第３１卷第３４期Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．３４
企业技术开发企DEVELOPMENT 业技术开发TECHNOLOGICAL OF ENTERPRISE
２０１２年１２月
年１２月２０１２Ｄｅｃ．２０１２
螺栓加工过程中的质量控制
蒙秉嵩
（贵阳学院机械工程学院，贵州贵阳550005）
摘
要：文章介绍了螺栓的冷镦成形和冷镦钢的国家标准，分析螺栓各加工工序中易产生的质量问题，给出各工序的质
提出用公差带控制的新思路。量控制措施，
关键词：螺栓；热处理；冷镦成形；标准；质量控制中图分类号：TG376
文献标识码：A
文章编号：（2012）1006-893734-0106-02
Quality control in the bolt manufacturing process
ＭＥＮＧＢｉｎｇ－ｓｏｎｇ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，）ＧｕｉｙａｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，Ｇｕｉｙａｎｇ，Ｇｕｉｚｈｏｕ５５０００５，Ｃｈｉｎａ
Abstract:ＴｈｅｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｃｏｌｄｆｏｒｇｉｎｇｆｏｒｆｏｒｍｉｎｇｏｆｂｏｌｔａｎｄＣｏｌｄｈｅａｄｉｎｇｓｔｅｅｌＧＢ，ａｎａｌｙｚｅｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｑｕａｌｉｔｙｐｒｏｂｌｅｍｉｎｔｈｅｂｏｌｔｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄｐｒｏｐｏｓｅｓｍｅａｓｕｒｅｓｆｏｒｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌｏｆｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ａｎｅｗｖｉｅｗｏｆｔｏｌｅｒａｎｃｅｚｏｎｅｃｏｎｔｒｏｌｗａｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Keywords ：ｂｏｌｔ；ｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｃｏｌｄｆｏｒｇｉｎｇ；ｓｔａｎｄａｒｄ；ｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌ
高强度通常的加工工艺为：热轧盘条—冷拨—检验—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—（镀锌）检验。在实际生产过程中，常存在名种质量问题，且有些质量缺陷是不能返工补救的，这将增加成本、影响效率。探讨螺栓加工过程中的质量控制方法是必要的。
工厂通常在油压机上试验，变形速度与实际冷镦略有差若在摩擦压力机上试验，结果会更接近实际。把好原别。
料质量关，是提高螺栓质量的重要一环。
2球化（软化）退火
通常认为粗大片状珠光体不利于冷镦成形，而细小
1冷镦钢原料检验
目前，钢厂生产的冷镦钢绝大多数参照标准GB/T6478-
的球状珠光体可显著地提高钢材塑性变形的能力。在冷镦前进行球化（软化）退火，获得均匀细致的球化体组织，使钢材具有最佳的塑性和较低的硬度，以利于冷镦成形。退火加热温度多选择在该钢材临界点上下保温。要保证获得球化体组织，温度控制的准确性是关键。常用的35和ML35钢软化退火温度一般为710～735℃，温度太高会产生三次渗碳体沿晶界析出，造成冷镦开裂。若加强退火后，布氏硬度测量和金相组织检验是提高质量的重要措施。实际生产中，该工序对材料的冷镦性影响最大，对淬火后裂纹产生也有直接关系。
《冷镦和冷挤压用钢》、《优质碳素结2001GB/T699-1999及日本JISG3507-1991《冷镦钢用碳素钢盘条》生构钢》
产。螺栓厂购买钢材应成批进货，保证每批由同一炉号、同一牌号、同一规格和同一热处理炉次的钢材组成。但螺栓厂购进原料后，仍然需要按进货批次进行必要的检验，在GB/T6478-2001中，表8有10个检验项目[1]，但螺栓厂通常只抽查几个项目，以冷顶锻试验为例，冷顶锻试验是在室温下检验金属承受规定程度顶锻变形能力，并显示其缺陷的一种试验方法，试样顶锻后主要缺陷包括裂纹、裂缝、折叠等。按照试样冷顶锻后与冷顶锻前的高较高级和普通级。当钢材表面存度之比不同分为高级、
在折叠、裂纹、划痕、夹杂、夹层等缺陷时。会导致的顶锻开裂。有时皮下气泡、皮下夹杂等钢材皮下缺陷也会导致的顶锻开裂，所以冷顶锻试验具有综合检验的功效。
收稿日期：2012-09-28作者简介：蒙秉嵩（1963—），男，贵州独山县人，硕士研究生，副教授，
主要研究方向：金属加工及模具设计。
3机械除鳞—酸洗—冷拨
机械除鳞效率高，多用于低强度螺栓，高强度螺栓
多用机械除鳞加酸洗的方式。拉拔模易产生不均匀磨损，应经常检查。改制原材料尺寸的冷拔工序，影响质量的因素主要有拉拔道次、减面率、润滑、拉丝模单边磨损等，若模具内孔变形，会造成钢丝的圆度超差。拉拔道次分配不合理，易产生内应力。在冷镦过程中钢丝横截面应力不均匀会影响冷镦合格率。本工序应重点控制钢丝直径和圆度。
第３１卷第３４期
蒙秉嵩：螺栓加工过程中的质量控制107
4
4.1
冷镦成形和螺纹加工
冷镦成形
通常，冷锻成形和螺纹加工都是在同一台多工位冷
所以该工序可通过加强对螺纹的实时控制来提高质量。
切料
镦机上进行。以四工位冷镦机为例，如图1所示，螺栓冷镦成形包含切料、预镦、终镦和图2所示的切边缩径几个工位。当加工GB5780-5786六角头螺栓时，所用冷镦模具如常用的JB/T4209.11-涉及标准JB/T4209.1-13-1996系列。
1996冷镦六角头螺栓模具标准杆凹模B 型、JB/T4209.4-1996冷镦六角头螺栓模具初镦凹模和JB/T4209.3-1996冷镦六角头螺栓模具切边冲头等[2]。JB/T4213-1996紧固件冷镦模具，技术条件中规定模具模孔用光滑极限量规、内径千分表或气动量仪中的任意一种量具检验。模具表面粗糙度采用“表面粗糙度比较样块”或相应测试仪器检查[3]。模具材料通常模芯用YG20C ，模套用5CrNiMo 或60Si2Mn 。硬质合金模具的工作表面粗糙度不应大于冷镦成型的精度主要受冷拨盘条钢丝的圆度、Ra=0.2um 。
成型方法的选择、工步安排，冷镦机的结构特点和模具精度等有关。在实际生产中，模具精度是靠研磨技工（用冷锻成形手工的方式）来保证尺寸精度和表面粗糙度。中冲头和凹模的定位精度依靠机床主滑块导轨和工艺部件的结构来保证。冷镦工可调整限位开关来调节切料长度，对冷镦机的镦锻力进行控制调节初镦、终镦和切由于切边冲头在加工过程中易磨损和发热，使边缩径。
六角头的对边尺寸超差，或出现啃边。因此，开始试镦时应使六角头对边尺寸处于公差带下限，保证在一定时间内，对边尺寸都处在公差带范围内。缩径尺寸也是应重点控制的要素，它对螺纹尺寸影响极大。4.2
螺纹加工
在多工位冷镦机上有一曲柄滑块机构，其上装有两块搓丝板，用于对螺栓的螺纹进行加工，同时通过调节检验用螺纹环规通常分为搓丝板的位置控制螺纹尺寸。
通规和止规。在检测螺纹工件时，通规顺利的旋入工件，而止规旋入工件不超过两扣，则判断该螺纹工件合格。为保证环规合格，定期用螺纹校对规TS 和ZS 对螺纹进行校螺纹环规通规主要控制作用是中径和小径的最大极对。
限尺寸，螺纹环规止规控制作用是中径的最小极限尺寸。实际上螺纹尺寸公差带有一范围，通过调整搓丝板，使实际尺寸中心处于公差带恰当位置，并符合尺寸变动方向，将会延长机床的调整时间间隔。搓丝板加工一定时间后，会发生变动和磨损损坏，经常检查搓丝板好坏并实际生产中，冷及时更换，也是降低废品率的有效措施。镦工调整好机床，通过试镦、试搓和检验，符合要求即开始加工，生产中通过抽检来保证质量。由于机床模具等加工过程中的变动，经常会有超差的产品出现。冷镦机生产效率高，一旦不能及时发现，就会使一批产品报废。
图2
螺栓切边缩径图图1螺栓冷镦成形图
终镦预镦
5最终热处理
目前，大批量生产的螺栓多在带有保护气氛的连续
式热处理生产线上进行，高强度螺栓最终热处理多采用调质。热处理后的质量缺陷主要是脱碳、变形超差、硬度开裂和裂纹。要保证质量，必须对淬火和回火的温不足、
度及时间进行精确控制，上料过程中，螺栓间的相互碰撞，有时会导致螺栓的螺纹损坏形成烂牙。热处理后通当出现变形超差、常要进行硬度和抗拉强度拉伸实验。
开裂和裂纹时，原因可能是由于前面的工序加工中，在当脱碳时，需具体分析原螺栓内部形成的内应力引起。
因，可能有原料的脱碳，也有可能是退火不当，使原材料脱碳层加深，或最终热处理炉气控制不当引起。当出现抗拉强度不足时，应重点检查温度的控制和冷却。
6结语
要有效控制螺栓质量，可从冷镦钢原料冷顶锻试验，
退火处理后硬度测量、金相组织检验、拉拔后钢丝直径和圆度、冷镦成形模具的研磨、切边缩径尺寸和螺纹搓丝等方面应加强控制。合理调整机床，利用公差带特点同时延长时间间隔提高质量降低废品率也是有效措施。应根据材料和螺栓的强度要求，制订合理的热处理工艺，加强各工序间的检验，规范生产操作过程。
参考文献：
冷镦和冷挤压用钢[S].[1]GB/T6478-2001，
冷镦六角头螺栓模具切边冲头[S].[2]JB/T4209.3-1996，
紧固件冷镦模具技术条件[S].[3]JB/T4213—1996，
机械工业出版社，[4]王运炎. 机械工程材料[M].北京：2007.
第３１卷第３４期Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．３４
企业技术开发企DEVELOPMENT 业技术开发TECHNOLOGICAL OF ENTERPRISE
２０１２年１２月
年１２月２０１２Ｄｅｃ．２０１２
螺栓加工过程中的质量控制
蒙秉嵩
（贵阳学院机械工程学院，贵州贵阳550005）
摘
要：文章介绍了螺栓的冷镦成形和冷镦钢的国家标准，分析螺栓各加工工序中易产生的质量问题，给出各工序的质
提出用公差带控制的新思路。量控制措施，
关键词：螺栓；热处理；冷镦成形；标准；质量控制中图分类号：TG376
文献标识码：A
文章编号：（2012）1006-893734-0106-02
Quality control in the bolt manufacturing process
ＭＥＮＧＢｉｎｇ－ｓｏｎｇ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，）ＧｕｉｙａｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，Ｇｕｉｙａｎｇ，Ｇｕｉｚｈｏｕ５５０００５，Ｃｈｉｎａ
Abstract:ＴｈｅｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｃｏｌｄｆｏｒｇｉｎｇｆｏｒｆｏｒｍｉｎｇｏｆｂｏｌｔａｎｄＣｏｌｄｈｅａｄｉｎｇｓｔｅｅｌＧＢ，ａｎａｌｙｚｅｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｑｕａｌｉｔｙｐｒｏｂｌｅｍｉｎｔｈｅｂｏｌｔｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄｐｒｏｐｏｓｅｓｍｅａｓｕｒｅｓｆｏｒｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌｏｆｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ａｎｅｗｖｉｅｗｏｆｔｏｌｅｒａｎｃｅｚｏｎｅｃｏｎｔｒｏｌｗａｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Keywords ：ｂｏｌｔ；ｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｃｏｌｄｆｏｒｇｉｎｇ；ｓｔａｎｄａｒｄ；ｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌ
高强度通常的加工工艺为：热轧盘条—冷拨—检验—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—（镀锌）检验。在实际生产过程中，常存在名种质量问题，且有些质量缺陷是不能返工补救的，这将增加成本、影响效率。探讨螺栓加工过程中的质量控制方法是必要的。
工厂通常在油压机上试验，变形速度与实际冷镦略有差若在摩擦压力机上试验，结果会更接近实际。把好原别。
料质量关，是提高螺栓质量的重要一环。
2球化（软化）退火
通常认为粗大片状珠光体不利于冷镦成形，而细小
1冷镦钢原料检验
目前，钢厂生产的冷镦钢绝大多数参照标准GB/T6478-
的球状珠光体可显著地提高钢材塑性变形的能力。在冷镦前进行球化（软化）退火，获得均匀细致的球化体组织，使钢材具有最佳的塑性和较低的硬度，以利于冷镦成形。退火加热温度多选择在该钢材临界点上下保温。要保证获得球化体组织，温度控制的准确性是关键。常用的35和ML35钢软化退火温度一般为710～735℃，温度太高会产生三次渗碳体沿晶界析出，造成冷镦开裂。若加强退火后，布氏硬度测量和金相组织检验是提高质量的重要措施。实际生产中，该工序对材料的冷镦性影响最大，对淬火后裂纹产生也有直接关系。
《冷镦和冷挤压用钢》、《优质碳素结2001GB/T699-1999及日本JISG3507-1991《冷镦钢用碳素钢盘条》生构钢》
产。螺栓厂购买钢材应成批进货，保证每批由同一炉号、同一牌号、同一规格和同一热处理炉次的钢材组成。但螺栓厂购进原料后，仍然需要按进货批次进行必要的检验，在GB/T6478-2001中，表8有10个检验项目[1]，但螺栓厂通常只抽查几个项目，以冷顶锻试验为例，冷顶锻试验是在室温下检验金属承受规定程度顶锻变形能力，并显示其缺陷的一种试验方法，试样顶锻后主要缺陷包括裂纹、裂缝、折叠等。按照试样冷顶锻后与冷顶锻前的高较高级和普通级。当钢材表面存度之比不同分为高级、
在折叠、裂纹、划痕、夹杂、夹层等缺陷时。会导致的顶锻开裂。有时皮下气泡、皮下夹杂等钢材皮下缺陷也会导致的顶锻开裂，所以冷顶锻试验具有综合检验的功效。
收稿日期：2012-09-28作者简介：蒙秉嵩（1963—），男，贵州独山县人，硕士研究生，副教授，
主要研究方向：金属加工及模具设计。
3机械除鳞—酸洗—冷拨
机械除鳞效率高，多用于低强度螺栓，高强度螺栓
多用机械除鳞加酸洗的方式。拉拔模易产生不均匀磨损，应经常检查。改制原材料尺寸的冷拔工序，影响质量的因素主要有拉拔道次、减面率、润滑、拉丝模单边磨损等，若模具内孔变形，会造成钢丝的圆度超差。拉拔道次分配不合理，易产生内应力。在冷镦过程中钢丝横截面应力不均匀会影响冷镦合格率。本工序应重点控制钢丝直径和圆度。
第３１卷第３４期
蒙秉嵩：螺栓加工过程中的质量控制107
4
4.1
冷镦成形和螺纹加工
冷镦成形
通常，冷锻成形和螺纹加工都是在同一台多工位冷
所以该工序可通过加强对螺纹的实时控制来提高质量。
切料
镦机上进行。以四工位冷镦机为例，如图1所示，螺栓冷镦成形包含切料、预镦、终镦和图2所示的切边缩径几个工位。当加工GB5780-5786六角头螺栓时，所用冷镦模具如常用的JB/T4209.11-涉及标准JB/T4209.1-13-1996系列。
1996冷镦六角头螺栓模具标准杆凹模B 型、JB/T4209.4-1996冷镦六角头螺栓模具初镦凹模和JB/T4209.3-1996冷镦六角头螺栓模具切边冲头等[2]。JB/T4213-1996紧固件冷镦模具，技术条件中规定模具模孔用光滑极限量规、内径千分表或气动量仪中的任意一种量具检验。模具表面粗糙度采用“表面粗糙度比较样块”或相应测试仪器检查[3]。模具材料通常模芯用YG20C ，模套用5CrNiMo 或60Si2Mn 。硬质合金模具的工作表面粗糙度不应大于冷镦成型的精度主要受冷拨盘条钢丝的圆度、Ra=0.2um 。
成型方法的选择、工步安排，冷镦机的结构特点和模具精度等有关。在实际生产中，模具精度是靠研磨技工（用冷锻成形手工的方式）来保证尺寸精度和表面粗糙度。中冲头和凹模的定位精度依靠机床主滑块导轨和工艺部件的结构来保证。冷镦工可调整限位开关来调节切料长度，对冷镦机的镦锻力进行控制调节初镦、终镦和切由于切边冲头在加工过程中易磨损和发热，使边缩径。
六角头的对边尺寸超差，或出现啃边。因此，开始试镦时应使六角头对边尺寸处于公差带下限，保证在一定时间内，对边尺寸都处在公差带范围内。缩径尺寸也是应重点控制的要素，它对螺纹尺寸影响极大。4.2
螺纹加工
在多工位冷镦机上有一曲柄滑块机构，其上装有两块搓丝板，用于对螺栓的螺纹进行加工，同时通过调节检验用螺纹环规通常分为搓丝板的位置控制螺纹尺寸。
通规和止规。在检测螺纹工件时，通规顺利的旋入工件，而止规旋入工件不超过两扣，则判断该螺纹工件合格。为保证环规合格，定期用螺纹校对规TS 和ZS 对螺纹进行校螺纹环规通规主要控制作用是中径和小径的最大极对。
限尺寸，螺纹环规止规控制作用是中径的最小极限尺寸。实际上螺纹尺寸公差带有一范围，通过调整搓丝板，使实际尺寸中心处于公差带恰当位置，并符合尺寸变动方向，将会延长机床的调整时间间隔。搓丝板加工一定时间后，会发生变动和磨损损坏，经常检查搓丝板好坏并实际生产中，冷及时更换，也是降低废品率的有效措施。镦工调整好机床，通过试镦、试搓和检验，符合要求即开始加工，生产中通过抽检来保证质量。由于机床模具等加工过程中的变动，经常会有超差的产品出现。冷镦机生产效率高，一旦不能及时发现，就会使一批产品报废。
图2
螺栓切边缩径图图1螺栓冷镦成形图
终镦预镦
5最终热处理
目前，大批量生产的螺栓多在带有保护气氛的连续
式热处理生产线上进行，高强度螺栓最终热处理多采用调质。热处理后的质量缺陷主要是脱碳、变形超差、硬度开裂和裂纹。要保证质量，必须对淬火和回火的温不足、
度及时间进行精确控制，上料过程中，螺栓间的相互碰撞，有时会导致螺栓的螺纹损坏形成烂牙。热处理后通当出现变形超差、常要进行硬度和抗拉强度拉伸实验。
开裂和裂纹时，原因可能是由于前面的工序加工中，在当脱碳时，需具体分析原螺栓内部形成的内应力引起。
因，可能有原料的脱碳，也有可能是退火不当，使原材料脱碳层加深，或最终热处理炉气控制不当引起。当出现抗拉强度不足时，应重点检查温度的控制和冷却。
6结语
要有效控制螺栓质量，可从冷镦钢原料冷顶锻试验，
退火处理后硬度测量、金相组织检验、拉拔后钢丝直径和圆度、冷镦成形模具的研磨、切边缩径尺寸和螺纹搓丝等方面应加强控制。合理调整机床，利用公差带特点同时延长时间间隔提高质量降低废品率也是有效措施。应根据材料和螺栓的强度要求，制订合理的热处理工艺，加强各工序间的检验，规范生产操作过程。
参考文献：
冷镦和冷挤压用钢[S].[1]GB/T6478-2001，
冷镦六角头螺栓模具切边冲头[S].[2]JB/T4209.3-1996，
紧固件冷镦模具技术条件[S].[3]JB/T4213—1996，
机械工业出版社，[4]王运炎. 机械工程材料[M].北京：2007.