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汽车紧固件生产工艺及表面处理的方式


1.高强度螺纹紧固件产品流程

      
高强度螺纹紧固件生产的工艺过程为原材料改制冷镦成形螺纹加工(滚丝或者搓丝)热处理表面处理分选包装,10.9级以上一般采用热处理后滚丝工艺。

    2.
汽车紧固件材料

      
高强度螺栓常用的钢材牌号为8.8级螺栓用35钢、45钢、ML35钢;10.9级螺栓用35CrMo;40Cr;12.9级螺栓用35CrMo,42CrMoSCM435

      
汽车标准件用国内材料主要以宝钢公司生产的材料为主,其在国内轿车轮胎、商用车发动机等特种高强度螺栓的用钢市场占有率较高。目前,宝钢公司已成为一汽、东风、上汽等公司特殊标准件用钢的指定厂家。

       10.9
级和12.9级发动机用紧固件进口材料主要来自日本神户、日本新日铁、韩国浦项等公司。进口材料淬透性好、纯净度高,装配稳定。成本约高于国内材料的15%-20%

      
目前,国内高强度螺栓生产质量最好的上海特强公司从原材料(进口)、冷镦工艺、热处理、表面处理全部按照日本合资方的流程生产,其质量稳定,但成本较高。国内规模最大的汽车标准件公司??东风汽标对乘用车用紧固件的材料选用也是以进口材料为主,商用车选用宝钢公司材料。

      
国内紧固件用原材料基本是热轧状态,而像日本等国生产的紧固件用钢基本上是可直接冷镦状态,用户无需预处理,可从环节上降低成本。

      
紧固件失效的常见失效形式有装配拉长、疲劳断裂和延迟断裂。

       3.
冷镦成形和螺纹加工(滚丝或搓丝、攻牙)

      
螺纹紧固件的质量除材料外,成形设备和螺纹加工设备及模具(生产工艺及其装备)是保证其质量的关键因素。尤其是大批量多品种供货状态下,对加工精度要求高的汽车紧固件,如何保证产品的一致性及缺陷的预防是紧固件生产面临的问题之一。

      
被调查公司的冷镦设备和螺纹加工设备,其国产设备约占40%,台湾设备占50%,进口(欧美、日本)设备约占10%;常见缺陷有尺寸和形位公差超差、头部折迭、螺纹流线镦断、齿部皱纹和裂纹等。

       
对于高效、高精度专用机床的引进,国内企业也在调研、探索之中,如上海宜众公司2004年花费1400万元引进一台瑞士Herdbar五工位冷镦机;东风汽车标准件公司引进意大利SACMA公司的冷成形设备;上汽标公司引进美国G.I公司的在线涡流分选仪等。

        目前,国内紧固件厂限于资金或其他原因,较多采用国产设备和台湾设备来生产汽车用紧固件,对于保证大规模生产高端紧固件产品的尺寸公差和形位公差,应该加大在线监控手段和模具制作水平。消除生产中的不合格品,从而保证主机厂、整车厂的装配质量。

4.热处理

      
热处理调质是为了提高紧固件的综合力学性能,满足产品规定的抗拉强度值和屈强比。调质热处理工艺对原材料、炉温控制、炉内气氛控制、淬火介质等都有严格的要求。主要控制缺陷有材料的心部碳偏析、材料及退火过程中的表面脱碳、冷镦裂纹、调质中的淬火开裂和变形。

      
热处理工艺:上料清洗加热淬火清洗回火着色下线。

       
被调查的紧固件企业80%左右有热处理设备,且采用台湾热处理工艺线居多;工艺线设备为连续式网带炉,带气氛保护,并由计算机控制气氛、温度和工艺参数。

       
存在的问题有淬火介质缺少冷却性能测定、碳势控制不稳定、炉温效验周期过长等容易引起热处理缺陷的环节。 

 5.
表面处理

      
汽车紧固件表面处理主要有以下方式。a.非电解镀层为热浸镀、渗镀、机械镀、达克罗(Dacro)烧结膜等。b.电解镀层为镀锌、锌镍合金、锌铁合金等。c.磷化处理。d.发黑处理等。

      
主要缺陷是电镀和磷化过程中吸收氢而产生氢脆。被调查的国内企业对于表面保护的认识还处在仅用盐雾试验来作评价依据的水平,对于高强度螺栓而言,表面摩擦因数的控制是一个非常关键的环节。所有工艺装配参数都是基于所规定的摩擦因数范围开发,主要汽车公司对摩擦因数的规定见表2

      
被调查的表面处理厂均按照不同摩擦因数配用不同的钝化工艺和润滑剂,溶剂都是直接进口。但对于达到工艺要求的摩擦因数的调整和检测则缺少必要的手段和仪器。 

 6.
分选、包装和产品可追溯性

      
被调查的紧固件厂在表面处理后采用的分选方式主要有人工挑选、涡流分选、光学传感尺寸及轮廓分选。分选过程主要是挑出带有明显缺陷的不良产品,如淬火裂纹、表面脱碳(涡流分选)、尺寸变形等。   

      
在重要的紧固零件生产中,部分厂家采用进口分选仪器,这些厂家对于重要紧固件的生产基本上能做到100%检验。

      
包装和运输主要是预防紧固件发生破损、散落及外界环境的侵蚀等。

      
产品可追溯性主要是对于不同批次的产品能够追溯到生产班次、材料批号、热处理状况等所有工艺流程。被调查的紧固件厂,对产品流转卡的实施和管理正在逐步按照主机厂要求推进,从材料的进厂、改制到成形、热处理和表面处理等环节基本上.建立了控制体系,但也发现有部分厂家流于形式、应付检查等现象。

      
对于国内的紧固件厂家,加强重要零件尤其是高强度螺纹紧固件的过程检测和在线分选能力,排除一些人为干扰因素,对保证供货质量有很大的作用

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