行除磷，例如使用稀硫酸浸泡螺栓，可以将螺栓表面的氧化物还原或溶解。除磷处理主要是为了去除螺栓表面的氧化物、污垢和其他杂质，以提高后续处理步骤的效果。

经后道成型工艺处理后的预成型螺栓可通过碾牙或滚牙方式在预成型螺栓的光杆上加工螺纹，光杆被成型为螺栓杆，至此螺栓头和螺栓杆都已成型，得到了成型螺栓。

碾牙是一种塑性变形加工方法，通过将螺栓置于碾牙机的两个或多个辊轮之间，在辊轮的挤压下，使得工件的金属材料发生塑性流动，从而形成螺纹。碾牙能够产生高精度、高质量的螺纹，具有较好的强度和疲劳寿命。

滚牙是一种类似压力加工的冷加工方法，通过将螺栓夹持在两个滚牙辊之间，辊轮的旋转将螺纹沿着工件的轴向挤压并切削出来。滚牙相较于传统的切削加工方法，具有较高的效率和更好的表面质量，并且能够提供更高的强度和疲劳寿命。

在生产实际中，选择使用碾牙还是滚牙取决于具体的应用需求、工件材料和生产批量等因素。一般而言，滚牙适用于大批量的螺纹加工，可以实现高效率、高精度的生产。碾牙则更适合于小批量或单件的螺纹加工，可以获得非常高的螺纹质量。

步骤S4中，对成型螺栓进行热处理，可实现硬度和强度控制，适当的加热和冷却过程，可以改变螺栓的组织结构和性能。下面是一般用于成型螺栓的热处理方法：

1、固溶处理(Solution Treatment)：固溶处理是将螺栓加热到合适的温度，使固体溶体达到均匀状态；这一过程有助于减少晶粒尺寸、改善均匀性，并消除内部应力；通常使用高温进行固溶处理。

2、淬火处理(Quenching)：淬火是将固溶处理后的螺栓迅速冷却至室温或低温，以快速形成硬质组织；通过快速冷却，可以使螺栓的组织结构发生变化，产生较高的硬度和强度；淬火介质的选择取决于螺栓的材料和具体要求。

3、回火处理(Tempering)：回火是在淬火后，将螺栓再次加热到较低的温度，并保持一定时间，使螺栓的硬度和脆性得到适当调节；回火可以降低螺栓的硬度，提高韧性和抗冲击性能，以减少可能的脆断风险。

通过合理的固溶处理、淬火和回火等热处理工艺组合，可以根据需求控制成型螺栓的硬度、强度和韧性。在生产实践中可根据具体的材料、尺寸和性能要求等因素，进行热处理工艺设计和优化。此外，热处理过程中的温度、时间和冷却速率等参数也可根据实际加工需求进行控制调整，以确保螺栓的质量和性能稳定性。

实施例二

基于上述实施例一提供的一种高强度防脆断螺栓副的生产工艺，本申请提供一种高强度防脆断螺栓副，包括螺栓。组成该螺栓副的螺栓根据实施例一提供的高强度防脆断螺栓副的生产工艺加工制得。

参见图5、6，是从两个生产批次中各自抽取一个螺栓，并对抽取的螺栓进行头部金属流线检测得到的实物纵剖图，展示了金属流线的形状和位置，图示的金属流线居中。金属流线位置一般控制在头部厚度的三分之一以上部分为最佳。

发明人对加工得到的冷镦螺栓进行硬度、拉力检测，试验数据显示：8.8级(A325)硬度标准值是HRC25～34，实际内控值HRC25～30以内，抗拉强度均在标准值上方，同时韧性为最佳。

因此，应用本申请提供的高强度防脆断螺栓副的生产工艺加工得到的螺栓，经测试确实具有优良的硬度及抗拉特性，能够有效防止螺栓生产及储运过程中发生脆断。

实施例三

本实施例提供另一种高强度防脆断螺栓副的生产工艺，具体的，其是一种热打螺栓生产工艺，具体的，参见图7，其工艺流程如下：

S1、选取加工基材，通过前道预成型工艺将加工基材处理为预成型螺栓，预成型螺栓包括螺栓头和连接在螺栓头一端的光杆。

S2：对预成型螺栓的螺栓头进行头部金属流线检测；

S3：头部金属流线检测合格后，通过后道成型工艺对预成型螺栓进行表面处理，且在预成型螺栓的光杆上加工螺纹，得到成型螺栓；

S4：对步骤S3加工得到的成型螺栓进行热处理，螺栓加工完成。

根据工艺处理功能，步骤S1中的前道预成型工艺可划分为：螺栓头预成型工艺、表面处理工艺和拉拔工艺。其中：螺栓头预成型工艺包括断料、平面倒角和头部成型；表面处理工艺包括石灰润滑；拉拔工艺包括拉拔精线。

参见图7，该前道预成型工艺的处理流程为：

1)对加工基材进行石灰润滑；石灰润滑是在基材表面涂覆一层石灰膏或石灰粉，作为润滑剂使用，石灰润滑可以减少摩擦和热量积聚，有助于在加工过程中降低材料的摩擦系数，提高加工效率和表面质量。

2)再对经石灰润滑的加工基材进行拉拔精线，使加工基材的直径逐渐减小至目标直径；即，将润滑过的基材放入拉拔机中进行拉拔精线操作，拉拔精线是通过将材料逐步通过一系列的钢模孔径，使其直径逐渐减小，从而获得所需的线径和尺寸，这个过程可以提高材料的强度和表面光洁度。

3)再按照目标长度对拉拔后的加工基材进行断料，得到若干节圆柱形坯料；断料可使用切割机或锯片进行。

4)对每个圆柱形坯料的端部进行平面倒角；即，对材料的切口或边缘进行平面倒角处理，这个步骤可以使用倒角刀具或砂轮机进行，目的是去除锋利的边缘，提高安全性，并改善外观质量。

5)再对经平面倒角后的坯料进行头部成型，头部成型时控制螺栓加热长度及加热时间，通过热打螺栓工艺制得预成型螺栓。

热打螺栓工艺可以用于生产高强度、高性能要求的螺栓。热打螺栓工艺包括如下过程：将坯料加热到特定温度，以使其变得更加塑性，方便后续的成形操作；预热后，对坯料进行锻造，通过施加压力和冲击力，使原材料在模具的作用下迅速形成螺栓的形状。期间可根据加工要求控制坯料加热长度、加热温度及加热时间等加工参数。

在高强度防脆断螺栓副的生产过程中，同一批生产出许多螺栓，因此在具体生产实践中可以对抽检到的产品进行头部金属流线检测。步骤S2中对预成型螺栓的螺栓头进行头部金属流线检测，是将螺栓头从中间部位纵剖，观察纵剖面上的金属流线，通过金属流线的形状、厚度来判断头部金属零件加工是否合格。本申请中，头部金属流线检测合格的螺栓头的纵剖面上居中形成断流线，断流线为波澜纹流线；断流线的形成位置在螺栓头厚度的三分之一至二分之一之间。

当然，在具体生产实践中，头部金属流线检测还可以通过目视检查、触觉检测、光学检测及表面扫描方式进行辅助检查。

参见图7，步骤S3中后道成型工艺包括对经头部成型的预成型螺栓进行抛丸去氧化皮、螺栓头头部倒角、磷皂化、光杆缩径、脱脂、除磷、水洗、烘干。

抛丸去氧化皮属于表面处理方法的一种，用于去除金属材料表面的氧化皮、锈蚀、污垢等杂质。去除原理为：利用高速旋转的抛丸设备，将抛丸媒体(例如钢球、砂粒等)投射到金属表面，通过冲击和摩擦作用，使氧化皮、锈蚀或污垢剥落，达到清洁和光洁的效果。

螺栓头头部倒角可以进一步成型螺栓头，以达到良好的外观形状。

磷皂化即依次进行磷化及皂化处理，在坯料表面形成磷化层后，进一步皂化处理形成皂化层，可以提供润滑性，减少螺栓在装配和使用过程中的摩擦和磨损，并改善其抗腐蚀性能，还有助于改善螺纹表面的质量，提高螺栓的装配性能和可靠性。

光杆缩径即是对预成型螺栓的光杆进行缩径处理，以达到目标设计的尺寸和直径，比如可以通过冷锻或者滚压方式实现缩径。

脱脂是将冷镦成型的螺栓进行脱脂处理，去除表面的油脂、润滑剂和其他有机杂质。常见的脱脂方法包括溶剂清洗、碱洗或超声波清洗等。

除磷是在脱脂后，对预成型螺栓进行除磷处理，浸泡预成型螺栓于酸性溶液进行除磷，例如使用稀硫酸浸泡螺栓，可以将螺栓表面的氧化物还原或溶解。除磷处理主要是为了去除螺栓表面的氧化物、污垢和其他杂质，以提高后续处理步骤的效果。

经后道成型工艺处理后的预成型螺栓可通过碾牙或滚牙方式在预成型螺栓的光杆上加工螺纹，光杆被成型为螺栓杆，至此螺栓头和螺栓杆都已成型，得到了成型螺栓。

步骤S4中，对成型螺栓进行热处理，可实现硬度和强度控制，适当的加热和冷却过程，可以改变螺栓的组织结构和性能。比如通过合理的固溶处理、淬火和回火等热处理工艺组合，可以根据需求控制成型螺栓的硬度、强度和韧性。在生产实践中可根据具体的材料、尺寸和性能要求等因素，进行热处理工艺设计和优化。此外，热处理过程中的温度、时间和冷却速率等参数也可根据实际加工需求进行控制调整，以确保螺栓的质量和性能稳定性。

实施例四

基于上述实施例三提供的一种高强度防脆断螺栓副的生产工艺，本申请提供一种高强度防脆断螺栓副，包括螺栓。组成该螺栓副的螺栓根据实施例三提供的高强度防脆断螺栓副的生产工艺加工制得。

参见图8，是从一个生产批次中抽取了一个螺栓，并对抽取的螺栓进行头部金属流线检测得到的实物纵剖图，展示了断流线(或称金属流线)的形状和位置，图示的断流线在螺栓头部中间位置形成波澜纹流线，断流线一般控制在头部总厚度的三分之一到二分之一为最佳位置，能有效降低成型折叠现象，避免因头部变形导致的隐患。

发明人对加工得到的热打螺栓进行硬度、拉力检测，试验数据显示：10.9级(A490)硬度标准值是HRC32～39，实际内控值HRC35～38以内，抗拉强度均在标准值上方，同时韧性为最佳。

因此，应用本申请提供的高强度防脆断螺栓副的生产工艺加工得到的螺栓，经测试确实具有优良的硬度及抗拉特性，能够有效防止螺栓生产及储运过程中发生脆断。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。

上文中通过一般性说明及具体实施例对本申请作了较为具体和详细的描述。应当理解，基于本申请的技术构思，还可以对这些具体实施例作出若干常规的调整或进一步的创新；但只要未脱离本申请的技术构思，这些常规的调整或进一步的创新得到的技术方案也同样落入本申请的权利要求保护范围。

Claims (4)

1.一种高强度防脆断螺栓副的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1：选取加工基材，通过前道预成型工艺将加工基材处理为预成型螺栓，所述预成型螺栓包括螺栓头和连接在所述螺栓头一端的光杆；

S2：对所述预成型螺栓的螺栓头进行头部金属流线检测；

S3：头部金属流线检测合格后，通过后道成型工艺对所述预成型螺栓进行表面处理，且在所述预成型螺栓的光杆上加工螺纹，得到成型螺栓；

S4：对步骤S3加工得到的成型螺栓进行热处理，螺栓加工完成；

其中，步骤S1中所述前道预成型工艺包括螺栓头预成型工艺、表面处理工艺和拉拔工艺；步骤S3中所述后道成型工艺对预成型螺栓进行表面处理包括脱脂、除磷、水洗、烘干；

所述前道预成型工艺中的所述螺栓头预成型工艺包括盘元和冷镦成型；

所述前道预成型工艺中的所述表面处理工艺包括酸洗、清水洗、磷化、水洗、皂化；

所述前道预成型工艺中的所述拉拔工艺包括拉拔精抽；

所述前道预成型工艺还包括对加工基材进行球化退火；

头部金属流线检测合格的螺栓头的纵剖面上居中形成金属流线，金属流线的厚度大于或等于螺栓头厚度的三分之一；

步骤S3中所述后道成型工艺包括对冷镦成型的预成型螺栓进行脱脂、两道水洗、除磷、水洗、烘干；

步骤S3中通过碾牙或滚牙方式在所述预成型螺栓的光杆上加工螺纹，光杆被成型为螺栓杆。

2.根据权利要求1所述的高强度防脆断螺栓副的生产工艺，其特征在于，所述前道预成型工艺的处理流程具体包括如下步骤：

使用盘元机将加工基材压制为圆形的平面盘元坯，对压制的平面盘元坯进行球化退火，对完成球化退火的平面盘元坯进行酸洗、两道清水洗、清水喷淋、磷化、水洗、皂化，再对完成表面处理的平面盘元坯进行拉拔精抽，将平面盘元坯逐渐变细，得到所需直径和长度尺寸的拉拔坯料，然后对拉拔坯料进行冷镦成型，得到所述预成型螺栓。

3.根据权利要求2所述的高强度防脆断螺栓副的生产工艺，其特征在于，对所述拉拔坯料进行冷镦成型包括：按照目标长度对拉拔坯料进行断料，得到若干节圆柱形冷镦坯料，对每个圆柱形冷镦坯料依次进行一模、二模、三模和四模；其中，所述一模用以将圆柱形冷镦坯料断面正平；所述二模用以对经一模断面正平的坯料进行初墩，在圆柱形冷镦坯料的一端形成螺栓头墩粗部，另一端形成与所述螺栓头墩粗部相接的光杆；所述三模用以将所述螺栓头墩粗部墩粗后进行螺栓头预成型，且所述三模用以对所述光杆进行缩径倒角；所述四模用以在经三模预成型的螺栓头上切出六边形的外轮廓，将螺栓头成型为六角头。

4.一种高强度防脆断螺栓副的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1：选取加工基材，通过前道预成型工艺将加工基材处理为预成型螺栓，所述预成型螺栓包括螺栓头和连接在所述螺栓头一端的光杆；

S2：对所述预成型螺栓的螺栓头进行头部金属流线检测；

S3：头部金属流线检测合格后，通过后道成型工艺对所述预成型螺栓进行表面处理，且在所述预成型螺栓的光杆上加工螺纹，得到成型螺栓；

S4：对步骤S3加工得到的成型螺栓进行热处理，螺栓加工完成；

其中，步骤S1中所述前道预成型工艺包括螺栓头预成型工艺、表面处理工艺和拉拔工艺；步骤S3中所述后道成型工艺对预成型螺栓进行表面处理包括脱脂、除磷、水洗、烘干；

所述前道预成型工艺中的所述螺栓头预成型工艺包括断料、平面倒角和头部成型；

所述前道预成型工艺中的所述表面处理工艺包括石灰润滑；

所述前道预成型工艺中的所述拉拔工艺包括拉拔精线；

所述前道预成型工艺的处理流程具体包括如下步骤：

对加工基材进行石灰润滑，再对经石灰润滑的加工基材进行拉拔精线，使加工基材的直径逐渐减小至目标直径，再按照目标长度对拉拔后的加工基材进行断料，得到若干节圆柱形坯料，对每个圆柱形坯料的端部进行平面倒角，再对经平面倒角后的坯料进行头部成型，头部成型时控制螺栓加热长度及加热时间，通过热打螺栓工艺制得预成型螺栓；

头部金属流线检测合格的螺栓头的纵剖面上居中形成断流线，所述断流线为波澜纹流线；所述断流线的形成位置在螺栓头厚度的三分之一至二分之一之间；

步骤S3中所述后道成型工艺包括对经头部成型的预成型螺栓进行抛丸去氧化皮、螺栓头头部倒角、磷皂化、光杆缩径、脱脂、除磷、水洗、烘干；

步骤S3中通过碾牙或滚牙方式在缩径后的光杆上加工螺纹，光杆被成型为螺栓杆。