CN101033769A - 一种异型防卸螺母及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于紧固件技术领域，具体涉及一种防卸螺母及其制备方法。该螺母外形设计为等边7角、9角或11角形状。该螺母的制备包括设计和制作相应的冲压模具，在成型机上经过五道工序挤压成型，然后攻牙，最后进行热处理。本发明螺母不同于通常的四角、六角、八角和十二角螺母。不能使用通常扳手对该螺母进行紧固和拆卸，从而达到防卸、防盗的目的。这种螺母可适用于户外设施，例如输电铁干塔部件的紧固。

Description

一种异型防卸螺母及其制备方法

技术领域

本发明属于紧固件技术领域，具体涉及一种防卸螺母及其制备方法。

背景技术

现有技术中的螺栓螺母配合后，由于普通螺母没有防盗保护装置，极易被人使用通用工具，轻而易举地卸落、拿走，从而给相关设备、设施带来安全隐患，甚至造成人身财产损失，特别是室外设施，如输电铁干塔上的螺母被盗而造成的经济损失尤为突出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种特殊结构异型螺母，由该螺母自身的结构特点起到防卸防盗作用，达到保护设备、设施的功效。

另外，本发明还提供该异型螺母的制备方法。

本发明提出的异型螺母，是一种等边的11角螺母或等边的9角螺母或等边的7角螺母。该螺母外形不同于一般的六角螺母、四角螺母和八角螺母，对这种螺母紧固或拆卸必须使用专门设计的板头，即一般通用的板头不能将其紧固，也不能将其拆卸。从而利用螺母自身结构的特点，防止他人拆卸，起到防盗、保护设备的作用。

本发明提出的上述异型螺母的制备方法如下：以碳素结构钢为原材料，经冷拔拉线，获得所需成品线，利用多工位自动冷墩成型机经五道工序挤压成型，再攻牙，最后热处理；其成型工艺步骤为：

切断胚  将线材切成所需胚料；

一冲    整形并修整毛坯端面(第一工位)；

二冲    初镦异型件外形及一端外倒角(第二工位)；

三冲    镦出异型件外形另一端外倒角，同时镦出两端内倒角(第三工位)；

四冲    精整两端面并拉伸凹穴(第四工位)；

五冲    冲孔(第五工位)。

最后在气压式四轴攻牙机上完成攻牙，将已成型的半成品攻丝以达到所需的螺纹。

上述成型工艺采用的是“大料小变形”。国内早期的螺帽机基本上都是三工位或四工位，采用较小线径的线材通过大变形来冷成型螺母，但这种工艺因为坯料变形量大，冷作硬化程度高，所以对原材料要求较高，且生产的产品容易开裂，成品率不高，材料利用率也不高；另外由于机械设计上的原因，生产速度也远不如进口设备。而我们的工艺是采用五个工位(四个成型，一个打孔)，减少每工位材料变形量，降低冷作硬化程度，减少开裂，提高成品率和材料利用率，所以两者的差距还是很大的。

随着工业的发展，新型紧固件不断出现，性能要求越来越高，因而热处理的重要性更为突出。

我们采用热处理设备连续式光辉渗碳(调质)淬火炉对成型螺母进行热处理，其工艺步骤为：上料、前清洗、入淬火炉、保温、淬火、后清洗、进回火炉、保温、回火结束。

本发明的有益效果是，由于采用的原材料是优质碳素结构钢，异型防卸螺母在进行螺纹连接的时候可以起到高强度紧固作用，更可以方便地利用自身结构特点起到防卸作用，实用性强。

附图说明

图1是本发明的一个实施例成品图。其中，(a)为俯视图，(b)为侧视图。

图2-1是高强度异型防卸螺母前后冲棒图。

图2-2是高强度异型防卸螺母成型模腔图。

图3是运转夹挟螺母各胚料关系图。

图中标号1.一冲系螺母胚料，2.二冲系螺母胚料，3.三冲系螺母胚料，4.四冲系螺母胚料，111为一冲前冲棒，411为一冲冲程模，211为一冲后冲棒，112为二冲前冲模，412为二冲冲程模，212为三冲后冲棒，113为三冲前冲模，413为三冲冲程模，213为三冲后冲棒；114为四冲前冲模，414为四冲冲程模，214为四冲后冲棒；119为五冲前冲模，503为脱料盘。

具体实施方式

采用的材料的材质及化学成分如下：

牌号	优质碳素结构钢的化学成分(％)
									C	Si	Mn	Cr	Ni	Cu	P	S
	≤
						40	0.37～0.44	0.17～0.37				0.50～0.80	0.25	0.30	0.25	0.035	0.035

制备按照以下工艺步骤进行：

盘元、退火、酸洗、抽线、成型、攻牙、热处理。

(一)、盘元：

1、盘元是指自厂商购入原始盘条，一个盘元主要包括以下几个方面的参数：

A、厂牌                B、品名             C、规格          D、材质

E、炉号或批号          F、数量/重量

(二)、退火：消除线材加工内应力，增加其可锻造性。

(三)、酸洗：除去线材表面的一层氧化膜，同时对线材进行表面润滑，以利抽线。其步骤为：盐酸、水洗、水洗、水洗、草酸、磷酸盐(75℃～85℃)、水洗、润滑剂(60℃～70℃)。

(四)、抽线：为了达到需要的线材直径。

(五)、成型及攻牙：完成产品外形，并加以牙形的塑造。

主要成型步骤：

1、切断：由内刀模与剪切外刀配合，将线材切成所需胚料。

2、一冲：由前冲棒111、冲程模411，后冲棒211配合，将变形不平的切断胚料加以整形，并由后冲棒211将胚料推出。

3、二冲：由运转夹611将胚料从一冲夹至二冲，由前冲棒112、冲程模412，后冲棒212配合，进一步将胚料整形，并加强第一冲的压平与饱角作用，之后由后冲棒212将胚料推出。

4、三冲：由运转夹612将胚料从二冲夹至三冲，由前冲棒113、冲程模413，后冲棒213的配合，再次挤压胚料，以使下冲能完全成型，之后由后冲棒213将胚料推出。

5、四冲：由运转夹613将胚料从三冲夹至四冲，由前冲棒114、冲程模414，后冲棒214配合，将螺帽完全成型，并控制铁屑厚度来调整螺帽的厚度，之后由第四后冲棒214将胚料推出。

6、五冲：由运转夹614将胚料从四冲夹至五冲，由前冲模119、脱料盘507配合，将成型完全的胚料冲孔，并使冲断的铁屑进入打孔模下仁，而最终完成螺帽的成型。螺帽的头部标记在此过程形成。

上述各次冲压步骤中，所使用的前冲模、冲程模和后冲棒，可根据异型螺母的角数和大小而设计、加工而成，其大小和形状可由简单的计算获得，制备可采用通常的钢模加工工艺制备。

在成型过程中为了控制内螺纹的精度，我们做了螺母内径光滑塞规来检测螺母胚的内径尺寸，检验员和操作工各执一套检测塞规，可以方便地检测出不符合企业标准的螺母胚，它能在短时间内进行螺纹的检测工作，保证了成批生产的高品质。

(六)、热处理：改变螺母的机械性能，以获得高强度的异型螺母。

热处理所采用的制备方法如下：

1.上料：直接将桶吊上上料机，由自动上料机网带直接输送。

2.前清洗：将工件表面油物用开水浸泡后由高压喷嘴清洗掉，使表面清洁，利于后面发黑工序能更好的起到发黑效果。

3.根据螺母直径，将炉温设定到工艺要求温度(如2H级别螺母，不低于800℃，一般为800℃-820℃)，等完全到达后将螺母输送进淬火炉进行热处理。在淬火加热时，由于空气和清洗后的螺母中带有水分，增加了气氛的氧化和脱碳趋势。为了使炉气和零件的含碳量达到平衡，相应的设定好碳势，由碳势控制仪来自动控制增碳气体的加入量，保证螺母在热处理过程中不会出现脱碳或渗碳现象，减少因流量过大所产生的碳黑，增加螺母表面清洁度。

4.调整保温时间，时间控制在45-60分钟，使螺母能在热处理过程中完全相变，得到淬火要求的奥氏体组织。

5.螺母直接进淬火槽，对工件进行淬火。为了能得到较快的冷却速度，选用美国进口的优质PAG聚合物淬火介质AQ251作淬火介质，淬火介质的主要成分为聚烷撑乙二醇，重量浓度控制在5％~7％，可以有效的控制裂纹的产生，增强工件表面的润浸性，因而得到均匀的淬火，防止用水进行淬火时经常会出现的软点，淬火后能得到完整的马氏体组织。

6.淬火时用搅拌来确保溶液温度均匀，提高了工件冷却速度，能更好的得到淬火效果。淬火后螺母表面非常清洁，可不用清洗，直接进行回火，而且具有防锈功能，做到了环保，提高了能效。

7.根据螺母直径大小预先设定好回火温度(如2H级别螺母，不低于520℃，一般为520-530℃)，按工艺要求保温，保温时间不低于30分钟，一般为30-50分钟。回火后的产品能得到较好的综合机械性能，各项性能指标都能达到公司内部控制标准要求，且超出国标。

8.对于要求淬黑的螺母，直接将回火后的螺母输送到发黑槽。发黑液使用WY350钢铁发黑剂，采用高分子有机聚合原理成膜工艺，是利用热处理过程中回火余热实现钢铁工件表面防护和装饰效果的新工艺，故回火炉温度不低于420℃。由于工艺实施过程中无三废排放，同时是利用余热达到工艺目的，故能做到环保，节能，省时，省力，低投入，高回报。发黑液温度控制在45-50℃左右，发黑液浓度配置在8％-10％，，这样在发黑时能使螺母在落入发黑槽后能有效的形成一层发黑膜，使其看上去乌黑发亮，色泽效果好。

9.染黑后的螺母，先进入烘干设备，用150-180℃的热风烘干，让发黑膜固化，提高发黑质量。为了防止发黑后生锈，对烘干后的螺母进行上油。

10.最后将成品直接用铁桶盛装。

实施例1，异型防卸紧固螺母M12的选材和制备工艺如下：

1、盘元牌号40，材料直径Φ19；

2、退火：温度750℃，时间39小时；

3、酸洗；

4、抽线至Φ18.10；

5、五工位依次冷墩成型螺母胚；

6、选用M12进口丝锥完成攻牙；

7、清洗后热处理。

即得所需M12高强度异型防卸螺母，产品形式尺寸参数表1，机械性能参数见表2。

实施例2，异型防卸紧固螺母M16的选材和制备工艺如下：

1、盘元牌号40，材料直径Φ22；

2、退火：温度750℃，时间40小时；

3、酸洗；

4、抽线至Φ21.8；

5、五工位依次冷墩成型螺母胚；

6、选用M16进口丝锥完成攻牙；

7、清洗后热处理。

即得所需M16高强度异型防卸螺母，产品形式尺寸参数见表1，机械性能参数见表2。

实施例3，异型防卸紧固螺母M20的选材和制备工艺如下：

1、盘元牌号40，材料直径Φ28；

2、退火：温度750℃，时间41小时；

3、酸洗；

4、抽线至Φ27.8；

5、五工位依次冷墩成型螺母胚；

6、选用M20进口丝锥完成攻牙；

7、清洗后热处理。

即得所需M20高强度异型防卸螺母，该产品符合标准尺寸参数表1，机械性能参数表2。

                                    异型防卸紧固螺母尺寸

螺纹规格d		M10	M12	M14	M16	M18	M20	M22	M24	M27	M30
												P1)		1.5	1.75	2.0	2.0	2.5	2.5	2.5	3.0	3.0	3.5
da	min	10.0	12.0	14.0	16.0	18.0	20.0	22.0	24.0	27.0	30.0
												max	10.8	13.0	15.1	17.3	19.5	21.6	23.7	25.9	29.1	32.4
	dw        min		15.63	17.44	20.25	22.1	23.95	27.2	28.9	32.7	37.37												42.1
S         min												17.08	19.06	22.13	24.17	26.71	29.78	31.65	35.74	40.84	45.95
		m	min	7.64	9.64	10.3	12.3	14.3	14.9	16.9	17.7											20.7	22.7
max	10.0											12.0	14.0	16.0	18.0	19.0	20.0	24.0	27.0	30.0

                                                            表1

性能等级	螺母机械性能(超国标)				热处理
						螺纹直径Dmm	保证应力SpN/mmu	维氏硬度
	min	max
			8	＞10～16				890	198	282	淬火并回火
＞16～39	930	253			335
				10		＞10～16	1070	282	335	淬火并回火
＞16～39	1080

                            表2

                        异型防卸螺母热处理新工艺参数

级别	直径(mm)	淬火温度(℃)	淬火时间(min)	回火温度(℃)	回火时间(min)
						8级	10～14	800～810	60～65	510～520	60～65
16～20	810～820	65～70	500～510	60～65
					22～30		820～830	70～75	500～510	65～70
10级	10～14	800～810	70～75	450～460							60～65
					16～20	810～820	65～70	450～460	60～65
	22～30	820～830	70～75	440～450						65～70

                                        表3

Claims (3)

1.一种异型防卸螺母，其特征在于为等边的7角、9角或11角螺母。

2.根据权利要求1所述的异型防卸螺母的制备方法，其特征在于具体步骤如下：以碳素结构钢为原材料，经冷拔拉线，获得所需成品线，利用多工位自动冷墩成型机经五道工序挤压成型，再攻牙，最后热处理；其成型工艺步骤为：

切断胚  将线材切成所需胚料；

一冲    整形并修整毛坯端面；

二冲    初镦异型件外形及一端外倒角；

三冲    镦出异型件外形另一端外倒角，同时镦出两端内倒角；

四冲    精整两端面并拉伸凹穴；

五冲    冲孔。

最后在气压式四轴攻牙机上完成攻牙，将已成型的半成品攻丝以达到所需的螺纹。

3.根据权利要求2所述的异型防卸螺母的制备方法，其特征在于所述热处理的步骤如下：

(1)前清洗；

(2)入淬火炉，根据螺母直径大小，设定炉温，将螺母送入淬火炉；

(3)保温，时间40-60分钟；

(4)淬火，淬火介质采用聚烷撑乙二醇，重量浓度为5％~7％的溶液；

(5)回火，根据螺母直径设定回火温度，将螺母送入，保温时间不低于30分钟。

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