哈工大热处理原理与工艺大作业铆钉热处理课件.ppt

成员：吴懿娟、杨珂鸿、谢一鸣、王梦得、李欣远、张博,铆钉热处理,主要内容,主要内容,铆钉的概述,铆钉的常用材料,铆钉的加工工序与热处理工艺,质量检查事项和方法,热处理缺陷及解决方法,铆钉的概述,1.1铆钉的定义铆钉是一种金属制一端有帽的杆状零件，穿入被联接的构件后，在杆的外端打、压出另一头，将构件压紧、固定。在铆接中，利用自身形变或过盈连接被铆接件。这种紧固件广泛应用于汽车、机电产品、建筑装修及家用电器。,铆钉的概述,1.2铆钉的种类铆钉种类很多，而且不拘形式。常用的有半圆头、平头、半空心铆钉、沉头铆钉、抽芯铆钉、空心铆钉，这些通常是利用自身形变连接被铆接件。,铆钉的概述,1.3铆钉的用途,铆钉的概述,1.4服役条件,铆钉的概述,1.5失效形式,失效模式：断口宏、微观观察结果表明，所有铆钉断裂特征基本相同，疲劳区面积较大、瞬断区面积较小，与机械外力打断后的断口区别明显。综合判断失效铆钉的断裂模式为疲劳断裂。失效原因：失效铆钉断口观察表明，断裂起源区未见明显的夹杂等冶金缺陷，金相组织未见异常，热镦钉头的材料强度弱于冷镦钉头，但断裂失效却出现在冷墩端，因此铆钉铆接的断裂失效应与材质无关。铆钉断口均包含一大一小两个明显的疲劳断裂区。正常情况下，铆钉一般受剪切应力作用，不应发生疲劳断裂。从断裂均出现在冷镦钉头位置、且存在周向摩擦痕迹、铆钉杆断裂位置处也存在明显的磨损痕迹等来看，铆钉钉头脱落应为微动磨损导致的疲劳断裂。,铆钉的概述,1.5失效形式,其它失效形式：腐蚀作用、冲刷磨损等导致的铆钉头部磨平失效；热冲击导致失效,1.6性能要求,良好的塑性和韧性，一定的抗拉强度、抗剪强度，耐腐蚀，抗疲劳破坏,常用材料,2常用材料,铆钉,铜及其合金,不锈钢,碳钢,铝及其合金,加工工序及热处理工艺,3.1铆钉的加工工序,冷墩加工：通过冲头的冲击，使金属线材在模具内发生塑性变形以达到预期的形状和尺寸工序：线材剪切冷墩出钉高速车加工：通过特殊的车刀形状以及调整车刀位置和加工顺序，去除线材上多余的材料，以达到预期的形状和尺寸工序：线材切削切断出钉,加工工序及热处理工艺,3.2铆钉的热处理工艺,表面处理,加工工序及热处理工艺,3.2.1硬铝合金铆钉的热处理工艺,铆钉常用的硬铝合金牌号,2A012A042B112B122A112A12,硬铝合金铆钉在淬火态下有很高塑性，铆接必须在保留淬火态高塑性时间内进行，硬铝合金铆钉淬火后易时效硬化，硬度、强度升高，塑性急剧降低，加上铆钉铆接时头部塑性变形镦粗产生冷作硬化，易导致铆钉铆裂，降低铝合金结构件质量和寿命，甚至使用时发生事故。因此应避免时效硬化后铆接。时效硬化时间长短决定于铆钉材料。,加工工序及热处理工艺,铝合金淬火时效现象,加工工序及热处理工艺,2A01（LY1）特点：固溶体过饱和程度较低，不溶性第二相少。虽是低合金、低强度硬铝，但淬火态塑性很高，在热态或冷态下塑性尚好，有良好工艺性能和切削加工性能，点焊接性能良好,但氩弧焊接有晶间裂纹倾向，耐腐蚀性能不高。铆钉铆接在淬火和自然时效后进行,铆接过程不受热处理时间限制。适用条件：用于中等强度和工作温度100结构件。热处理：淬火加热至495一505，保温后水冷，室温自然时效96h。铆接过程虽不受热处理后时间限制，但最好在淬火态进行。,3.2.1硬铝合金铆钉的热处理工艺,2019/12/15,15,可编辑,加工工序及热处理工艺,3.2.1硬铝合金铆钉的热处理工艺,2A04适用条件：用于中等强度和150一250较高温度下服役的结构件铆钉（进行表面阳极化处理）热处理：淬火加热温度500一510，保温后出炉空冷淬火，室温自然时效120h。铆钉在淬火态下2-6h内铆入结构件。2B11适用条件：用作中等强度铆钉热处理：淬火加热温度495一505，保温后水冷，室温自然时效96h。铆钉在淬火后2h内铆人结构件。,加工工序及热处理工艺,3.2.1硬铝合金铆钉的热处理工艺,2B12适用条件：适用于制造较高强度、工作温度不高于100的铆钉，大于100服役易产生晶间腐蚀倾向。热处理：淬火加热温度510一520,保温后水冷，既可进行70一80保温24h空冷人工时效，也可在室温自然时效240h。淬火态下铆接较理想。2A11适用条件：适宜工作温度100的中等强度铆接。热处理：淬火加热温度495一510，保温后水淬，既可进行155一165保温6一10h空冷人工时效，也可在室温停留96h自然时效。铆钉在淬火后2h内铆人结构件。2A12适用条件：适宜制造较高强度和较高负荷及服役温度150的铆钉。热处理：淬火加热温度495一505，保温后水淬。既可在185一195保温6一12h空冷人工时效，也可在室温停留96h自然时效。铆钉应在1.5h内铆入结构件。,加工工序及热处理工艺,3.2.1硬铝合金铆钉的热处理工艺,注意事项：铝合金淬火加热温度与熔化温度相差不多,必须精密控温避免过热、过烧和熔化。选用精度高测温仪表,控温精度为1。加热设备为硝盐炉或密封空气循环电炉,保温时间与有效直径关系见下表。淬火冷却介质为20-30的循环清洁流动水,冷却水槽应有足够容量,以确保水温。,加工工序及热处理工艺,3.2.2碳素钢的热处理工艺,钢铆钉常用的钢牌号Q215、Q235、10#、15#、20#、ML10、ML20,钢铆钉常用的钢牌号Q215、Q235、10#、15#、20#、ML10、ML20,Q215Q23510#15#20#ML10ML20,钢铆钉常用的钢牌号,加工工序及热处理工艺,3.2.2碳素钢的热处理工艺ML10冷镦钢（铆螺钢）1、ML10成分C：0.070.14%Si：小于0.03%Mn：0.20.5%其余为S、P、Cr、Ni、Cu2、ML10力学性能特点,加工工序及热处理工艺,3.2.2碳素钢的热处理工艺,原材料,剪切,冷镦,出钉,球化退火,再结晶退火,铆接,加工工序及热处理工艺,3.2.2碳素钢的热处理工艺,铆钉的球化退火,低温球化退火等温球化退火,将钢材加热到Ac1以下20左右较长时间保温（一般在48h）以获得球状珠光体的热处理，此工艺适用于经冷变形加工、冷冲压加工件,将低、中碳合金钢加热到Ac1+（20-30），保温适当时间，然后冷却到略低于Ar1以下的温度，等温保持一段时间（使等温转变进行完毕），然后炉冷或空冷的球化退火工艺（可获得较好的球化质量）,如：10、15、20#钢7203h退火后，布氏硬度150180HBW降至120HBW（75HRB）,如：ML40Cr760780加热保温4h降温至670680等温6h，布氏硬度降至155HBW（85HRB）以下,加工工序及热处理工艺,3.2.2碳素钢的热处理工艺,铆钉的再结晶退火由于冷镦导致冷作硬化，将不利于铆接，必须进行再结晶退火，将铆钉加热至再结晶温度以上，保持适当时间，使变形晶粒转变为均匀的等轴晶粒，以消除形变强化和残余应力，提高塑形。铆钉再结晶温度450-650如：Q215和Q235两种材料再结晶退火温度应在450左右,加工工序及热处理工艺,3.2.2碳素钢的热处理工艺,ML10,球化退火,再结晶退火,加工工序及热处理工艺,3.2.3制作铆钉其他材料不锈钢：制作铆钉的为奥氏体不锈钢，常用的材料为0Cr18Ni9和1Cr18Ni9，其强度较低，但具有较高的塑性和耐腐蚀性，且易于加工黄铜（H62）：为两相黄铜，室温组织为+相，相塑性好，相硬而脆，在热态下塑性好，冷态下塑性也不错，可切削加工性能好。热处理过程为再结晶退火和去应力退火,质量检查事项和方法,热处理缺陷及解决方法,（1）、钢铆钉球化退火中出现片状珠光体：球化退火温度过高或保温时间过长，会导致片状珠光体出现，