CN103131949A - 高强度铝合金法兰螺栓的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高强度铝合金法兰螺栓的制备方法，加工步骤包括：a、铸造杆料，按重量份计，先将11-14份的废铝型材投入中频电炉中熔化成钢水，再加入添碳剂，待中频电炉内的温度升至650～700℃时，再投入32-34份的A356铝锭、30-35份的生铁和12-16份的回炉料，同时向熔液表面撒上一层保温覆盖剂覆盖，然后排渣，排渣后加入合金，待中频电炉内的温度升至1400℃时出炉时，进行浇注。本发明的高强度铝合金法兰螺栓的制备方法，采用冷挤压工艺螺栓加工，提高了螺栓的强度，达到了高强度螺栓所需的硬度值、强度值，解决了高强度下螺栓的延迟断裂和疲劳断裂，在使用中连接可靠，不易折断，提高了螺栓寿命，满足了社会上各行业对高强度螺栓的使用需求。
Description
技术领域
本发明涉及到螺栓的加工方法，尤其是一种高强度铝合金法兰螺栓的制备方法。
背景技术
法兰螺栓是机械行业中常用的紧固件，目前的加工方式一般为车削的成型，强度往往难以保证，有时在使用中产生掉头、杆部断裂等不安全现象，对工业生产危害很大。因此对高强度螺栓生产方法加以研究和改进，确保高强度螺栓的质量稳定性，对技术和经济的发展具有重要作用。此外，螺栓处于相对潮湿的环境中时，容易生锈腐蚀，最终导致断裂或裂纹，形成潜在的事故源。
鉴于此，有必要提供一种法兰螺栓制备方法，生产更耐腐蚀、更耐磨损的高强度螺栓。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处，而提供一种高强度铝合金法兰螺栓的制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案如下：
高强度铝合金法兰螺栓的制备方法，加工步骤包括：
a、铸造杆料，按重量份计，先将11-14份的废铝型材投入中频电炉中熔化成钢水，再加入添碳剂，待中频电炉内的温度升至650～700℃时，再投入32-34份的A356铝锭、30-35份的生铁和12-16份的回炉料，同时向熔液表面撒上一层保温覆盖剂覆盖，然后排渣，排渣后加入合金，待中频电炉内的温度至1400℃出炉时，进行浇注，控制杆料毛坯的各化学成分的重量百分比应满足下述要求：C 0.27～0.36、Mn 0.25～0.33、V 0.05-0.08、Si 0.25～0.35、W 0.01-0.04、P≤0.025、S≤0.035、Ni 0.45～0.60、Sn 0.20～0.30、Cu 0.45～0.65,余量为铁；
b、对铸造成型后的杆料进行锻造成形加工，锻打温度控制为410-450℃，在锻打模具的模膛内壁上覆盖薄层草木灰，草木灰的粒度控制为200-300目，锻打次数不多于25次，锻打成型后通过往复式辗牙机的两片牙板将杆料推入，通过往复式动作将杆料端部螺纹辗制成型，形成螺栓的外螺纹；
c、对螺栓进行热强化处理,即先在400℃～420℃温度下进行第一阶段热处理2-3小时,再在420℃～430温度下进行二阶段强化热处理4～5小时;第三阶段为420℃～430℃温度下进行第三阶段热处理2-3小时；
d、热处理
将热强化处理后的螺栓以25℃/min升温加热到600℃±10℃，保温1-2小时，再用淬火油进行淬火冷却，再将淬火后的螺栓再以30℃/min 升温加热到500℃下进行回火处理，持续保温60-70分钟；将螺栓的光杆段以30℃/min升温加热650±20℃下，保温1-2小时，再用水性淬火液进行淬火冷却，再将淬火后的螺栓再以20℃/min 升温加热到550℃下进行回火处理，持续保温60-70分钟；最后进行渗碳处理，将渗碳剂送入回火炉内，在600～650 ℃温度范围内渗碳处理60～80min，所述渗碳剂是由以下重量份组分组成：35～50份三氧化二铝细粉、25～30份石墨粒、35-50份碳酸盐，上述组分搅拌混合均匀后得到；
e、时效处理,将热处理后螺栓放入时效处理炉中加热到150-170℃，保温2-3小时，然后取出自然冷却；
f、钝化处理，将时效处理后的螺栓浸入温度为100-120℃的钝化处理液中处理4-5min，所述钝化处理液是由下述重量配比的物质混合制备而成:4～6份水溶性钼酸盐、8～12份乌洛托品、70～100份碱性硅溶胶、80～100份水溶性丙烯酸树脂，80-100份水；
g、渗硼处理，按重量份计：首先将85-90份无水硼砂放入处理容器内,加热到650℃,然后加入12-15份SiC粉进行搅拌,待无水硼砂完全熔化,溶池温度达到850℃时,再加入10-12份Na2CO3，加强搅拌到溶池温度达到600℃,将钝化处理后的螺栓放置入硼砂浴中渗硼,溶池温度保持850℃恒温,时间2-4小时,自然冷却到常温,再进行清洗、风干，即得成品螺栓。
所述钝化处理，将时效处理后的螺栓浸入温度为110℃的钝化处理液中处理4.5min，所述钝化处理液是由下述重量配比的物质混合制备而成:5份水溶性钼酸盐、10份乌洛托品、90份碱性硅溶胶、90份水溶性丙烯酸树脂，90份水。
本发明的高强度铝合金法兰螺栓的制备方法，采用冷挤压工艺螺栓加工，提高了螺栓的强度，达到了高强度螺栓所需的硬度值、强度值，解决了高强度下螺栓的延迟断裂和疲劳断裂，在使用中连接可靠，不易折断，提高了螺栓寿命，满足了社会上各行业对高强度螺栓的使用需求。
本发明的有益效果在于：
1、本发明细化了材质的整形加工工艺，使线材硬度适中，表面具有良好的磷化皮膜，润滑性能好，线材无氢脆，可塑性好；
2、本发明螺栓进行了多次冷镦挤压成型，提高了高强度螺栓整体强度，螺栓精度高，质量好，生产效率高，无切削无废料，单位成本大大下降，得到了整体金属流向方向一致的螺栓，大大提高了其抗拉强度；
3、热处理工艺的发明突破了螺栓传统热处理的合金钢材的极限，其超强超韧性的特色已领先国内紧固件行业水平。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述：
高强度铝合金法兰螺栓的制备方法，加工步骤包括：
a、铸造杆料，按重量份计，先将11-14份的废铝型材投入中频电炉中熔化成钢水，再加入添碳剂，待中频电炉内的温度升至650～700℃时，再投入32-34份的A356铝锭、30-35份的生铁和12-16份的回炉料，同时向熔液表面撒上一层保温覆盖剂覆盖，然后排渣，排渣后加入合金，待中频电炉内的温度至1400℃出炉时，进行浇注，控制杆料毛坯的各化学成分的重量百分比应满足下述要求：C 0.27～0.36、Mn 0.25～0.33、V 0.05-0.08、Si 0.25～0.35、W 0.01-0.04、P≤0.025、S≤0.035、Ni 0.45～0.60、Sn 0.20～0.30、Cu 0.45～0.65,余量为铁；
b、对铸造成型后的杆料进行锻造成形加工，锻打温度控制为410-450℃，在锻打模具的模膛内壁上覆盖薄层草木灰，草木灰的粒度控制为200-300目，锻打次数不多于25次，锻打成型后通过往复式辗牙机的两片牙板将杆料推入，通过往复式动作将杆料端部螺纹辗制成型，形成螺栓的外螺纹；
c、对螺栓进行热强化处理,即先在400℃～420℃温度下进行第一阶段热处理2-3小时,再在420℃～430温度下进行二阶段强化热处理4～5小时;第三阶段为420℃～430℃温度下进行第三阶段热处理2-3小时；
d、热处理
将热强化处理后的螺栓以25℃/min升温加热到600℃±10℃，保温1-2小时，再用淬火油进行淬火冷却，再将淬火后的螺栓再以30℃/min 升温加热到500℃下进行回火处理，持续保温60-70分钟；将螺栓的光杆段以30℃/min升温加热650±20℃下，保温1-2小时，再用水性淬火液进行淬火冷却，再将淬火后的螺栓再以20℃/min 升温加热到550℃下进行回火处理，持续保温60-70分钟；最后进行渗碳处理，将渗碳剂送入回火炉内，在600～650 ℃温度范围内渗碳处理60～80min，所述渗碳剂是由以下重量份组分组成：35～50份三氧化二铝细粉、25～30份石墨粒、35-50份碳酸盐，上述组分搅拌混合均匀后得到；
e、时效处理,将热处理后螺栓放入时效处理炉中加热到150-170℃，保温2-3小时，然后取出自然冷却；
f、钝化处理，将时效处理后的螺栓浸入温度为110℃的钝化处理液中处理4.5min，所述钝化处理液是由下述重量配比的物质混合制备而成:5份水溶性钼酸盐、10份乌洛托品、90份碱性硅溶胶、90份水溶性丙烯酸树脂，90份水；
g、渗硼处理，按重量份计：首先将85-90份无水硼砂放入处理容器内,加热到650℃,然后加入12-15份SiC粉进行搅拌,待无水硼砂完全熔化,溶池温度达到850℃时,再加入10-12份Na2CO3，加强搅拌到溶池温度达到600℃,将钝化处理后的螺栓放置入硼砂浴中渗硼,溶池温度保持850℃恒温,时间2-4小时,自然冷却到常温,再进行清洗、风干，即得成品螺栓。
根据本发明的高强度铝合金法兰螺栓的制备方法生产的螺栓，经过检测试验其机械性能数值如下，螺栓心部硬度达43-455HRC、抗拉强度达到1100Mpa，屈服强度达到1200Mpa，延伸率大于12%,断面收缩率大于35%,冲击韧性大于60J/cm2，综合机械性能比现有工艺制造出的螺栓高11-13%。
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (2)
1.高强度铝合金法兰螺栓的制备方法，其特征在于，加工步骤包括：
a、铸造杆料，按重量份计，先将11-14份的废铝型材投入中频电炉中熔化成钢水，再加入添碳剂，待中频电炉内的温度升至650～700℃时，再投入32-34份的A356铝锭、30-35份的生铁和12-16份的回炉料，同时向熔液表面撒上一层保温覆盖剂覆盖，然后排渣，排渣后加入合金，待中频电炉内的温度至1400℃出炉时，进行浇注，控制杆料毛坯的各化学成分的重量百分比应满足下述要求：C 0.27～0.36、Mn 0.25～0.33、V 0.05-0.08、Si 0.25～0.35、W 0.01-0.04、P≤0.025、S≤0.035、Ni 0.45～0.60、Sn 0.20～0.30、Cu 0.45～0.65,余量为铁；
b、对铸造成型后的杆料进行锻造成形加工，锻打温度控制为410-450℃，在锻打模具的模膛内壁上覆盖薄层草木灰，草木灰的粒度控制为200-300目，锻打次数不多于25次，锻打成型后通过往复式辗牙机的两片牙板将杆料推入，通过往复式动作将杆料端部螺纹辗制成型，形成螺栓的外螺纹；
c、对螺栓进行热强化处理,即先在400℃～420℃温度下进行第一阶段热处理2-3小时,再在420℃～430温度下进行二阶段强化热处理4～5小时;第三阶段为420℃～430℃温度下进行第三阶段热处理2-3小时；
d、热处理
将热强化处理后的螺栓以25℃/min升温加热到600℃±10℃，保温1-2小时，再用淬火油进行淬火冷却，再将淬火后的螺栓再以30℃/min 升温加热到500℃下进行回火处理，持续保温60-70分钟；将螺栓的光杆段以30℃/min升温加热650±20℃下，保温1-2小时，再用水性淬火液进行淬火冷却，再将淬火后的螺栓再以20℃/min 升温加热到550℃下进行回火处理，持续保温60-70分钟；最后进行渗碳处理，将渗碳剂送入回火炉内，在600～650 ℃温度范围内渗碳处理60～80min，所述渗碳剂是由以下重量份组分组成：35～50份三氧化二铝细粉、25～30份石墨粒、35-50份碳酸盐，上述组分搅拌混合均匀后得到；
e、时效处理,将热处理后螺栓放入时效处理炉中加热到150-170℃，保温2-3小时，然后取出自然冷却；
f、钝化处理，将时效处理后的螺栓浸入温度为100-120℃的钝化处理液中处理4-5min，所述钝化处理液是由下述重量配比的物质混合制备而成:4～6份水溶性钼酸盐、8～12份乌洛托品、70～100份碱性硅溶胶、80～100份水溶性丙烯酸树脂，80-100份水；
g、渗硼处理，按重量份计：首先将85-90份无水硼砂放入处理容器内,加热到650℃,然后加入12-15份SiC粉进行搅拌,待无水硼砂完全熔化,溶池温度达到850℃时,再加入10-12份Na2CO3，加强搅拌到溶池温度达到600℃,将钝化处理后的螺栓放置入硼砂浴中渗硼,溶池温度保持850℃恒温,时间2-4小时,自然冷却到常温,再进行清洗、风干，即得成品螺栓。
2.根据权利要求1所述的高强度铝合金法兰螺栓的制备方法，其特征在于：所述钝化处理，将时效处理后的螺栓浸入温度为110℃的钝化处理液中处理4.5min，所述钝化处理液是由下述重量配比的物质混合制备而成:5份水溶性钼酸盐、10份乌洛托品、90份碱性硅溶胶、90份水溶性丙烯酸树脂，90份水。
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