高拉力螺栓镀前工艺

热轧盘条－（冷拨）－球化（软化）退火－机械除鳞－酸洗－冷拨－冷锻成形－螺纹加工－热处理－检验 。

高拉力螺栓钢材设计

在紧固件制造中，正确选用紧固件材料是重要一环，因为紧固件的性能和其材料有着密切的关系。如材料选择不当或不正确，可能造成性能达不到要求，使用寿命缩短，甚至发生意外或加工困难，制造成本高等，因此紧固件材料的选用是非常重要的环节。 冷镦钢是采用冷镦成型工艺生产的互换性较高的紧固件用钢。由于它是常温下利用金属塑性加工成型，每个零件的变形量很大，承受的变形速度也高，因此，对冷镦钢原料的性能要求十分严格。 在长期生产实践和用户使用调研的基础上，结合 GB/T6478-2001 《冷镦和冷挤压用钢技术条件》 GB/T699-1999 《优质碳素结构钢》及目标 JISG3507-1991 《冷镦钢用碳素钢盘条》的特点，以 8.8 级， 9.8 级螺栓螺钉的材料要求为例，各种化学元素的确定。 C 含量过高，冷成形性能将降低；太低则无法满足零件机械性能的要求，因此定为 0.25 %－ 0.55 %。 Mn 能提高钢的渗透性，但添加过多则会强化基体组织而影响冷成形性能；在零件调质时有促进奥氏体晶粒长大的倾向，故在国际的基础上适当提高，定为 0.45 %－ 0.80 %。 Si 能强化铁素体，促使冷成形性能降低，材料延伸率下降定为 Si 小于等于 0.30 %。 S.P. 为杂质元素，它们的存在会沿晶界产生偏析，导致晶界脆化，损害钢材的机械性能，应尽可能降低，定为 P 小于等于 0.030 %， S 小于等于 0.035 %。 B. 含硼量最大值均为 0.005 %，因为硼元素虽然具有显著提高钢材渗透性等作用，但同时会导致钢材脆性增加。含硼量过高，对螺栓，螺钉和螺柱这类需要良好综合机械性能的工件是十分不利的。

高拉力螺栓剥壳除磷

冷镦钢盘条去除氧化铁板工序为剥亮，除磷，有机械除磷和化学酸洗两种方法。用机械除磷取代盘条的化学酸洗工序，既提高了生产率，又减少了环境污染。此除磷过程包括弯曲法（普遍使用带三角形凹槽的圆轮反覆弯曲盘条），喷九法等，除磷效果较好，但不能使残余铁磷去净（氧化铁皮清除率为 97 %），尤其是氧化铁皮粘附性很强时，因此，机械除磷受铁皮厚度，结构和应力状态的影响，使用于低强度紧固件（小于等于 6.8 级）用的碳钢盘条。高拉力螺栓（大于等于 8.8 级）用盘条在机械除磷后，为除净所有的氧化铁皮，再经化学酸洗工序即复合除磷。 对低碳钢盘条而言，机械除磷残留的铁皮容易造成粒拔模不均匀磨损。当粒拔模孔由于盘条钢丝摩擦外温时粘附上铁皮，使盘条钢丝表面产生纵向粒痕，盘条钢丝冷镦凸缘螺栓或圆柱头螺钉时，头部出现微裂纹的原因， 95 %以上是钢丝表面在拉拔过程中产生的划痕所引起。因此，机械除磷法不宜用来高速拉拔。

高拉力螺栓拉拔

拉拔工序有两个目的，一是改制原材料的尺寸；二是通过变形强化作用使紧固件获得基本的机械性能，对于中碳钢，中碳合金钢还有一个目的，即是使盘条控冷后得到的片状渗碳体在拉拔过程中尽可能的破解，为随后的球化（软化）退火得到粒状渗碳体做好准备，然而，有些厂家为降低成本，任意减少拉拔道次，过大的减面率增加了盘条钢丝的加工硬化倾向，直接影响了盘条钢丝的冷镦性能。 如果各道次的减面率分配不合适，也会使盘条钢丝在拉拔过程中产生扭转裂纹，这种沿钢丝纵向分布，周期一定的裂纹在钢丝冷镦过程中暴露。此外，拉拔过程中如润滑不好，也可造成冷拔盘条钢丝有规律地出现横裂纹。 盘条钢丝出出粒丝模口上卷同时的切线方向与拉丝模不同心，会造成拉丝模单边孔型的磨损加剧，使内孔失圆，造成钢丝圆周方向的拉拔变形不均匀，使钢丝的圆度超差，在冷镦过程中钢丝横截面应力不均匀而影响冷镦合格率。 盘条钢丝拉拔过程中，过大的部分减面率使钢丝的表面质量恶化，而过低的减面率却不利于片状渗碳体的破碎，难以获得尽可能多的粒状渗碳体，即渗碳体的球化率低，对钢丝的冷镦性能极为不利，采用拉拔方式生产的棒料和盘条钢丝，部分减面率直控制在 10%－ 15%的范围内。

高拉力螺栓冷锻成形

通常，螺栓头部的成形采用冷镦塑性加工，同切削加工相比，金属纤维（金属留线）沿产品形状呈连续状，中间无切断，因而提高了产品强度，特别是机械性能优良。 冷镦成形工艺包括切料与成形，分单工位单击，双击冷镦和多工位自动冷镦。一台自动冷镦机分别在几个成型凹模里进行冲压，镦锻，挤压和缩径等多工位工艺。 单工位或多工位自动冷镦机使用的原始毛坯的加工特点是由材料尺寸长 5－6 米的棒料或重量为 1900－2000KG 的盘条钢丝的尺寸决定的，即加工工艺的特点在于冷镦成型不是采用预先切好的单件毛坯，而是采用自动冷镦机本身由棒料和盘条钢丝切取和镦粗的（必要时）毛坯。 在挤压型腔之前，毛坯必须进行整形。通过整形可得到符合工艺要求的毛坯。在镦锻，缩径和正挤压之前，毛坯不需整形。毛坯切断后，送到镦粗整形工位。该工位可提高毛坯的质量，可使下一个工位的成型力降低 15－17 %，并能延长模具寿命，制造螺栓可采用多次缩径。

1. 用半封闭切料工具切割毛坯，最简单的方法是采用套筒式切料工具；切口的角度不应大于 3 度；而当采用开口式切料工具时，切口的斜角可达 5－7 度。2. 短尺寸毛坯在由上一个工位向下一个成型工位传递过程中，应能翻转 180 度，这样能发挥自动冷镦机的潜力，加工结构复杂的紧固件，提高零件精度。3. 在各个成型工位上都应该装有冲头退料装置，凹模均应带有套筒式顶料装置。4. 成型工位的数量（不包括切断工位）一般应达到3－4个工位（特殊情况下 5 个以上）。5. 在有效使用期内，主滑块导轨和工艺部件的结构都能保证冲头和凹模的定位精度。6. 在控制选料的挡板上必须安装终端限位开关，必须注意镦锻力的控制。

在自动冷镦机上制造高强度紧固件所使用的冷拨盘条钢丝的不圆度应在直径公差范围内，而较为精密的紧固件，其钢丝的不圆度则应限制在 1/2 直径公差范围内，如果钢丝直径达不到规定的尺寸，则零件的镦粗部分或头部就会出现裂痕，或形成毛刺，如果直径小于工艺所要求的尺寸，则头部就会不完整，棱角或涨粗部分不清晰。 冷镦成型所能达到的精度还同成型方法的选择和所采用的工序有关。此外，它还取决于所用的设备的结构特点，工艺特点及其状态，工模具精度，寿命和磨损程度。 冷镦成型和挤压使用的高合金钢，硬质合金模具的工作表面粗糙度不应大 Ra=0.2um, 这类模具工作表面的粗糙度达到 Ra=0.025-0.050um 时，具有最高寿命。

高拉力螺栓螺纹加工

螺栓螺纹一般采用冷加工，使一定直径范围内的螺纹坯料通过搓（滚）丝板（模），由丝板（滚模）压力使螺纹成形。可获得螺纹部分的塑性流线不被切断，强度增加，精度高，质量均一的产品，因而被广泛采用。 为了制出最终产品的螺纹外径，所需要的螺纹坯径是不同的，因为它受螺纹精度，材料有无镀层等因素限制。 滚（搓）压螺纹是指利用塑性变形使螺纹牙成形的加工方法。它是用带有和被加工的螺纹同样螺距和牙形的滚压（搓丝板）模具，一边挤压圆柱形螺坯，一边使螺坯转动，最终将滚压模具上的牙形转移到螺坯上，使螺纹成形。 滚（搓）压螺纹加工的共同点是滚动转数不必太多，如果过多，则效率低，螺纹牙表面容易产生分离现象或者乱扣现象。反之，如果转数太少，螺纹直径容易失圆，滚压初期压力异常增高，造成模具寿命缩短。 滚压螺纹常见的缺陷：螺纹部分表面裂纹或划伤；乱扣；螺纹部分失圆。这些缺陷若大量发生，就会在加工阶段被发现。如果发生的数量较少，生产过程注意不到这些缺陷就会流通到用户，造成麻烦。因此，应归纳加工条件的关键问题，在生产过程控制这些关键因素。

高拉力螺栓热处理

高强度紧固件根据技术要求都要进行调质处理。热处理调质是为了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。 热处理工艺对高强度紧固件尤其是它的内在质量有着至关重要的影响，因此，要想生产出优质的高强度紧固件，必须要有先进的热处理技术装备。 由于高拉力螺栓生产量大，价格低廉，螺纹部分又是比较细微相对精密的结构，因此，要求热处理设备必须具备生产能力大，自动化程度高，热处理质量好的能力。进入 20 世纪 90 年代以来带有保护气氛的连续式热处理生产线已占主导地位，震底式，网带炉尤其适用于中小规格紧固件的热处理调质。调质线除了炉子密封性能好以外，还具有先进的气氛，温度和工艺参数计算机控制，设备故障报警和显示功能。高强度紧固件从上料－清洗－加热－淬火－清洗－回火－着色到下线，全部自动控制运行，有效保证了热处理质量。 螺纹的脱碳会导致紧固件在未达到机械性能要求的抗力时先发生脱扣，使螺纹紧固件失效，缩短使用寿命。由于原料的脱碳，如果退火不当，更会使原材料脱碳层加深。调质热处理过程中，一般会从炉外带进来一些氧化气体。棒料钢丝的铁锈或冷拔后盘条钢丝表面上的残留物，入炉加热后也会分解，反应生成一些氧化性气体。例如，钢丝的表面铁锈，它的成分是碳酸铁及氢氧化物，在加热后将分解成 CO2 及 H2O ，从而加重了脱碳。研究表明，中碳合金钢的脱碳程度较碳钢严重，而最快的脱碳温度在 700 － 800 摄氏度之间。由于钢丝表面的附着物在一定条件下分解化合成 CO2 和 H2O 的速度很快，如果连续式网带炉炉气控制不当，也会造成螺丝脱碳超差。 高拉力螺栓当采用冷镦成形时，原材料和退火的脱碳层不但仍然存在，而且被挤压到螺纹的顶部，对于需要淬火的紧固件表面，得不到所要求的硬度，其机械性能（特别是强度和耐磨性）降低。另外，钢丝表面脱碳，表层与内部组织不同而具有不同的膨胀系数，淬火时有可能产生表面裂纹。 为此，在淬火加热时要保护螺纹顶部不脱碳，还要对原材料已脱碳的紧固件进行适度的覆碳，把网带炉中的保护气氛的优势调到和被覆碳的零件原始含碳量基本相等，使已脱碳的紧固件慢慢恢复到原来的含碳量，碳势设定在 0.42 %－ 0.48 %为宜，覆碳温度与淬火加热相同，不能在高温下进行，以免晶粒粗大，影响机械性能。 紧固件在调质淬火过程中可能出现的质量问题主要有：淬火态硬度不足；淬火态硬度不均；淬火变形超差；淬火开裂。现场出现的这类问题往往与原材料，淬火加热和淬火冷却有关，正确制订热处理工艺，规范生产操作过程，往往可以避免此类质量事故。

质量方面注意事项

（1）表面浮锈、油污、螺栓孔壁有毛刺、焊瘤等均应清理干净。

（2）接触摩擦面处理后要达到规定的抗划移系数要求。使用的高强度螺栓应有配套的螺母、垫圈，使用时按配套使用，不得互换。

（3）处理好的构件摩擦面安装时不允许沾油污、泥土等杂物。

（4）安装时组件摩擦面应保持干燥，不应在雨中作业。

（5）在安装前严格检查并校正连接的钢板的变形。

（6）安装时禁止锤击打入螺栓以防止螺栓丝扣受损。

（7）使用时定期检测的电动扳手，保证扭矩的准确度，并按正确的扭紧顺序操作。

摩擦型高拉力螺栓：适用于钢框架结构梁、柱连接，实腹梁连接，工业厂房的重型吊车梁连接，制动系统和承受动荷载的重要结构的连接。

承压型高拉力螺栓：可用于允许产生少量滑动的静载结构或间接承受动荷载的构件中的抗剪连接。

抗拉型高拉力螺栓：螺栓受拉时，疲劳强度较低，在动载作用下，其承载能力不易超过0.6P(P为螺栓的允许轴力)，因此，仅适用于静载作用下使用，如受压杆件的法兰对接、T型接头等。

高强度螺栓施加预拉力和靠摩擦力传递外力。普通螺栓连接靠栓杆抗剪和孔壁承压来传递剪力，拧紧螺帽时产生预拉力很小，其影响可以忽略不计，而高强螺栓除了其材料强度很高之外，还给螺栓施加很大预拉力，使连接构件间产生挤压力，从而使垂直于螺杆方向有很大摩擦力，而且预拉力、抗滑移系数和钢材种类都直接影响高强螺栓的承载力。

根据受力特点分承压型和摩擦型.两者计算方法不同。高强螺栓最小规格M12，常用M16~M30，超大规格的螺栓性能不稳定，设计中应慎重使用。

高强螺栓是指螺栓的等级硬底等性能比较强，也叫高强度螺栓。一般是指8.8级以上的.比如说10.9级螺栓,12.9级螺栓.都是硬度性能很强的.扛扭力性能很强的.

高强螺栓长度计算

高强螺栓连接必须严格控制螺栓的长度。扭剪型高强螺栓的长度为螺头下支承面至螺尾切口处的长度；对高强大六角头螺栓应该再加一个垫圈的厚度。

高强螺栓长度一般计算式如下：

L=L'' △L

其中△L=M NS 3P

式中L—高强螺栓的长度；

L''—连接板层总厚度；

△L—附加长度，即紧固长度加长值；

M—高强螺母公称厚度；

N—垫圈个数，扭剪型高强螺栓为1，高强大六角头螺栓为2

S—高强度垫圈公称厚度

P—螺纹的螺距。

高强螺栓的紧固长度加长值=螺栓长度-板层厚度。一般按连接板厚加表L的加

长值，并取5mm的整倍数。

高强度螺栓施工前，应按出厂批复验高强度螺栓连接副的扭矩系数，每批复验8套，8套扭矩系数的平均值应在0.110～0.150范围之内，其标准偏差应小于或等于0.010。其扭矩系数复检方法按GB50205《钢结构工程施工质量验收规范》规定进行。试验后应在较短的时间内进行高强度螺栓的安装。

高强度螺栓的施工扭矩按下式计算确定：

Tc=1.05k·Pc·d

Tc—施工扭矩(N·m)；

k—高强度螺栓连接副的扭矩系数的平均值；

Pc—高强度螺栓施工预拉力(kN)，见表1；

d—高强度螺栓螺杆直径(mm)；

表1 高强度螺栓施工预拉力Pc (kN)

高强度螺栓施工前所用的扭矩扳手，在使用前必须校正，其扭矩误差不得大于±5% ，合格后方准使用。校正用的扭矩扳手，其扭矩误差不得大于±3% 。

高强螺栓的形状、连接构造与普通螺栓基本相同，两者的主要区别是：普通螺栓连接依靠杆身承压和抗剪来传递剪力，在扭紧螺帽时螺栓产生的预拉力很小，其影响不予考虑；高强螺栓连接的工作原理是有意给螺栓施加很大的预拉力，使被连接件接触面之间产生挤压力，因而垂直于螺杆方向有很大摩擦力，依靠这种摩擦力来传递连接剪力。高强螺栓的预拉力是通过扭紧螺帽实现的，普通高强螺栓一般采用扭矩法、转角法。扭剪型高强螺栓则采用扭断螺栓尾部以控制预拉力。

高强螺栓连接的螺栓采用10．9S级或8．8S级优质合金结构钢并经过热处理制作而成，高强度螺栓孔应采用钻成孔。摩擦型连接的高强度螺栓的孔径比螺栓公称直径d大1．5～2．0mm；承压型连接的高强度螺栓的孔径比螺栓公称直径d大1．0～1．5mm。