六角鋼絲琴弦的熱處理工藝及其生產工藝的製作方法
2023-12-04 17:36:51 2
本發明涉及六角鋼絲琴弦的熱處理工藝及其生產工藝領域，特別涉及一種六角鋼絲琴弦的熱處理工藝及其生產工藝。
背景技術：
鋼絲是鋼材的板、管、型、絲四大品種之一，是用熱軋盤條經冷拉製成的再加工產品。
鋼絲生產主要是依據產品標準要求，確定生產方式。產品標準是供方與顧客之間的紐帶。根據產品標準，採用合理工藝，實行科學管理，是確保產品合格的基本保證。
在鋼絲生產中，同一個鋼號（化學成分相同），採用不同標準，生產方式就不同。就t9a為例：當執行gb/t4357～89彈素彈簧鋼絲標準時，必須採用連續線生產，產出的成品鋼絲可用於製造各種彈簧、編制鋼絲繩等。當執行gb/t5952～86彈素工具鋼絲標準時，就必須採用周期線生產，產出的成品鋼絲，可用於製造工具。如：刀具、鑽頭、制針等。因為，連續線和周期線產出的鋼絲顯微組織不同、力學性能不同、工藝性能不同，所以用途不同。
需要說明的是：不論是連續線生產還是周期線生產，熱處理、表面處理、加工變形，三大要素缺一不可。
琴鋼絲，也稱為琴鋼線，屬於高碳鋼。用於製造琴弦、閥彈簧和高應力彈簧的鋼絲。具有強度高，彈性、抗疲勞、抗蠕變和韌性好，表面光滑潔淨，防鏽能力強以及音樂性能優良等特點。
琴鋼絲是經鉛浴淬火後冷拉而成，具有非常高的強度極限和彈性極限，是廣泛應用的小彈簧材料。鋼絲的質量、性能要求嚴格，除拉伸試驗外，還需作扭轉、腐蝕、脫碳等試驗。
琴鋼絲做琴弦的時候，需要保證鋼絲本體的強度和線性，但是在拉拔工藝下，生產的鋼絲具有一定的圈徑和矢量，作為琴弦使用不能保證完全的豎直。琴弦使用不能保證完全的豎直的原因是鋼絲具有內應力，為了消除內應力，就得看鋼絲熱處理工藝環節的質量，熱處理的目的主要是改善盤條的組織及其不均勻性並消除內應力，鋼絲規格不同，熱處理的方式也不同，尤其是對需要應用至高端琴弦上的六角鋼絲，傳統的熱處理方式下仍會具有一定的內應力，不能保證完全的豎直。
技術實現要素：
本發明的一目的是提供一種六角鋼絲琴弦的熱處理工藝，其具有消除鋼絲內應力使其通條線性好的優點。
本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：
一種六角鋼絲琴弦的熱處理工藝，包括：
（1）放線；選用原材料，原材料為swp-a、swp-b、swp-v任意一種盤條經過拉拔後的六角鋼絲；
（2）清洗；將原料置於具有熱水的清洗池內衝洗，清洗池內熱水溫度為100～120℃；乾燥；將清洗後的鋼絲經過烘乾槽內進行烘乾；
（3）預加熱；採用烘乾過程中熱風機送風烘乾，烘乾溫度為180～220℃；
（4）高溫加熱；將鋼絲至於高溫爐a中加熱，於800℃的溫度下保持加熱至奧氏體，加熱時間為2～3min；
（5）淬火；將奧氏體化後的鋼絲經過浸漬穿過油槽進行高溫油淬，油溫為55～65℃，淬火時間為1～1.5min；
（6）回火；鋼絲置於高溫爐b中加熱至屈氏體消除應力回火，溫度為380～400℃；
（7）冷卻；將回火後至於空氣中冷卻的鋼絲置於具有冷卻水的冷卻池內冷卻，冷卻水的溫度為20～30℃；
（8）塗油；毛氈浸漬至帶有防鏽油的油槽中，毛氈接觸鋼絲表面進行塗油；
（9）乾燥；對塗油後的鋼絲進行烘乾，烘乾溫度為150～200℃，烘乾時間為1～2min；
（10）收線，採用s90工字輪收線，收線速度為60m/min～120m/min。
通過採用上述技術方案，六角鋼絲先通過在清洗中的100～120℃的加熱，再進入至風乾的180～200℃的預加熱，改變原有的熱處理方式，預先對鋼絲進行加溫處理，使鋼絲保持應有的組織和性能；利用油溫為55～65℃進行油淬，淬火比較緩和，使鋼絲具有合適的硬度且保持較高的強度極限和彈性極限；在油淬之後進行快速冷卻，儘可能的消除鋼絲的內應力，使鋼絲在加工完畢後線性性能較好，在卷繞之後，仍可以恢復成直線，鋼絲的兩端不會翹起，適合製成高端琴弦。
進一步設置：所述清洗工藝中，分為兩個步驟，洗池內分為衝洗槽和熱水槽，
步驟（1）將鋼絲置於衝洗槽內清水衝洗，清水為冷水；
步驟（2）將鋼絲置於熱水槽內二次清洗，熱水槽內熱水溫度為100℃，鋼絲完全浸沒至熱水中穿過。
通過採用上述技術方案，清水衝洗去除雜質，再將鋼絲放置至熱水中，進一步去除鋼絲表面的異物，通過熱水槽的溫度，可以早一步的對鋼絲進行預加熱，採用換熱的方式對鋼絲進行熱處理。
進一步設置：所述高溫加熱工藝中，包括第一加熱和二次加熱；
一次加熱，將鋼絲加熱至500℃，進入二級加熱；
二級加熱；將鋼絲加熱至800℃，進入二級加熱中均溫800℃的溫度下保持加熱至奧氏體。
通過採用上述技術方案，鋼絲加熱過程中，緩慢加熱，熱能利用效率高且耗能低，鋼絲內部的組織結構變化有序進行，提升鋼絲熱處理後的穩定性。
進一步設置：所述淬火工藝中還包括回收工藝，淬火後由耐熱吸水材料對鋼絲擦拭並由回收槽進行回收擦拭下的油分，並加熱後輸送至淬火油槽中。
通過採用上述技術方案，鋼絲表面會帶有油淬後的油分，經過回收工藝中的耐熱吸水材料對其擦拭掛取並回收，再次加熱任可利用，擦除後一方面可以保證鋼絲的潔淨程度，另一方面避免油溫殘留可以保證鋼絲油淬後的快速冷卻效果。
進一步設置：所述回火工藝中的回火爐的溫度為400℃。
通過採用上述技術方案，回火溫度在400℃可獲得較高的彈性和必要的韌性，適合製成鋼絲。
進一步設置：所述將回火後的鋼絲置於20℃的冷卻池內冷卻。
通過採用上述技術方案，回火後的鋼絲先風冷，直接進入至冷卻池內水冷，冷卻過程為快冷，避免出現了脆化使其脆性增大，消除回火脆性，保持較高的韌性和彈性。
本發明的另一目的是提供一種六角鋼絲琴弦的生產工藝，其具有消除鋼絲內應力使其通條線性好的優點。
本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：
一種六角鋼絲琴弦的生產工藝，帶有上述的熱處理工藝，所述預加熱之間還具有拉拔工藝，拉拔工藝包括：
（1）採用直徑式拉絲機將直徑為1.4的原料盤條的拉拔為直徑為0.4的鋼絲；
（2）拉拔時拉拔道次為10次，總壓縮率為90～98%，前3次部分壓縮率為20～25%，後6次部分壓縮率為12～14%，最後一次次部分壓縮率為10～11%，拉絲模工作區角度9～13º，拉絲模定徑帶長度(0.4～1.4)d1，d1為出線鋼絲的直徑；拉拔速度為100m/min～200m/min。
通過採用上述技術方案，鋼絲拉拔過程中道次壓縮率和拉絲模的工作錐角度對斷絲率有著顯著的影響，將鋼絲拉拔過程的平均道次壓縮率提高、拉絲模工作區角度下降到9～13º等工藝優化，有效提高了心部和邊緣鋼絲拉拔形變的協調性，筆尖狀斷絲比例下降了73%。
進一步設置：還包括位於拉拔工藝之後的滾壓工藝；滾壓通過具有六角模孔的拉絲模，將直徑為0.4的圓形鋼絲滾壓為最大直徑為0.358的叫六角鋼絲，該部分壓縮率為9～10%。
通過採用上述技術方案，傳統的拉拔工藝，在拉拔過程中，鋼絲同時受到徑向壓力和軸向壓力的雙重壓力，使鋼絲本體受擠壓的形變量大，採用滾壓工藝可大大減小鋼絲本體形變，不改變內部應力，避免拉拔過程產生裂紋。
進一步設置：所述滾壓工藝中，六角模孔分對稱的上下模具，上模下模間隔設置且間距調整為2mm～5mm。
通過採用上述技術方案，通過上下模形成六角模孔，在滾壓時能調整上下模的間距，從而調整六角鋼絲對角線的長度，控制六角鋼絲成型直徑。
綜上所述，本發明具有以下有益效果：採用六角鋼絲製成的琴弦具有很高的疲勞極限以及良好的抗蠕變和抗鬆弛性能。使用過程中後效作用要小，彈性模量恆定。長期使用仍能保持足夠的彈性極限和良好的抗蠕變性能。
附圖說明
圖1是六角鋼絲琴弦的熱處理的示意圖；
圖2a是清洗工藝的示意圖；
圖2b是高溫加熱和油淬的工藝示意圖；
圖3是六角鋼絲琴弦的生產工藝的示意圖；
圖4是六角鋼絲琴弦的生產系統的示意圖；
圖5是鋼絲淬火後顯微組織變化的示意圖；
圖6是鋼絲回火後顯微組織變化的示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
實施例1：一種六角鋼絲琴弦的生產工藝，製備琴弦所用的鋼絲，其生產步驟為：如圖1所示，包括放線、清洗、乾燥、預加熱、高溫加熱、淬火、回火、冷卻、塗油、乾燥、收線。
本材料選取原材料為：swp-a、swp-b、swp-v任意一種盤條，swp～a適應直徑為0.08mm～10.0mm；swp～b適應直徑為0.08mm～7.0mm；swp～v適應直徑為1.00mm～6.0mm。該種琴鋼絲的材質組成：c:0.80～0.85；si:0.12～0.32；mn:0.3～0.6；p:0.025以下；s:0.025以下；cu:0.2以下。本實施例中的原料盤條直徑為1.4mm。
拉拔；將直徑為1.4的原料盤條的拉拔為直徑為0.4的鋼絲；1.400、1.248、1.058、0.948、0.830、0.728、0.640、0.564、0.498、0.390。
直徑式拉絲機，其拉拔時模拉拔道次為11次，總壓縮率為90～98%，前3次部分壓縮率為20～25%，後6次部分壓縮率為12～14%，最後一次次部分壓縮率為9～10%，拉絲模工作區角度9～13º，拉絲模定徑帶長度(0.4～1.4)d1，d1為出線鋼絲的直徑；拉拔速度為100m/min～200m/min。
滾壓；通過具有六角模孔的拉絲模，將直徑為0.4的圓形鋼絲滾壓為最大直徑為0.358的叫六角鋼絲。六角模孔分對稱的上下模具，上模下模間隔設置且間距採用滾壓機調整兩輥之間間距即可。通過取樣觀察，滾壓之後的鋼絲表面為光亮色條帶，無明顯橫向裂紋也無明顯刮傷。
清洗；清洗鋼絲，清洗池內分為衝洗槽和熱水槽，將鋼絲置於衝洗槽內一次衝洗，去除表面雜質顆粒，一次衝洗的衝洗槽內具有流動水，保持水流充足即可；再將鋼絲置於熱水槽內二次清洗，二次衝洗的熱水槽內的溫度為100℃。熱水槽清洗鋼絲後，通過毛刷牴觸鋼絲表面再次去除雜質。
乾燥；將清洗後的鋼絲經過烘乾槽內進行烘乾。
預加熱：烘乾槽內部溫度由熱風機加熱，烘乾溫度為200℃。通過該步驟實現對鋼絲的預加熱，加熱的鋼絲再進行熱處理。
高溫加熱；鋼絲經過高溫爐a進行二級加熱。
一級加熱；將鋼絲加熱至500℃，進入二級加熱；
二級加熱；將鋼絲加熱至800℃，進入二級加熱中均溫800℃的溫度下保持加熱至奧氏體，高溫爐a加熱段的二級加熱的總加熱時間為2～3min。
淬火；將奧氏體化後的鋼絲經過浸漬穿過油槽進行高溫油淬，油溫為60℃，淬火時間為1～1.5min。淬火後由耐熱吸水材料對其擦拭。在油槽淬火後擦拭的油進行回油加熱再利用。
回火；鋼絲經過高溫爐b加熱至屈氏體消除應力回火，高溫爐b的溫度為400℃，保溫1.5～3min後進行風冷，與傳統的在空氣中冷卻效率更高。
350℃～400℃，鋼絲經回火後，材料內部的殘餘應力得到一定的消除。強度和硬度比冷拉狀態的都有提高，斷面收縮率無變化，耐腐蝕性無變化。
鋼絲進行油淬火和回火處理後，進行金相分析，如圖5所示，鋼絲淬火後顯微組織變化，鋼絲經過油淬火後其金相組織轉變為板條狀馬氏體組織。
圖5中，a)55℃油淬100倍；b)55℃油淬500倍；c)60℃油淬100倍；d)60℃油淬500倍；e)65℃油淬100倍；f)65℃油淬500倍。
如圖6所示，鋼絲回火後顯微組織變化，對油淬火後的鋼絲進行不同溫度下的回火處理，隨著回火溫度的變化。
圖6中，a)60℃油淬380℃回火；b)60℃油淬400℃回火；c)60℃油淬500℃回火；d)65℃油淬380℃回火；e)65℃油淬400℃回火；f)65℃油淬500℃回火。
隨著回火溫度的升高，板條狀馬氏體逐漸消失，在a)、b)、d)的溫度條件下，金相組織為稍有馬氏體位相的回火屈氏體組織；c)、e)、f)的溫度條件下，金相組織為保持馬氏體位的回火索氏體組織。
從油淬火回火工藝分析，鋼絲經過油淬火加回火處理後消除了連續冷加工造成的內應力，加工硬化指數得到提高，表明鋼絲的可加工性能得到改善，鋼絲在後期的冷加工中不容易產生裂紋和開裂。鋼絲經油淬火回火後強度下降，塑性略有提高，並且回火溫度不斷提高，強度不斷下降，塑性不斷提高。當油淬火溫度為60℃，回火溫度為400℃時，其強度為1412mpa，延伸為4.2%，綜合性能最好，是油淬火回火工藝中最優的工藝。
冷卻；將回火後的鋼絲置於20℃的冷卻池內冷卻，冷卻池內具有流動水，保持水流充足即可。
塗油；毛氈浸漬至帶有防鏽油的油槽中，毛氈接觸鋼絲表面進行塗油。
乾燥；對塗油後的鋼絲進行烘乾，烘乾溫度為150～200℃，烘乾時間為1～2min，最後進行收線，收線速度為60m/min～120m/min。
上述的實施例僅僅是對本發明的解釋，其並不是對本發明的限制，本領域技術人員在閱讀完本說明書後可以根據需要對本實施例做出沒有創造性貢獻的修改，但只要在本發明的權利要求範圍內都受到專利法的保護。