紧固件原材料表面氧化铁皮处理工艺

摘要

本发明公开了一种紧固件原材料表面氧化铁皮处理工艺，采用通过式抛丸机对紧固件原材料表面进行抛丸去除氧化铁皮；对经过抛丸处理的紧固件原材料表面进行喷淋；在皂化池中对喷淋后的紧固件原材料表面涂敷润滑层，将过饱和脂肪酸、氢氧化钠、石灰、清水按照2：1：10：600放入皂化池中搅拌均匀，配制成皂化液，过饱和脂肪酸、氢氧化钠易溶于水。经过本发明的处理工艺，钢材表面抛丸清理质量可达到国家标准化组织发布的ISO8501‑1标准中的Sa2.5标准的很彻底清理级；同时本处理工艺不会对原材料的机械性能指标造成任何不良影响，同时也减少了环境污染。

说明书

技术领域

本发明涉及一种紧固件原材料表面氧化铁皮处理工艺。

背景技术

经热轧或热处理后的钢材都有一层氧化铁皮覆盖在钢材表面。氧化铁皮的存在，一方面影响润滑效果，另一方面，在冷拨时，由于氧化铁皮硬度较大，易造成划道等表面缺陷，同时也会使拉拨力增加，使模具磨损加剧，造成拨制困难，达不到冷拨钢材光洁表面的要求。所以钢材在冷拨前必须将其表面氧化铁皮清理干净，氧化铁皮成份主要为三氧化二铁和四氧化三铁。

在紧固件传统工艺生产中，第一道生产工艺原材料除氧化铁皮工艺常用有以下两种生产工艺：

一、原材料线材弯曲脱壳的方法，主要是将原材料线材弯曲变形，借拉拨机强大拉力，从而使线材表面的氧化铁皮在线材弯曲变形过程中被剥离，但这种生产工艺只限制在原材直径在20毫米以下的低碳钢原材料，如果原材料直径超过20毫米，原材料为中碳钢或低合金钢时，原材料的屈服强度增加，采用弯曲脱壳的方法，原材料金属纤维在弯曲变形及强拉力作用下，必被破坏或被拉断，从而影响材料的机械性能，所以原材料线材弯曲脱壳的方法在紧固件生产中有一定局限。

二、在紧固件传统工艺生产中，第一道生产工艺原材料除氧化皮工艺都采用酸洗，其酸洗工艺流程为：酸洗—水洗—中和—表面涂敷润滑层，又称为皂化，酸洗是紧固件生产中冷拨钢材生产的关键。

原材料线材用酸洗除氧化铁皮存在有以下几个问题:

(1)由于酸洗过程中，受酸浓度、酸洗液体温度及原材料线材摆放的影响，金属与酸产生化学反映，产生部份氢原子，它渗透到金属的结晶格中去，并使其变形，变形后使氢更向金属内扩散，其中部份氢原子穿过金属并分子化，从酸液中逸出，部份氢原子的分子化在晶格变形产生的“显微空孔”边界上，或金属的夹杂及孔隙中进行，氢在空孔中的压力可达到很大值，使金属内产生了引起氢脆的内应力；

(2)金属在酸液中停放时间过长，在酸溶液作用下，表面逐渐变成粗糙麻面的现象称为过酸洗，过酸洗的原材料其机械性能延伸率明显降低，在拉拨过程中易产生断裂和破碎；

(3)由于原材料线材的摆放或酸洗时间不足，造成材料表面部份氧化铁皮未清理干净，称为欠酸洗，欠酸洗中未清理的氧化铁皮在冷拨过程中，氧化铁皮硬度较大，附在原材料表面隨原材料进入拨丝模内，造成划道等表面缺陷，同时也会使拉拨力增加，使模具磨损加剧；

(4)水的浪费，钢材在经过酸洗后，吊入清洗池内清洗材料表面附的酸液，原材料从清洗池内吊出后再高压水对其进行清洗，在整个水洗过程中对水的浪费较大；

(5)酸洗后废酸处理及清洗液对环境的影响，废酸处理也就是工艺中的中和，它主要是将废酸放入中和池中，再向中和池加入固体烧碱，让废酸与烧碱发生化学反映，生成水和氢气，但废酸中还存在大量硫酸亚铁不能正常反应，同时清洗液中也有大量酸的存在，浓度不大，最后加入烧碱中和反映，但中和后的液虽然达到排放标准，但这样的工业水排放出去后，也会造成土壤板结，硫酸亚铁也隨同时排出，势必因而影响农作物生长，而且酸洗过程中废水中还含有大量的重金属离子，由其超标而造成的对水体的污染，对生物毒害，乃至最终对人类健康的伤害都是不言而喻的；

(6)酸洗过程中酸对设备、人的危害，在酸洗过程中，酸池散发出大量的酸雾，也就是所谓的酸气。酸雾一方面是由酸的挥发；另一方面是酸洗中金属铁与酸发生反映，生成大量氢气，氢气从酸池中逸出，与酸液形成微粒水滴一起被带出来，形成酸雾，由于空气中酸雾的存在，使车间内房屋、设备受到侵蚀而过早损坏，车间内天车由于受酸雾侵蚀，一般使用5-6年不能使用，同时还影响工人身体健康；

(7)由于原材料经酸洗后所产生的氢脆、过酸洗、欠酸洗，对后工序防锈处理要求较高，原材料在皂化过程中，皂化液的配制要求首先将所需的肥皂和动物油，生石灰三者混合均匀，并经过一定时间发酵后，再放入清洗池，加入适量水，由于在配制中加入了动物油及肥皂，原材料在皂化必须用锅炉对皂化液进行加热，使动物油及肥皂受热熔化。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种紧固件原材料表面氧化铁皮处理工艺，能从根本上解决紧固件原材料表面氧化铁皮用酸洗工艺所引起环境污染，对设备、人的危害，对表面氧化铁皮用酸洗工艺进行优化改进，对原材料采用通过式抛丸，抛丸—喷淋—表面涂敷润滑层，经过一系列工艺优化，产品质量、环境得到提升，设备、工人健康得以保证。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种紧固件原材料表面氧化铁皮处理工艺，包括如下步骤：

步骤一、采用通过式抛丸机对紧固件原材料表面进行抛丸去除氧化铁皮；

步骤二、对经过抛丸处理的紧固件原材料表面进行喷淋；

步骤三、在皂化池中对喷淋后的紧固件原材料表面涂敷润滑层：

将过饱和脂肪酸、石灰、清水按照2：1：10：600放入皂化池中搅拌均匀，配制成皂化液。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

经过本发明的处理工艺，钢材表面抛丸清理质量可达到国家标准化组织发布的ISO8501-1标准中的Sa2.5标准，即，很彻底清理级：不使用放大镜观察，清理后的表面上不存在油脂和赃物，也不存在氧化皮、锈、旧漆和杂质。未被清除彻底的杂质只是以依稀可见的片状或条状存在。同时本处理工艺不会对原材料的机械性能指标造成任何不良影响，使得产品质量得到有效提升，环境得到了有效改观。由于生产车间内没有酸雾，车间内设备使用寿命得到几倍的增长，工人身体健康得到了保证；同时由于锅炉加热和废酸中和的淘汰，大大降低了生产成本。

具体实施方式

一种紧固件原材料表面氧化铁皮处理工艺，包括如下步骤：

步骤一、采用通过式抛丸机对紧固件原材料表面进行抛丸去除氧化铁皮：

本发明针对现有工艺的酸洗过程中的危害与不足，为更好的治理环境，保护工人身体健康，提高钢材表面氧化铁皮清理质量，结合钢材实际情况，将通过式抛丸机引用到紧固件原材料表面除氧化铁皮中，抛丸除去氧化铁皮是利用高速旋转的叶轮将钢丸抛向钢材表面来达到除氧化铁皮的目的。

在抛丸过程中，必须做好以下几个参数的确定工作：

一、抛丸所用钢丸直径大小的选定

原材料表面粗糙度值直接影响后序工序冷拨过程中原材料拉拨后表面外观质量及拨丝模的使用寿命；由于中碳钢、低合金钢的机械性能中的屈服强度较低碳钢高，延伸率较低碳钢低，如果钢丸粒度选的过大，在抛丸中原材料表面必然受到大面大冲击力打击，从而使材料表面形成加工硬化，造成原材料屈服强度较低碳钢增高，延伸率较低碳钢降低，同时钢丸过大，抛丸还将使原材料表面粗糙度降低，在拉拨过程中都会造成原材料被拉断和缩短拨丝模的使用寿命，如果钢丸粒度过小，虽然原材料表面获得了较高粗糙度，但由于原材料自身硬度较高，钢丸的使用寿命短；为了确保原材料抛丸后的粗糙度值的减小及钢丸的合理使用寿命一般应采用0.5-0.75mm直径的钢丸为宜；如果原材料是低碳钢则可选用1.2-2mm直径的钢丸为宜。

二、抛丸过程中钢丸每分钟抛丸量的确定

对于中碳钢、低合金钢，表面要达到Sa2.5标准，每个抛头每分钟抛丸量按照标准每1KW10-15Kg。由于采用的是通过式抛丸机，原材料是一件一件的通过来抛丸处理，都是圆钢，原材料表面不大，钢丸的利用率只能达到25-40％，所以选用上限40％为宜。

三、抛丸过程中原材料送料速度的确定

采用通过式抛丸机，抛头为三个抛头，是将原材料圆钢一件件经过抛丸机内抛丸，从原材料进料—抛丸—原材料出料，整个设备采用PLC控制，原材料在整个抛丸过程中每一件间都保证了一个连续性，并在送料过程到原材料出来卸下，原材料都在不停转动，以保证材料各个表面都能得到清理。为保证原材料表面加工能达到Sa2.5标准，还需控制原材料进给速度，当速度过快，原材料表面的氧化铁皮清理不干净，表面还残留氧化铁皮，达不到Sa2.5要求；而当速度过慢，钢丸对材料表面的连续冲击打击，必造成原材料表面加工硬化，二者都将影响下道冷拨工序原材料的拉拨质量及拨丝模的使用寿命，结合每分钟抛丸量及原材料直径大小，原材料直径在20-25mm，在PLC程序设定选定原材料送料速度每分钟速度为32米为宜，原材料直径在26-35mm，在PLC程序设定选定原材料每分钟速度为30米为宜。同时由于原材料直径更大，其自重原因，与送料轮的摩擦系数增大，所以其进给速度也较直径小的快，以上两因素也就是PLC上直径小的比直径大的送料速度设定大的原因。

步骤二、在出料导料机构上对紧固件原材料表面进行喷淋：

原材料在经抛丸后，其表面必会产生加工硬化和出现凹凸不平，为不影响冷拨工序材料的拉拨质量，必须合理解决抛丸中出现的问题，并充分利用材料表面的凹凸不平。首先在原材料经抛丸后至出料导料机构上，利用材料抛丸后的余热，增加一道对材料表面喷淋工序，经过抛丸后的原材料在高温下经过喷淋，表面快速生成一层非常细的锈粉，锈粉的产生降低了原材料在冷拨过程中材料与拨丝模的摩擦系数，由于材料与拨丝模的摩擦系数得到有效改善。

为解决原材料经抛丸后表面硬化，原材料经抛丸后原都采用向整堆材料淋水，由于材料相互堆积，在下面的大部份原材料表面无法淋到；为保证每件原材料表面能均匀淋水，在抛丸机出料口设计了一个喷淋水箱，水箱设计为前后各开一个口，用于原材料通过，水箱内设计有喷嘴，水箱下设计有回水管，为不浪费水，还设计有一个贮水箱，水箱回水管用水管与贮水箱相连，淋后的水在水箱内回收重新回到贮水箱，反复使用，贮水箱上设计安装有水泵，用水管与喷嘴相连，从而形成一个封闭的喷淋回路。

步骤三、对紧固件原材料表面涂敷润滑层：

经抛丸后的原材料在下道工序表面涂敷润滑层，经实践发现皂化液在配制中所需的动物油及肥皂都可淘汰，利用过饱和脂肪酸、氢氧化钠易溶于水的特性，用过饱和脂肪酸、氢氧化钠替代动物油及肥皂，在配制皂化液时，只需将过饱和脂肪酸、氢氧化钠按照比例直接放入皂化池，并加入按比例所需石灰，搅拌均匀，在配制过程中，过饱和脂肪酸、氢氧化钠、石灰、清水质量严格按照2：1：10：600进行配制；按照上述比例配制的皂化液，经皂化刚出池的钢材表面，有石灰及过饱和脂肪酸、氢氧化钠溶液充分发生化学反应，生成脂肪酸钠盐和脂肪酸钙盐涂敷，用手摸有粘手的感觉，脂肪酸钠盐及脂肪酸钙盐是一种良好的润滑性，肥皂的制作工艺就是采用过饱和脂肪酸与氢氧化钠反应后加热而成，而动物油的成份就是脂肪酸，利用过饱和脂肪酸与氢氧化钠易溶于水的特性，所以用过饱和脂肪酸与氢氧化钠直接淘汰动物油及肥皂；正因为动物油及肥皂的淘汰，材料在涂敷润滑层皂化工序上不需对皂化液进行加热，从而淘汰了锅炉，生产中在常温状态就直接将经抛丸生锈后的材料吊入皂化池进行皂化，起到了减少辅助工序的作用，做到了低碳环保生产，同时由于过饱和脂肪酸、氢氧化钠具有非常好的润滑性，又充分溶于水，过饱和脂肪酸、氢氧化钠、石灰、清水四者充分反应后，形成优质润滑脂粘附在钢材表面，钢材在经过拉拨后，表面保存较好的润滑脂，为下道缩杆起到了良好的润滑作用，减少了缩杆模的损坏，降低了成本，原来用由于锅炉对液体加热，钢材及皂化液都是热的，钢材表面涂敷润滑层水份很快挥发，由于淘汰了锅炉，钢材及皂化液都是常温，钢材在经过皂化后，及时将钢材摆放开，从而利于钢材表面涂敷润滑层水份挥发。