背景技術:
高強度ファスナー 技術的要件に従って焼入れおよび焼戻し処理が必要です。 熱処理焼入れ焼戻し ファスナーの総合的な機械的性質を向上させ、製品の規定の引張強度と降伏比を満たすことです。熱処理プロセスは、高強度ファスナー、特に内部品質に決定的な影響を及ぼします。焼入れ焼戻し熱処理プロセスでは、通常、炉外から酸化性ガスが導入されます。この酸化性ガスはボルトと反応し、ボルトの表面で脱炭を引き起こします。表面と内部の構造が異なるため、膨張係数が異なります。焼入れ中に表面に亀裂が発生し、製品の品質が低下する可能性があります。従来の熱処理プロセスでは、ボルトを焼入れ炉に直接入れて高温で焼入れします。焼入れ焼戻しプロセスでは、焼入れ硬さ不足、焼入れ硬さの不均一、焼入れ変形過多、焼割れなどの問題が発生しやすくなります。そのため、従来の熱処理プロセスを改善する必要があります。
技術的な実装要素:
既存技術の欠点を解決するために、本発明の目的は、焼入れ効果が向上し、製品品質が向上し、製品の耐用年数が延長されたボルトの熱処理プロセスを提供することである。
上記目的を達成するために、本発明は以下の技術的解決手段を採用する。
ボルトの熱処理プロセスには次のステップが含まれます。
S1. 脱リン処理
S2. 前処理：製品を予熱炉に入れ、高温窒素ガスを予熱炉内に連続的に注入する。2.5～3時間予熱した後、取り出して浸炭炉に入れ、浸炭処理を行う。
S3. 焼入れ：製品を焼入れ炉に入れ、焼入れ炉内に窒素を連続的に注入する。30～40分間窒素を注入した後、焼入れ炉の温度を460～500℃までゆっくりと上昇させ、15～20分間保持してから、第一段階の焼入れ処理に進む。焼入れ炉の温度を550～700℃までゆっくりと上昇させ、20～35分間保持してから、第二段階の焼入れ処理に進む。焼入れ炉の温度を750～850℃までゆっくりと上昇させ、30～45分間保持してから、第三段階の焼入れ処理に進む。
S4. 油冷却：焼入れ製品を取り出し、第1焼入れ油タンクに入れて油冷却し、15分ごとに攪拌しながら20～30分間保持する。取り出した後、第2焼入れ油タンクに入れて油冷却し、製品温度が100℃に下がるまで15分ごとに攪拌する。
S5. 油の除去：冷却した製品を取り出し、35～45分間放置し、冷風で製品表面の焼入れ油を吹き飛ばします。
S6. 焼戻し：脱脂処理した製品を焼戻し炉に入れ、焼戻し温度を110～180℃、焼戻し時間を1.5～3時間に調整します。第一段階の焼戻し処理を行います。その後、温度を370～410℃に上げ、3～6時間焼戻しを行い、第二段階の焼戻し処理を行います。焼戻し処理後、製品を室温まで空冷します。
好ましくは、上記ステップ s1 において、洗浄溶液は、質量比で以下の成分から構成される：酢酸ブチル 20~36 部、ポリグリコール酸 10~13 部、アミノ酢酸 16~20 部、エチルアクリレート 13~22 部、オレイン酸トリエタノールアミン塩 5~9 部、エタノールアミン 3~16 部、および水 18~26 部。これにより、製品表面の油汚れを効果的に除去し、焼入れ効果に影響を与えないようにすることができる。
さらに好ましくは、前記脱リン槽には、濃度２．２〜６．５ｇ／ｌの水酸化カリウム溶液、または濃度２．８〜６．９ｇ／ｌの水酸化ナトリウム溶液が選択される脱リン溶液が備えられる。
さらに好ましくは、前記ステップs2において、予熱炉に導入される高温窒素ガスは、ステップs3の焼入れ炉に導入される窒素ガスであり、流量は2.5～3.5l/hである。製品を予熱することにより、製品表面の洗浄液を乾燥させることができ、焼入れ炉内の急激な温度上昇による製品品質への影響を回避することができる。
さらに好ましくは、上記ステップ s3 において、窒素の流量は 4〜5 l/h であり、これにより、予熱炉から空気を除去し、酸素と製品との間の酸化反応を回避し、ねじ留め具の破損を引き起こし、製品の耐用年数を短縮する可能性がある脱炭を回避することができる。
具体的には、上記ステップs3において、460～500℃までの加熱期間中の焼入れ炉の加熱速度は30～40℃/分、550～700℃までの加熱期間中の加熱速度は50～60℃/分、750～850℃までの加熱期間中の加熱速度は70～90℃/分である。段階加熱焼入れ処理により、製品の焼入れ効果が向上し、製品の品質が向上する。
好ましくは、ステップＳ４において、第１焼入れ油タンク内の焼入れ油の温度は２５０〜３００℃であり、第２焼入れ油タンク内の焼入れ油の温度は５０〜７０℃である。
さらに好ましくは、上記ステップＳ５において、冷気の温度は３０〜３５℃であり、風速は２０〜２５ｍ／秒である。
本発明の利点は、ボルトの熱処理工程が簡単で、操作が容易であり、良好な焼入れ効果を有することである。製品を予熱することにより、表面の洗浄液を乾燥させることができ、焼入れ炉内の急激な温度上昇が製品の品質に影響を与えることを回避できる。予熱炉で使用する高温窒素は焼入れ炉から供給されるため、予熱炉内の加熱装置が不要になり、エネルギー消費を節約し、生産コストを削減できる。予熱炉と焼入れ炉に窒素を注入することで、炉内の空気を除去し、酸素と製品との酸化反応を回避し、脱炭を回避してねじ締結部の破損を防ぎ、製品の寿命を延ばすことができる。段階加熱焼入れ処理により、製品の焼入れ効果を高め、品質を向上させることができる。段階油冷処理により、高温の製品の品質を損なうことなく効果的に冷却することができる。
具体的な実施方法
以下、具体的な実施形態と併せて本発明を具体的に紹介する。
例1
ボルトの熱処理プロセスには次のステップが含まれます。
S1. 脱リン処理
洗浄液は、質量比で以下の成分からなる：酢酸ブチル20部、ポリグリコール酸10部、アミノ酢酸16部、アクリル酸エチル13部、オレイン酸トリエタノールアミン塩5部、エタノールアミン3部、水18部。脱リン槽には、濃度2.2g/lの水酸化カリウム溶液を使用した脱リン溶液が備えられている。
S2. 前処理：製品を予熱炉に入れ、高温窒素ガスを予熱炉内に連続的に注入する。2.5時間予熱した後、取り出して浸炭炉に入れ、浸炭処理を行う。
S3. 焼入れ：製品を焼入れ炉に入れ、焼入れ炉内に窒素ガスを連続的に注入する。窒素ガスの流量は4l/hで、窒素ガスを30分間注入した後、焼入れ炉の温度を30℃/分の加熱速度で460℃までゆっくりと上昇させ、15分間保持してから第一段階の焼入れ処理に進む。焼入れ炉の温度を50℃/分の加熱速度で550℃までゆっくりと上昇させ、20分間保持してから第二段階の焼入れ処理に進む。焼入れ炉の温度を70℃/分の加熱速度で750℃までゆっくりと上昇させ、30分間保持してから第三段階の焼入れ処理に進む。
S4. 油冷：焼入れ製品を取り出し、第一焼入れ油槽に移し、油冷する。焼入れ油の温度は250℃とし、15分ごとに攪拌しながら20分間冷却する。取り出し後、第二焼入れ油槽に移し、焼入れ油の温度を50℃に保ったまま、15分ごとに攪拌しながら製品温度が100℃まで下がるまで油冷する。
S5. 油除去：冷却した製品を取り出し、35分間放置した後、製品表面の焼入れ油を30℃、風速20m/sの冷風で吹き飛ばします。
S6. 焼戻し：脱脂処理した製品を焼戻し炉に入れ、焼戻し温度を110℃、焼戻し時間を1.5時間に調整し、第一段階の焼戻し処理を行います。その後、温度を370℃に上昇させ、3時間焼戻しを行い、第二段階の焼戻し処理を行います。焼戻し処理後、製品を室温まで空冷します。
本実施形態のステップＳ２で予熱炉に導入される高温窒素ガスは、ステップＳ３の焼入れ炉からの窒素ガスであり、高温窒素ガスの流量は２．５ｌ／ｈである。
例2
この実施形態におけるプロセスステップは、以下のステップを含む特定のプロセス条件を除いて、実施例１におけるプロセスステップと同じである。
S1. 脱リン処理：製品を洗浄機に入れ、製品が完全に浸るまで洗浄液を注ぎます。洗浄温度を50℃に調整し、15分ごとに攪拌します。3時間洗浄した後、製品を取り出し、脱リン処理槽に入れて脱リン処理を行います。
洗浄液は、質量比で以下の成分からなる：酢酸ブチル36部、ポリグリコール酸13部、アミノ酢酸20部、アクリル酸エチル22部、オレイン酸トリエタノールアミン塩9部、エタノールアミン16部、水26部。脱リン槽には脱リン溶液が備えられており、脱リン溶液としては、濃度6.5g/lの水酸化カリウム溶液または濃度6.9g/lの水酸化ナトリウム溶液が選択される。
S2. 前処理：製品を予熱炉に入れ、高温窒素ガスを予熱炉内に連続的に注入する。3時間予熱した後、取り出して浸炭炉に入れ、浸炭処理を行う。
S3. 焼入れ：製品を焼入れ炉に入れ、焼入れ炉内に窒素ガスを連続的に注入する。窒素ガスの流量は5l/hとし、窒素ガスを40分間注入した後、加熱速度40℃/分で焼入れ炉の温度を500℃までゆっくりと上昇させ、20分間保持してから第一段階の焼入れ処理に進む。焼入れ炉の温度を60℃/分でゆっくりと上昇させ、35分間保持してから第二段階の焼入れ処理に進む。焼入れ炉の温度を90℃/分でゆっくりと850℃まで上昇させ、45分間保持してから第三段階の焼入れ処理に進む。
S4. 油冷：焼入れ製品を取り出し、第一焼入れ油槽に移し、油冷する。焼入れ油の温度は300℃とし、15分ごとに攪拌しながら30分間冷却する。取り出し後、第二焼入れ油槽に移し、焼入れ油の温度を70℃に保ったまま、15分ごとに攪拌しながら製品温度が100℃まで下がるまで油冷する。
S5. 油除去：冷却した製品を取り出し、45分間放置した後、製品表面の焼入れ油を35℃、風速25m/sの冷風で吹き飛ばします。
S6. 焼戻し：脱脂処理した製品を焼戻し炉に入れ、焼戻し温度を180℃、焼戻し時間を3時間に調整し、第一段階の焼戻し処理を行います。その後、温度を410℃に上昇させ、6時間焼戻しを行い、第二段階の焼戻し処理を行います。焼戻し処理後、製品を室温まで空冷します。
本実施形態のステップＳ２で予熱炉に導入される高温窒素ガスは、ステップＳ３の焼入れ炉からの窒素ガスであり、高温窒素ガスの流量は３．５ｌ／ｈである。
例3
この実施形態におけるプロセスステップは、以下のステップを含む特定のプロセス条件を除いて、実施例１におけるプロセスステップと同じである。
S1. 脱リン処理
洗浄液は、質量比で以下の成分からなる：酢酸ブチル28部、ポリグリコール酸12部、アミノ酢酸18部、アクリル酸エチル18部、オレイン酸トリエタノールアミン塩7部、エタノールアミン10部、水22部。脱リン槽には、濃度4.5g/lの水酸化ナトリウム溶液として選択された脱リン溶液が備えられている。
S2. 前処理：製品を予熱炉に入れ、高温窒素ガスを予熱炉内に連続的に注入する。2.7時間予熱した後、取り出して浸炭炉に入れ、浸炭処理を行う。
S3. 焼入れ：製品を焼入れ炉に入れ、焼入れ炉内に窒素ガスを連続的に注入する。窒素ガスの流量は4.5l/hで、窒素ガスを35分間注入した後、焼入れ炉の温度を35℃/分の加熱速度で480℃までゆっくりと上昇させ、18分間保持してから第一段階の焼入れ処理に進む。焼入れ炉の温度を55℃/分の加熱速度で575℃までゆっくりと上昇させ、27分間保持してから第二段階の焼入れ処理に進む。焼入れ炉の温度を80℃/分の加熱速度で800℃までゆっくりと上昇させ、38分間保持してから第三段階の焼入れ処理に進む。
S4. 油冷：焼入れ製品を取り出し、第一焼入れ油槽に移し、油冷する。焼入れ油の温度は275℃とし、15分ごとに攪拌しながら25分間冷却する。取り出し後、第二焼入れ油槽に移し、焼入れ油の温度を60℃に保ったまま、15分ごとに攪拌しながら製品温度が100℃まで下がるまで油冷する。
S5. 油除去：冷却した製品を取り出し、40分間放置した後、製品表面の焼入れ油を33℃、風速22m/sの冷風で吹き飛ばします。
S6. 焼戻し：脱脂処理した製品を焼戻し炉に入れ、焼戻し温度を145℃、焼戻し時間を2.2時間に調整し、第一段階の焼戻し処理を行います。その後、温度を390℃に上昇させ、4.5時間焼戻しを行い、第二段階の焼戻し処理を行います。焼戻し処理後、製品を室温まで空冷します。
本実施形態のステップ s2 で予熱炉に導入される高温窒素は、ステップ s3 の焼入れ炉内の窒素であり、流量は 3 l/h である。
機械性能試験
試験結果によれば、本発明の熱処理工程により処理されたボルトの強度レベルは１０．５以上であり、品質要件を満たしていることがわかる。
本発明のボルトの熱処理工程は、操作が簡単で、焼入れ効果も良好である。製品を予熱することにより、製品表面の洗浄液を乾燥させることができ、焼入れ炉内の急激な温度上昇による製品品質への影響を回避することができる。予熱炉で使用する高温窒素は焼入れ炉から供給されるため、予熱炉内の加熱装置が不要になり、エネルギー消費を節約し、生産コストを削減することができる。予熱炉と焼入れ炉に窒素を注入することで、炉内の空気を除去し、酸素と製品との酸化反応を回避し、脱炭を回避してねじ締結部の破損を防ぎ、製品の寿命を延ばすことができる。段階加熱焼入れ処理は、製品の焼入れ効果を高め、品質を向上させることができる。段階油冷処理は、高温の製品の品質を損なうことなく効果的に冷却することができる。
本明細書の記載において、「一実施形態」、「いくつかの実施形態」、「実施例」、「具体例」または「いくつかの例」などの用語は、当該実施形態または実施例に関連して記載された特定の特徴、構造、材料、または特性が、本発明の少なくとも一つの実施形態または実施例に含まれることを意味する。本明細書において、上記用語の模式的な表現は、必ずしも同一の実施形態または実施例を指すものではない。また、記載された特定の特徴、構造、材料、または特性は、任意の一つ以上の実施形態または実施例において、適宜組み合わせることができる。
上記は、本発明の基本原理、主な特徴、および利点を示し、説明したものである。当業者は、上記実施形態が本発明を何ら限定するものではなく、等価置換または等価変換によって得られる技術的解決策も本発明の保護範囲に含まれることを理解すべきである。
投稿日時: 2023年4月4日