CN104294182B - 一种嵌入式外滚花螺母及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械零部件的制造领域，尤其涉及一种嵌入式外滚花螺母及其制造方法。所述嵌入式外滚花螺母的制造方法包括合金材料的制造步骤和螺母的浇铸成型步骤。本发明采用合金钢材料取代现有技术中的铜合金材料，制造的嵌入式外滚花螺母硬度高，高耐磨，满足了工业、建筑业的高标准需求；采用分级淬火工艺，有效减少嵌入式外滚花螺母材料结构从奥氏体向马氏体转变的过程中的相变应力，有效减少转变过程中裂纹的产生。本发明制造所得的嵌入式外滚花螺母硬度较现有技术中的铜合金材质的同类产品提高39‑45％，耐磨度提高18‑22％，裂纹率降低13‑20％。
Description
技术领域
本发明属于机械零部件的制造领域，尤其涉及一种嵌入式外滚花螺母及其制造方法。
背景技术
螺钉及螺母是各行业常见的紧固件，在螺母外表面增加滚花专门为方便手拧操作或与其他器件表面摩擦力而进行的设计。传统材料制得的外滚花螺母受环境影响，不能满足高温和严寒要求，现有技术中多将金属材料取代传统材料以达到克服上述技术缺陷的目的，但所使用的金属材料多为含铜量很高的铜合金，材料硬度较低，无法满足高速发展的工业、建筑业的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种嵌入式外滚花螺母及其制造方法，本发明方法简单，制造的嵌入式外滚花螺母硬度高，高耐磨，适用于工业、建筑业以及其他领域。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种嵌入式外滚花螺母，其特征在于，包括多个内层螺母本体(103、104、105)及一个外层螺母本体(102)；所述多个内层螺母本体及一个外层螺母本体均设置有外滚花；所述多个内层螺母本体中心均为中空螺纹腔；所述多个内层螺母本体螺纹腔直径与螺栓(101)直径相匹配；安装于螺栓时，从螺栓头部方向自上而下外层螺母本体及多个内层螺母本体沿轴向呈阶梯状安装，位于下层的内层螺母本体半径大于位于上层的内层螺母本体半径；所述多个内层螺母本体的厚度之和小于螺栓的径向长度；安装于螺栓时，多个内层螺母本体完全被外层螺母本体包覆；所述外层螺母本体空腔沿轴向剖面呈中空倒置阶梯状；沿轴向每层阶梯的高度对应每级内层螺母本体的厚度，阶梯宽度对应每级内层螺母本体的半径差；所述外层螺母本体空腔最上级为中空螺纹腔，且直径与螺栓直径相匹配；除最上级外，所述外层螺母本体空腔的其它级均设置有内滚花；所述嵌入式外滚花螺母由合金材料制成。
优选地，所述外层螺母本体横截面外围为六边形或四边形。
优选地，所述多个内层螺母本体外周呈圆筒状。
优选地，所述多个内层螺母本体的上下表面均设置有防滑纹。
优选地，从所述多个内层螺母本体中的至少一个内层螺母本体与外层螺母本体嵌套安装于螺栓上。
优选地，所述外层螺母本体独立安装于螺栓上。
一种嵌入式外滚花螺母的制造方法，包括合金材料的制造步骤和螺母的浇铸成型步骤，所述合金材料的制造步骤如下：
1)取原料铁放入低频熔解炉中在1000-1200℃加热10-15h，然后将低频熔解炉中的熔融物置于转炉中同时20-35T氧气顶吹转炉；
2)氧气顶吹10-30min后，进行LF精炼80-100min，向LF精炼炉中加入石灰100-150Kg/炉，电石50-65Kg/炉，同时进行搅拌40-60min，造渣时间为10-20min；
3)LF精炼后使用挡渣板出钢，同时进行吹氩，吹氩后的钢水进行方坯连铸，拉速为3-4m/min，比水量为1.5L/Kg，中包温度为1000-1250℃，连铸成130mm×130mm的钢坯，所述钢坯的组分如下：C8-10％、Cu10-15％、Mn0.8-1.2％、Si1.3-1.8％、Cr0.2-0.4％、V0.5-1.8％，P≤0.08，S≤0.08，余量为铁；
所述螺母的浇铸成型步骤如下：
取上述钢坯在放入加热炉中在1200-1300℃下熔融，然后在氮气环境中，将熔融物在500-700℃导入模具中进行冷却，冷却后的产物进行分级淬火工艺，淬火后即得所述嵌入式外滚花螺母。
优选地，所述合金材料的制造步骤如下：取原料铁放入低频熔解炉中在1100℃加热15h，然后将低频熔解炉中的熔融物置于转炉中同时35T氧气顶吹转炉；氧气顶吹30min后，进行LF精炼80min，向LF精炼炉中加入石灰100Kg/炉，电石50Kg/炉，同时进行搅拌60min，造渣时间为20min；LF精炼后使用挡渣板出钢，同时进行吹氩，吹氩后的钢水进行方坯连铸，拉速为4m/min，比水量为1.5L/Kg，中包温度为1250℃，连铸成130mm×130mm的钢坯，所述钢坯的组分如下：C8-10％、Cu10-15％、Mn0.8-1.2％、Si1.3-1.8％、Cr0.2-0.4％、V0.5-1.8％，P≤0.08，S≤0.08，余量为Fe。
优选地，螺母的浇铸成型步骤中，所述的分级淬火工艺如下：将模具内冷却后的产物加热至800℃后保温10-15min，之后淬入温度200-250℃的油中并保温10-13min，然后取出产物在室温下空冷。
优选地，螺母的浇铸成型步骤如下：取钢坯在放入加热炉中在1250℃下熔融，然后在氮气环境中，将熔融物在500℃导入模具中进行冷却，将模具内冷却后的产物加热至800℃后保温13min，之后淬入温度200℃的油中并保温11min，然后取出产物在室温下空冷，即得所述嵌入式外滚花螺母。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1)本发明的嵌入式外滚花螺母通过多级嵌套式安装，多级内层螺母及外层螺母之间相互咬合，抵消由于振荡及形变等因素导致螺母与螺栓之间紧固性变差。
2)本发明采用合金钢材料取代现有技术中的铜合金材料，制造的嵌入式外滚花螺母硬度高，高耐磨，满足了工业、建筑业的高标准需求；通过洛氏硬度试验，本发明制造所得的嵌入式外滚花螺母的硬度较现有技术中的铜合金材质的同类产品提高39-45％，通过测量磨料磨损试验中嵌入式外滚花螺母的重量损失，本发明制造所得的嵌入式外滚花螺母的耐磨度较现有技术中的铜合金材质的同类产品提高18-22％，通过裂纹检测仪，本发明制造所得的嵌入式外滚花螺母的裂纹率较现有技术中的铜合金材质的同类产品降低13-20％。
3)本发明采用分级淬火工艺，有效减少嵌入式外滚花螺母材料结构从奥氏体向马氏体转变的过程中的相变应力，有效减少转变过程中裂纹的产生。
附图说明
图1为根据本发明具体实施方式的嵌入式外滚花螺母安装状态结构示意图；
图2为根据本发明具体实施方式的嵌入式外滚花螺母分离状态结构示意图；
图3为根据本发明一优选具体实施方式的嵌入式外滚花螺母安装示意图；
图4为根据本发明一优选具体实施方式的嵌入式外滚花螺母安装示意图；
图5为根据本发明一优选具体实施方式的嵌入式外滚花螺母安装示意图；
图6为根据本发明具体实施方式的嵌入式外滚花螺母分离状态结构示意图；
图7为根据本发明一优选具体实施方式的嵌入式外滚花螺母分离状态结构示意图；
图8为根据本发明具体实施方式中嵌入式外滚花螺母制造方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示，一种嵌入式外滚花螺母，其特征在于，包括多个内层螺母本体(103、104、105)及一个外层螺母本体(102)；所述多个内层螺母本体及一个外层螺母本体均设置有外滚花(未示出)；所述多个内层螺母本体中心均为中空螺纹腔；所述多个内层螺母本体螺纹腔直径与螺栓(101)直径相匹配；安装于螺栓时，从螺栓头部方向自上而下外层螺母本体及多个内层螺母本体沿轴向呈阶梯状安装，位于下层的内层螺母本体半径大于位于上层的内层螺母本体半径；所述多个内层螺母本体的厚度之和小于螺栓的径向长度；安装于螺栓时，多个内层螺母本体完全被外层螺母本体包覆；所述外层螺母本体空腔沿轴向剖面呈中空倒置阶梯状；沿轴向每层阶梯的高度对应每级内层螺母本体的厚度，阶梯宽度对应每级内层螺母本体的半径差；所述外层螺母本体空腔最上级为中空螺纹腔，且直径与螺栓直径相匹配；除最上级外，所述外层螺母本体空腔的其它级均设置有内滚花(未示出)；所述嵌入式外滚花螺母由合金材料制成。
如图2所示，在本发明的一个优选实施方式中，示例性地示出了三个内层螺母本体(103、104、105)，本领域技术人员知晓，所述内层螺母本体的数量可以根据需要选取多于三个或少于三个，并非仅限于三个。在本实施方式中，安装时，可将第一内层螺母本体(103)、第二内层螺母本体(104)、第三内层螺母本体(105)、逐个放入到外层螺母本体的空腔中，由于外层螺母本体空腔沿轴向剖面呈中空倒置阶梯状，沿轴向每层阶梯的高度对应每级内层螺母本体的厚度，阶梯宽度对应每级内层螺母本体的半径差，因此每级内层螺母本体可以逐级放置在外层螺母本体腔内，且完全被外层螺母本体包覆。由于所述多个内层螺母本体及一个外层螺母本体均设置有外滚花(未示出)，除最上级外，所述外层螺母本体空腔的其它级均设置有内滚花，当内层螺母本体逐级放置在外层螺母本体腔内，将螺栓(101)拧入时，由于内外滚花的相互摩擦作用，外层螺母本体与放置在其空腔内的多个内层螺母本体的位置相对稳定，不容易发生错位。螺栓(101)拧入后，螺栓(101)通过螺纹与外层螺母本体(102)空腔最上级为中空螺纹腔及多个内层螺母本体(103、104、105)中心的中空螺纹腔相配合固定。
在本发明的一个优选实施方式中，出于节省材料的考虑，可以从所述多个内层螺母本体中选择至少一个内层螺母本体与外层螺母本体嵌套安装于螺栓上。如图3所示，示例性的，可以选择第一内层螺母本体(103)以及第二内层螺母本体(104)与外层螺母本体(102)配套安装。安装时，可将第一内层螺母本体(103)、第二内层螺母本体(104)逐个放入到外层螺母本体的空腔中，由于外层螺母本体空腔沿轴向剖面呈中空倒置阶梯状，沿轴向每层阶梯的高度对应每级内层螺母本体的厚度，阶梯宽度对应每级内层螺母本体的半径差，因此每级内层螺母本体可以逐级放置在外层螺母本体腔内，且完全被外层螺母本体包覆。由于所述多个内层螺母本体及一个外层螺母本体均设置有外滚花(未示出)，除最上级外，所述外层螺母本体空腔的其它级均设置有内滚花，当内层螺母本体逐级放置在外层螺母本体腔内，将螺栓拧入时，由于内外滚花的相互摩擦作用，外层螺母本体与放置在其空腔内的多个内层螺母本体的位置相对稳定，不容易发生错位。螺栓(101)拧入后，螺栓(101)通过螺纹与外层螺母本体(102)空腔最上级为中空螺纹腔及多个内层螺母本体(103、104)中心的中空螺纹腔相配合固定。
在本发明的一个优选实施方式中，出于节省材料的考虑，可以从所述多个内层螺母本体中选择至少一个内层螺母本体与外层螺母本体嵌套安装于螺栓上。如图4所示，示例性的，可以选择第一内层螺母本体(103)以及第三内层螺母本体(105)与外层螺母本体(102)配套安装。安装时，可将第一内层螺母本体(103)、第三内层螺母本体(105)逐个放入到外层螺母本体的空腔中，由于外层螺母本体空腔沿轴向剖面呈中空倒置阶梯状，沿轴向每层阶梯的高度对应每级内层螺母本体的厚度，阶梯宽度对应每级内层螺母本体的半径差，因此每级内层螺母本体可以逐级放置在外层螺母本体腔内，且完全被外层螺母本体包覆。由于所述多个内层螺母本体及一个外层螺母本体均设置有外滚花(未示出)，除最上级外，所述外层螺母本体空腔的其它级均设置有内滚花，当内层螺母本体逐级放置在外层螺母本体腔内，将螺栓拧入时，由于内外滚花的相互摩擦作用，外层螺母本体与放置在其空腔内的多个内层螺母本体的位置相对稳定，不容易发生错位。螺栓(101)拧入后，螺栓(101)通过螺纹与外层螺母本体(102)空腔最上级为中空螺纹腔及多个内层螺母本体(103、105)中心的中空螺纹腔相配合固定。
在本发明的一个优选实施方式中，出于节省材料的考虑，可以从所述多个内层螺母本体中选择至少一个内层螺母本体与外层螺母本体嵌套安装于螺栓上。如图5所示，示例性的，可以选择第二内层螺母本体(104)以及第三内层螺母本体(105)与外层螺母本体(102)配套安装。安装时，可将第二内层螺母本体(104)、第三内层螺母本体(105)逐个放入到外层螺母本体的空腔中，由于外层螺母本体空腔沿轴向剖面呈中空倒置阶梯状，沿轴向每层阶梯的高度对应每级内层螺母本体的厚度，阶梯宽度对应每级内层螺母本体的半径差，因此每级内层螺母本体可以逐级放置在外层螺母本体腔内，且完全被外层螺母本体包覆。由于所述多个内层螺母本体及一个外层螺母本体均设置有外滚花(未示出)，除最上级外，所述外层螺母本体空腔的其它级均设置有内滚花，当内层螺母本体逐级放置在外层螺母本体腔内，将螺栓拧入时，由于内外滚花的相互摩擦作用，外层螺母本体与放置在其空腔内的多个内层螺母本体的位置相对稳定，不容易发生错位。螺栓(101)拧入后，螺栓(101)通过螺纹与外层螺母本体(102)空腔最上级为中空螺纹腔及多个内层螺母本体(104、105)中心的中空螺纹腔相配合固定。
在本发明的一个优选实施方式中，由于采用合金材料制得螺母，使得耐磨性及抗裂性极大提高，因此可以将所述外层螺母本体独立安装于螺栓上(未示出)。
如图6、7所示，在本发明的一个优选实施方式中，所述外层螺母本体横截面外围为六边形或四边形。
如图6、7所示，在本发明的一个优选实施方式中，所述多个内层螺母本体外周呈圆筒状。
如图7所示，在本发明的一个优选实施方式中，所述多个内层螺母本体的上下表面均设置有防滑纹。
如图8所示，所述嵌入式外滚花螺母的制造方法中，包括合金材料的制造步骤和螺母的浇铸成型步骤，所述合金材料的制造步骤如下：
1)取原料铁放入低频熔解炉中在1000℃加热10h，然后将低频熔解炉中的熔融物置于转炉中同时20T氧气顶吹转炉；低频熔解炉是通过电磁感应来对物料加热。
钢液的炉外精炼是把一般炼钢炉中要完成的精炼任务，如脱硫，脱氧，除气，去除非金属夹杂物，调整钢的成分和钢液温度等，移到炉外的“钢包”或者专用的容器中进行。这样就把原来的炼钢工艺分成两步进行，第一，在一般炼钢炉中进行熔化和初炼，在本实施例中采用低频熔解炉进行初炼；第二，在钢包或专用的精炼容器中进行精炼，这些“钢包”或者专用的容器称为精炼炉。在本实施例中采用LF精炼炉进行精炼。LF精炼法能适应连铸的要求。在连铸工艺流程中，需建立在一定时间可供一定温度钢液的体制，因此其操作，质量稳定起着至关重要作用。LF精炼法在钢液温度严密调整和工序时间管理方面能发挥最大的效果。另外，LF精炼从钢包底部进行吹氩搅拌，使钢液连续循环流动，钢包内钢液成分偏差极小，可达到精确控制成分的目的，这种功能对特殊钢连铸发挥极大的效果，使连铸相邻炉间存在元素浓度差极小，有效控制产品质量特性的波动。
所述原料铁由生铁块、废钢组成，其中生铁块是炼钢的主要原材料，一般占装入量的70％～100％。生铁块经加热得到的铁水的化学热与物理热是氧气顶吹转炉炼钢的主要热源。生铁块中各元素的硅(Si)含量为0.30％～0.60％；锰(Mn)含量为0.20％～0.80％；磷(P)含量越低≤0.20％；硫(S)含量≤0.05％；碳(C)含量为3.5％～4.5％。废钢的硫、磷含量均不得大于0.050％。废钢中残余元素含量应符合以下要求：镍(Ni)≤0.30％、铬(Cr)≤0.30％、铜(Cu)≤0.30％、砷(As)≤0.80％。除锰、硅外，其他合金元素残余含量的总和不超过0.60％。
2)氧气顶吹10min后，进行LF精炼80min，向LF精炼炉中加入石灰100Kg/炉，电石50Kg/炉，同时进行搅拌40min，造渣时间为10min。
3)LF精炼后使用挡渣板出钢，同时进行吹氩，吹氩后的钢水进行方坯连铸，拉速为3m/min，比水量为1.5L/Kg，中包温度为1000℃，连铸成130mm×130mm的钢坯，所述钢坯的组分(重量)如下：碳(C)8-10％、铜(Cu)10-15％、锰(Mn)0.8-1.2％、硅(Si)1.3-1.8％、铬(Cr)0.2-0.4％、钒(V)0.5-1.8％，磷(P)≤0.08，硫(S)≤0.08，余量为铁(Fe)。
吹氩搅拌使钢液在钢包内产生环流，可用控制吹氩流量的方法来控制钢液的搅拌强度，促使钢液成分和温度的均匀。搅动的钢液增加了钢中非金属夹杂物碰撞长大的机会，上浮的氩气泡不仅能够吸收钢中的气体，还会吸附浮于钢液中的夹杂物，能把附的夹杂物带到钢液表面由渣层所吸收，净化钢液。此外，还可以通过吹氩来降低钢液温度，使之满足浇铸工序的要求。
所述螺母的浇铸成型步骤如下：
取上述钢坯在放入加热炉中在1200℃下熔融，然后在氮气环境中，将熔融物在500℃导入模具中进行冷却，将模具内冷却后的产物加热至800℃后保温10min，之后淬入温度200℃的油中并保温10min，然后取出产物在室温下空冷。
通过国家标准GB/T230.1-2009《金属洛氏硬度试验》，对本实施例制造所得的嵌入式外滚花螺母和现有技术中的铜合金材质的同类产品进行硬度测试，测试五次取平均值，本实施例制造所得的嵌入式外滚花螺母硬度较现有技术中的铜合金材质的同类产品提高40％。
通过与砂石发生摩擦后，测量本实施例制造所得的嵌入式外滚花螺母和现有技术中的铜合金材质的同类产品的重量损失，测试五次取平均值，本发明制造所得的嵌入式外滚花螺母的耐磨度较现有技术中的铜合金材质的同类产品提高耐磨度提高20％。
通过裂纹检测仪，测量本实施例制造所得的嵌入式外滚花螺母和现有技术中的工艺制造所得的同类产品的裂纹率，本实施例制造所得的嵌入式外滚花螺母裂纹率降低15％。
实施例2
如图1所示，一种嵌入式外滚花螺母，其特征在于，包括多个内层螺母本体(103、104、105)及一个外层螺母本体(102)；所述多个内层螺母本体及一个外层螺母本体均设置有外滚花(未示出)；所述多个内层螺母本体中心均为中空螺纹腔；所述多个内层螺母本体螺纹腔直径与螺栓(101)直径相匹配；安装于螺栓时，从螺栓头部方向自上而下外层螺母本体及多个内层螺母本体沿轴向呈阶梯状安装，位于下层的内层螺母本体半径大于位于上层的内层螺母本体半径；所述多个内层螺母本体的厚度之和小于螺栓的径向长度；安装于螺栓时，多个内层螺母本体完全被外层螺母本体包覆；所述外层螺母本体空腔沿轴向剖面呈中空倒置阶梯状；沿轴向每层阶梯的高度对应每级内层螺母本体的厚度，阶梯宽度对应每级内层螺母本体的半径差；所述外层螺母本体空腔最上级为中空螺纹腔，且直径与螺栓直径相匹配；除最上级外，所述外层螺母本体空腔的其它级均设置有内滚花(未示出)；所述嵌入式外滚花螺母由合金材料制成。
如图2所示，在本发明的一个优选实施方式中，示例性地示出了三个内层螺母本体(103、104、105)，本领域技术人员知晓，所述内层螺母本体的数量可以根据需要选取多于三个或少于三个，并非仅限于三个。在本实施方式中，安装时，可将第一内层螺母本体(103)、第二内层螺母本体(104)、第三内层螺母本体(105)、逐个放入到外层螺母本体的空腔中，由于外层螺母本体空腔沿轴向剖面呈中空倒置阶梯状，沿轴向每层阶梯的高度对应每级内层螺母本体的厚度，阶梯宽度对应每级内层螺母本体的半径差，因此每级内层螺母本体可以逐级放置在外层螺母本体腔内，且完全被外层螺母本体包覆。由于所述多个内层螺母本体及一个外层螺母本体均设置有外滚花(未示出)，除最上级外，所述外层螺母本体空腔的其它级均设置有内滚花，当内层螺母本体逐级放置在外层螺母本体腔内，将螺栓(101)拧入时，由于内外滚花的相互摩擦作用，外层螺母本体与放置在其空腔内的多个内层螺母本体的位置相对稳定，不容易发生错位。螺栓(101)拧入后，螺栓(101)通过螺纹与外层螺母本体(102)空腔最上级为中空螺纹腔及多个内层螺母本体(103、104、105)中心的中空螺纹腔相配合固定。
在本发明的一个优选实施方式中，出于节省材料的考虑，可以从所述多个内层螺母本体中选择至少一个内层螺母本体与外层螺母本体嵌套安装于螺栓上。如图3所示，示例性的，可以选择第一内层螺母本体(103)以及第二内层螺母本体(104)与外层螺母本体(102)配套安装。安装时，可将第一内层螺母本体(103)、第二内层螺母本体(104)逐个放入到外层螺母本体的空腔中，由于外层螺母本体空腔沿轴向剖面呈中空倒置阶梯状，沿轴向每层阶梯的高度对应每级内层螺母本体的厚度，阶梯宽度对应每级内层螺母本体的半径差，因此每级内层螺母本体可以逐级放置在外层螺母本体腔内，且完全被外层螺母本体包覆。由于所述多个内层螺母本体及一个外层螺母本体均设置有外滚花(未示出)，除最上级外，所述外层螺母本体空腔的其它级均设置有内滚花，当内层螺母本体逐级放置在外层螺母本体腔内，将螺栓拧入时，由于内外滚花的相互摩擦作用，外层螺母本体与放置在其空腔内的多个内层螺母本体的位置相对稳定，不容易发生错位。螺栓(101)拧入后，螺栓(101)通过螺纹与外层螺母本体(102)空腔最上级为中空螺纹腔及多个内层螺母本体(103、104)中心的中空螺纹腔相配合固定。
在本发明的一个优选实施方式中，出于节省材料的考虑，可以从所述多个内层螺母本体中选择至少一个内层螺母本体与外层螺母本体嵌套安装于螺栓上。如图4所示，示例性的，可以选择第一内层螺母本体(103)以及第三内层螺母本体(105)与外层螺母本体(102)配套安装。安装时，可将第一内层螺母本体(103)、第三内层螺母本体(105)逐个放入到外层螺母本体的空腔中，由于外层螺母本体空腔沿轴向剖面呈中空倒置阶梯状，沿轴向每层阶梯的高度对应每级内层螺母本体的厚度，阶梯宽度对应每级内层螺母本体的半径差，因此每级内层螺母本体可以逐级放置在外层螺母本体腔内，且完全被外层螺母本体包覆。由于所述多个内层螺母本体及一个外层螺母本体均设置有外滚花(未示出)，除最上级外，所述外层螺母本体空腔的其它级均设置有内滚花，当内层螺母本体逐级放置在外层螺母本体腔内，将螺栓拧入时，由于内外滚花的相互摩擦作用，外层螺母本体与放置在其空腔内的多个内层螺母本体的位置相对稳定，不容易发生错位。螺栓(101)拧入后，螺栓(101)通过螺纹与外层螺母本体(102)空腔最上级为中空螺纹腔及多个内层螺母本体(103、105)中心的中空螺纹腔相配合固定。
在本发明的一个优选实施方式中，出于节省材料的考虑，可以从所述多个内层螺母本体中选择至少一个内层螺母本体与外层螺母本体嵌套安装于螺栓上。如图5所示，示例性的，可以选择第二内层螺母本体(104)以及第三内层螺母本体(105)与外层螺母本体(102)配套安装。安装时，可将第二内层螺母本体(104)、第三内层螺母本体(105)逐个放入到外层螺母本体的空腔中，由于外层螺母本体空腔沿轴向剖面呈中空倒置阶梯状，沿轴向每层阶梯的高度对应每级内层螺母本体的厚度，阶梯宽度对应每级内层螺母本体的半径差，因此每级内层螺母本体可以逐级放置在外层螺母本体腔内，且完全被外层螺母本体包覆。由于所述多个内层螺母本体及一个外层螺母本体均设置有外滚花(未示出)，除最上级外，所述外层螺母本体空腔的其它级均设置有内滚花，当内层螺母本体逐级放置在外层螺母本体腔内，将螺栓拧入时，由于内外滚花的相互摩擦作用，外层螺母本体与放置在其空腔内的多个内层螺母本体的位置相对稳定，不容易发生错位。螺栓(101)拧入后，螺栓(101)通过螺纹与外层螺母本体(102)空腔最上级为中空螺纹腔及多个内层螺母本体(104、105)中心的中空螺纹腔相配合固定。
在本发明的一个优选实施方式中，由于采用合金材料制得螺母，使得耐磨性及抗裂性极大提高，因此可以将所述外层螺母本体独立安装于螺栓上(未示出)。
如图6、7所示，在本发明的一个优选实施方式中，所述外层螺母本体横截面外围为六边形或四边形。
如图6、7所示，在本发明的一个优选实施方式中，所述多个内层螺母本体外周呈圆筒状。
如图7所示，在本发明的一个优选实施方式中，所述多个内层螺母本体的上下表面均设置有防滑纹。
如图8所示，所述嵌入式外滚花螺母的制造方法中，包括合金材料的制造步骤和螺母的浇铸成型步骤，所述合金材料的制造步骤如下：
1)取原料铁放入低频熔解炉中在1200℃加热15h，然后将低频熔解炉中的熔融物置于转炉中同时35T氧气顶吹转炉；
所述原料铁由生铁块、废钢组成，其中生铁块是炼钢的主要原材料，一般占装入量的70％～100％。生铁块经加热得到的铁水的化学热与物理热是氧气顶吹转炉炼钢的主要热源。生铁块中各元素的硅(Si)含量为0.30％～0.60％；锰(Mn)含量为0.20％～0.80％；磷(P)含量越低≤0.20％；硫(S)含量≤0.05％；碳(C)含量为3.5％～4.5％。废钢的硫、磷含量均不得大于0.050％。废钢中残余元素含量应符合以下要求：镍(Ni)≤0.30％、铬(Cr)≤0.30％、铜(Cu)≤0.30％、砷(As)≤0.80％。除锰、硅外，其他合金元素残余含量的总和不超过0.60％。
2)氧气顶吹30min后，进行LF精炼100min，向LF精炼炉中加入石灰150Kg/炉，电石65Kg/炉，同时进行搅拌60min，造渣时间为20min；
3)LF精炼后使用挡渣板出钢，同时进行吹氩，吹氩后的钢水进行方坯连铸，拉速为4m/min，比水量为1.5L/Kg，中包温度为1250℃，连铸成130mm×130mm的钢坯，所述钢坯的组分如下：C8-10％、Cu10-15％、Mn0.8-1.2％、Si1.3-1.8％、Cr0.2-0.4％、V0.5-1.8％，P≤0.08，S≤0.08，余量为铁；
所述螺母的浇铸成型步骤如下：
取上述钢坯在放入加热炉中在1300℃下熔融，然后在氮气环境中，将熔融物在700℃导入模具中进行冷却，将模具内冷却后的产物加热至800℃后保温15min，之后淬入温度250℃的油中并保温13min，然后取出产物在室温下空冷。
通过国家标准GB/T230.1-2009《金属洛氏硬度试验》，对本实施例制造所得的嵌入式外滚花螺母和现有技术中的铜合金材质的同类产品进行硬度测试，测试五次取平均值，本实施例制造所得的嵌入式外滚花螺母硬度较现有技术中的铜合金材质的同类产品提高41％。
通过与砂石发生摩擦后，测量本实施例制造所得的嵌入式外滚花螺母和现有技术中的铜合金材质的同类产品的重量损失，测试五次取平均值，本发明制造所得的嵌入式外滚花螺母的耐磨度较现有技术中的铜合金材质的同类产品提高耐磨度提高22％。
通过裂纹检测仪，测量本实施例制造所得的嵌入式外滚花螺母和现有技术中的工艺制造所得的同类产品的裂纹率，本实施例制造所得的嵌入式外滚花螺母裂纹率降低13％。
实施例3
如图1所示，一种嵌入式外滚花螺母，其特征在于，包括多个内层螺母本体(103、104、105)及一个外层螺母本体(102)；所述多个内层螺母本体及一个外层螺母本体均设置有外滚花(未示出)；所述多个内层螺母本体中心均为中空螺纹腔；所述多个内层螺母本体螺纹腔直径与螺栓(101)直径相匹配；安装于螺栓时，从螺栓头部方向自上而下外层螺母本体及多个内层螺母本体沿轴向呈阶梯状安装，位于下层的内层螺母本体半径大于位于上层的内层螺母本体半径；所述多个内层螺母本体的厚度之和小于螺栓的径向长度；安装于螺栓时，多个内层螺母本体完全被外层螺母本体包覆；所述外层螺母本体空腔沿轴向剖面呈中空倒置阶梯状；沿轴向每层阶梯的高度对应每级内层螺母本体的厚度，阶梯宽度对应每级内层螺母本体的半径差；所述外层螺母本体空腔最上级为中空螺纹腔，且直径与螺栓直径相匹配；除最上级外，所述外层螺母本体空腔的其它级均设置有内滚花(未示出)；所述嵌入式外滚花螺母由合金材料制成。
如图2所示，在本发明的一个优选实施方式中，示例性地示出了三个内层螺母本体(103、104、105)，本领域技术人员知晓，所述内层螺母本体的数量可以根据需要选取多于三个或少于三个，并非仅限于三个。在本实施方式中，安装时，可将第一内层螺母本体(103)、第二内层螺母本体(104)、第三内层螺母本体(105)、逐个放入到外层螺母本体的空腔中，由于外层螺母本体空腔沿轴向剖面呈中空倒置阶梯状，沿轴向每层阶梯的高度对应每级内层螺母本体的厚度，阶梯宽度对应每级内层螺母本体的半径差，因此每级内层螺母本体可以逐级放置在外层螺母本体腔内，且完全被外层螺母本体包覆。由于所述多个内层螺母本体及一个外层螺母本体均设置有外滚花(未示出)，除最上级外，所述外层螺母本体空腔的其它级均设置有内滚花，当内层螺母本体逐级放置在外层螺母本体腔内，将螺栓(101)拧入时，由于内外滚花的相互摩擦作用，外层螺母本体与放置在其空腔内的多个内层螺母本体的位置相对稳定，不容易发生错位。螺栓(101)拧入后，螺栓(101)通过螺纹与外层螺母本体(102)空腔最上级为中空螺纹腔及多个内层螺母本体(103、104、105)中心的中空螺纹腔相配合固定。
在本发明的一个优选实施方式中，出于节省材料的考虑，可以从所述多个内层螺母本体中选择至少一个内层螺母本体与外层螺母本体嵌套安装于螺栓上。如图3所示，示例性的，可以选择第一内层螺母本体(103)以及第二内层螺母本体(104)与外层螺母本体(102)配套安装。安装时，可将第一内层螺母本体(103)、第二内层螺母本体(104)逐个放入到外层螺母本体的空腔中，由于外层螺母本体空腔沿轴向剖面呈中空倒置阶梯状，沿轴向每层阶梯的高度对应每级内层螺母本体的厚度，阶梯宽度对应每级内层螺母本体的半径差，因此每级内层螺母本体可以逐级放置在外层螺母本体腔内，且完全被外层螺母本体包覆。由于所述多个内层螺母本体及一个外层螺母本体均设置有外滚花(未示出)，除最上级外，所述外层螺母本体空腔的其它级均设置有内滚花，当内层螺母本体逐级放置在外层螺母本体腔内，将螺栓拧入时，由于内外滚花的相互摩擦作用，外层螺母本体与放置在其空腔内的多个内层螺母本体的位置相对稳定，不容易发生错位。螺栓(101)拧入后，螺栓(101)通过螺纹与外层螺母本体(102)空腔最上级为中空螺纹腔及多个内层螺母本体(103、104)中心的中空螺纹腔相配合固定。
在本发明的一个优选实施方式中，出于节省材料的考虑，可以从所述多个内层螺母本体中选择至少一个内层螺母本体与外层螺母本体嵌套安装于螺栓上。如图4所示，示例性的，可以选择第一内层螺母本体(103)以及第三内层螺母本体(105)与外层螺母本体(102)配套安装。安装时，可将第一内层螺母本体(103)、第三内层螺母本体(105)逐个放入到外层螺母本体的空腔中，由于外层螺母本体空腔沿轴向剖面呈中空倒置阶梯状，沿轴向每层阶梯的高度对应每级内层螺母本体的厚度，阶梯宽度对应每级内层螺母本体的半径差，因此每级内层螺母本体可以逐级放置在外层螺母本体腔内，且完全被外层螺母本体包覆。由于所述多个内层螺母本体及一个外层螺母本体均设置有外滚花(未示出)，除最上级外，所述外层螺母本体空腔的其它级均设置有内滚花，当内层螺母本体逐级放置在外层螺母本体腔内，将螺栓拧入时，由于内外滚花的相互摩擦作用，外层螺母本体与放置在其空腔内的多个内层螺母本体的位置相对稳定，不容易发生错位。螺栓(101)拧入后，螺栓(101)通过螺纹与外层螺母本体(102)空腔最上级为中空螺纹腔及多个内层螺母本体(103、105)中心的中空螺纹腔相配合固定。
在本发明的一个优选实施方式中，出于节省材料的考虑，可以从所述多个内层螺母本体中选择至少一个内层螺母本体与外层螺母本体嵌套安装于螺栓上。如图5所示，示例性的，可以选择第二内层螺母本体(104)以及第三内层螺母本体(105)与外层螺母本体(102)配套安装。安装时，可将第二内层螺母本体(104)、第三内层螺母本体(105)逐个放入到外层螺母本体的空腔中，由于外层螺母本体空腔沿轴向剖面呈中空倒置阶梯状，沿轴向每层阶梯的高度对应每级内层螺母本体的厚度，阶梯宽度对应每级内层螺母本体的半径差，因此每级内层螺母本体可以逐级放置在外层螺母本体腔内，且完全被外层螺母本体包覆。由于所述多个内层螺母本体及一个外层螺母本体均设置有外滚花(未示出)，除最上级外，所述外层螺母本体空腔的其它级均设置有内滚花，当内层螺母本体逐级放置在外层螺母本体腔内，将螺栓拧入时，由于内外滚花的相互摩擦作用，外层螺母本体与放置在其空腔内的多个内层螺母本体的位置相对稳定，不容易发生错位。螺栓(101)拧入后，螺栓(101)通过螺纹与外层螺母本体(102)空腔最上级为中空螺纹腔及多个内层螺母本体(104、105)中心的中空螺纹腔相配合固定。
在本发明的一个优选实施方式中，由于采用合金材料制得螺母，使得耐磨性及抗裂性极大提高，因此可以将所述外层螺母本体独立安装于螺栓上(未示出)。
如图6、7所示，在本发明的一个优选实施方式中，所述外层螺母本体横截面外围为六边形或四边形。
如图6、7所示，在本发明的一个优选实施方式中，所述多个内层螺母本体外周呈圆筒状。
如图7所示，在本发明的一个优选实施方式中，所述多个内层螺母本体的上下表面均设置有防滑纹。
如图8所示，所述嵌入式外滚花螺母的制造方法中，包括合金材料的制造步骤和螺母的浇铸成型步骤，所述合金材料的制造步骤如下：
1)取原料铁放入低频熔解炉中在1050℃加热12h，然后将低频熔解炉中的熔融物置于转炉中同时25T氧气顶吹转炉；
所述原料铁由生铁块、废钢组成，其中生铁块是炼钢的主要原材料，一般占装入量的70％～100％。生铁块经加热得到的铁水的化学热与物理热是氧气顶吹转炉炼钢的主要热源。生铁块中各元素的硅(Si)含量为0.30％～0.60％；锰(Mn)含量为0.20％～0.80％；磷(P)含量越低≤0.20％；硫(S)含量≤0.05％；碳(C)含量为3.5％～4.5％。废钢的硫、磷含量均不得大于0.050％。废钢中残余元素含量应符合以下要求：镍(Ni)≤0.30％、铬(Cr)≤0.30％、铜(Cu)≤0.30％、砷(As)≤0.80％。除锰、硅外，其他合金元素残余含量的总和不超过0.60％。
2)氧气顶吹30min后，进行LF精炼90min，向LF精炼炉中加入石灰140Kg/炉，电石55Kg/炉，同时进行搅拌45min，造渣时间为18min；
3)LF精炼后使用挡渣板出钢，同时进行吹氩，吹氩后的钢水进行方坯连铸，拉速为3m/min，比水量为1.5L/Kg，中包温度为1050℃，连铸成130mm×130mm的钢坯，所述钢坯的组分如下：C8-10％、Cu10-15％、Mn0.8-1.2％、Si1.3-1.8％、Cr0.2-0.4％、V0.5-1.8％，P≤0.08，S≤0.08，余量为铁；
所述螺母的浇铸成型步骤如下：
取上述钢坯在放入加热炉中在1200℃下熔融，然后在氮气环境中，将熔融物在550℃导入模具中进行冷却，将模具内冷却后的产物加热至800℃后保温13min，之后淬入温度230℃的油中并保温13min，然后取出产物在室温下空冷。
通过国家标准GB/T230.1-2009《金属洛氏硬度试验》，对本实施例制造所得的嵌入式外滚花螺母和现有技术中的铜合金材质的同类产品进行硬度测试，测试五次取平均值，本实施例制造所得的嵌入式外滚花螺母硬度较现有技术中的铜合金材质的同类产品提高39％。
通过与砂石发生摩擦后，测量本实施例制造所得的嵌入式外滚花螺母和现有技术中的铜合金材质的同类产品的重量损失，测试五次取平均值，本发明制造所得的嵌入式外滚花螺母的耐磨度较现有技术中的铜合金材质的同类产品提高耐磨度提高21％。
通过裂纹检测仪，测量本实施例制造所得的嵌入式外滚花螺母和现有技术中的工艺制造所得的同类产品的裂纹率，本实施例制造所得的嵌入式外滚花螺母裂纹率降低17％。
实施例4
如图1所示，一种嵌入式外滚花螺母，其特征在于，包括多个内层螺母本体(103、104、105)及一个外层螺母本体(102)；所述多个内层螺母本体及一个外层螺母本体均设置有外滚花(未示出)；所述多个内层螺母本体中心均为中空螺纹腔；所述多个内层螺母本体螺纹腔直径与螺栓(101)直径相匹配；安装于螺栓时，从螺栓头部方向自上而下外层螺母本体及多个内层螺母本体沿轴向呈阶梯状安装，位于下层的内层螺母本体半径大于位于上层的内层螺母本体半径；所述多个内层螺母本体的厚度之和小于螺栓的径向长度；安装于螺栓时，多个内层螺母本体完全被外层螺母本体包覆；所述外层螺母本体空腔沿轴向剖面呈中空倒置阶梯状；沿轴向每层阶梯的高度对应每级内层螺母本体的厚度，阶梯宽度对应每级内层螺母本体的半径差；所述外层螺母本体空腔最上级为中空螺纹腔，且直径与螺栓直径相匹配；除最上级外，所述外层螺母本体空腔的其它级均设置有内滚花(未示出)；所述嵌入式外滚花螺母由合金材料制成。
如图2所示，在本发明的一个优选实施方式中，示例性地示出了三个内层螺母本体(103、104、105)，本领域技术人员知晓，所述内层螺母本体的数量可以根据需要选取多于三个或少于三个，并非仅限于三个。在本实施方式中，安装时，可将第一内层螺母本体(103)、第二内层螺母本体(104)、第三内层螺母本体(105)、逐个放入到外层螺母本体的空腔中，由于外层螺母本体空腔沿轴向剖面呈中空倒置阶梯状，沿轴向每层阶梯的高度对应每级内层螺母本体的厚度，阶梯宽度对应每级内层螺母本体的半径差，因此每级内层螺母本体可以逐级放置在外层螺母本体腔内，且完全被外层螺母本体包覆。由于所述多个内层螺母本体及一个外层螺母本体均设置有外滚花(未示出)，除最上级外，所述外层螺母本体空腔的其它级均设置有内滚花，当内层螺母本体逐级放置在外层螺母本体腔内，将螺栓(101)拧入时，由于内外滚花的相互摩擦作用，外层螺母本体与放置在其空腔内的多个内层螺母本体的位置相对稳定，不容易发生错位。螺栓(101)拧入后，螺栓(101)通过螺纹与外层螺母本体(102)空腔最上级为中空螺纹腔及多个内层螺母本体(103、104、105)中心的中空螺纹腔相配合固定。
在本发明的一个优选实施方式中，出于节省材料的考虑，可以从所述多个内层螺母本体中选择至少一个内层螺母本体与外层螺母本体嵌套安装于螺栓上。如图3所示，示例性的，可以选择第一内层螺母本体(103)以及第二内层螺母本体(104)与外层螺母本体(102)配套安装。安装时，可将第一内层螺母本体(103)、第二内层螺母本体(104)逐个放入到外层螺母本体的空腔中，由于外层螺母本体空腔沿轴向剖面呈中空倒置阶梯状，沿轴向每层阶梯的高度对应每级内层螺母本体的厚度，阶梯宽度对应每级内层螺母本体的半径差，因此每级内层螺母本体可以逐级放置在外层螺母本体腔内，且完全被外层螺母本体包覆。由于所述多个内层螺母本体及一个外层螺母本体均设置有外滚花(未示出)，除最上级外，所述外层螺母本体空腔的其它级均设置有内滚花，当内层螺母本体逐级放置在外层螺母本体腔内，将螺栓拧入时，由于内外滚花的相互摩擦作用，外层螺母本体与放置在其空腔内的多个内层螺母本体的位置相对稳定，不容易发生错位。螺栓(101)拧入后，螺栓(101)通过螺纹与外层螺母本体(102)空腔最上级为中空螺纹腔及多个内层螺母本体(103、104)中心的中空螺纹腔相配合固定。
在本发明的一个优选实施方式中，出于节省材料的考虑，可以从所述多个内层螺母本体中选择至少一个内层螺母本体与外层螺母本体嵌套安装于螺栓上。如图4所示，示例性的，可以选择第一内层螺母本体(103)以及第三内层螺母本体(105)与外层螺母本体(102)配套安装。安装时，可将第一内层螺母本体(103)、第三内层螺母本体(105)逐个放入到外层螺母本体的空腔中，由于外层螺母本体空腔沿轴向剖面呈中空倒置阶梯状，沿轴向每层阶梯的高度对应每级内层螺母本体的厚度，阶梯宽度对应每级内层螺母本体的半径差，因此每级内层螺母本体可以逐级放置在外层螺母本体腔内，且完全被外层螺母本体包覆。由于所述多个内层螺母本体及一个外层螺母本体均设置有外滚花(未示出)，除最上级外，所述外层螺母本体空腔的其它级均设置有内滚花，当内层螺母本体逐级放置在外层螺母本体腔内，将螺栓拧入时，由于内外滚花的相互摩擦作用，外层螺母本体与放置在其空腔内的多个内层螺母本体的位置相对稳定，不容易发生错位。螺栓(101)拧入后，螺栓(101)通过螺纹与外层螺母本体(102)空腔最上级为中空螺纹腔及多个内层螺母本体(103、105)中心的中空螺纹腔相配合固定。
在本发明的一个优选实施方式中，出于节省材料的考虑，可以从所述多个内层螺母本体中选择至少一个内层螺母本体与外层螺母本体嵌套安装于螺栓上。如图5所示，示例性的，可以选择第二内层螺母本体(104)以及第三内层螺母本体(105)与外层螺母本体(102)配套安装。安装时，可将第二内层螺母本体(104)、第三内层螺母本体(105)逐个放入到外层螺母本体的空腔中，由于外层螺母本体空腔沿轴向剖面呈中空倒置阶梯状，沿轴向每层阶梯的高度对应每级内层螺母本体的厚度，阶梯宽度对应每级内层螺母本体的半径差，因此每级内层螺母本体可以逐级放置在外层螺母本体腔内，且完全被外层螺母本体包覆。由于所述多个内层螺母本体及一个外层螺母本体均设置有外滚花(未示出)，除最上级外，所述外层螺母本体空腔的其它级均设置有内滚花，当内层螺母本体逐级放置在外层螺母本体腔内，将螺栓拧入时，由于内外滚花的相互摩擦作用，外层螺母本体与放置在其空腔内的多个内层螺母本体的位置相对稳定，不容易发生错位。螺栓(101)拧入后，螺栓(101)通过螺纹与外层螺母本体(102)空腔最上级为中空螺纹腔及多个内层螺母本体(104、105)中心的中空螺纹腔相配合固定。
在本发明的一个优选实施方式中，由于采用合金材料制得螺母，使得耐磨性及抗裂性极大提高，因此可以将所述外层螺母本体独立安装于螺栓上(未示出)。
如图6、7所示，在本发明的一个优选实施方式中，所述外层螺母本体横截面外围为六边形或四边形。
如图6、7所示，在本发明的一个优选实施方式中，所述多个内层螺母本体外周呈圆筒状。
如图7所示，在本发明的一个优选实施方式中，所述多个内层螺母本体的上下表面均设置有防滑纹。
如图8所示，所述嵌入式外滚花螺母的制造方法中，包括合金材料的制造步骤和螺母的浇铸成型步骤，所述合金材料的制造步骤如下：
1)取原料铁放入低频熔解炉中在1180℃加热13h，然后将低频熔解炉中的熔融物置于转炉中同时35T氧气顶吹转炉；
所述原料铁由生铁块、废钢组成，其中生铁块是炼钢的主要原材料，一般占装入量的70％～100％。生铁块经加热得到的铁水的化学热与物理热是氧气顶吹转炉炼钢的主要热源。生铁块中各元素的硅(Si)含量为0.30％～0.60％；锰(Mn)含量为0.20％～0.80％；磷(P)含量越低≤0.20％；硫(S)含量≤0.05％；碳(C)含量为3.5％～4.5％。废钢的硫、磷含量均不得大于0.050％。废钢中残余元素含量应符合以下要求：镍(Ni)≤0.30％、铬(Cr)≤0.30％、铜(Cu)≤0.30％、砷(As)≤0.80％。除锰、硅外，其他合金元素残余含量的总和不超过0.60％。
2)氧气顶吹10-30min后，进行LF精炼80-100min，向LF精炼炉中加入石灰150Kg/炉，电石65Kg/炉，同时进行搅拌50min，造渣时间为20min；
3)LF精炼后使用挡渣板出钢，同时进行吹氩，吹氩后的钢水进行方坯连铸，拉速为4m/min，比水量为1.5L/Kg，中包温度为1250℃，连铸成130mm×130mm的钢坯，所述钢坯的组分如下：C8-10％、Cu10-15％、Mn0.8-1.2％、Si1.3-1.8％、Cr0.2-0.4％、V0.5-1.8％，P≤0.08，S≤0.08，余量为铁；
所述螺母的浇铸成型步骤如下：
取上述钢坯在放入加热炉中在1300℃下熔融，然后在氮气环境中，将熔融物在700℃导入模具中进行冷却，将模具内冷却后的产物加热至800℃后保温10min，之后淬入温度200℃的油中并保温10min，然后取出产物在室温下空冷。
通过国家标准GB/T230.1-2009《金属洛氏硬度试验》，对本实施例制造所得的嵌入式外滚花螺母和现有技术中的铜合金材质的同类产品进行硬度测试，测试五次取平均值，本实施例制造所得的嵌入式外滚花螺母硬度较现有技术中的铜合金材质的同类产品提高45％。
通过与砂石发生摩擦后，测量本实施例制造所得的嵌入式外滚花螺母和现有技术中的铜合金材质的同类产品的重量损失，测试五次取平均值，本发明制造所得的嵌入式外滚花螺母的耐磨度较现有技术中的铜合金材质的同类产品提高耐磨度提高20％。
通过裂纹检测仪，测量本实施例制造所得的嵌入式外滚花螺母和现有技术中的工艺制造所得的同类产品的裂纹率，本实施例制造所得的嵌入式外滚花螺母裂纹率降低18％。
实施例5
如图1所示，一种嵌入式外滚花螺母，其特征在于，包括多个内层螺母本体(103、104、105)及一个外层螺母本体(102)；所述多个内层螺母本体及一个外层螺母本体均设置有外滚花(未示出)；所述多个内层螺母本体中心均为中空螺纹腔；所述多个内层螺母本体螺纹腔直径与螺栓(101)直径相匹配；安装于螺栓时，从螺栓头部方向自上而下外层螺母本体及多个内层螺母本体沿轴向呈阶梯状安装，位于下层的内层螺母本体半径大于位于上层的内层螺母本体半径；所述多个内层螺母本体的厚度之和小于螺栓的径向长度；安装于螺栓时，多个内层螺母本体完全被外层螺母本体包覆；所述外层螺母本体空腔沿轴向剖面呈中空倒置阶梯状；沿轴向每层阶梯的高度对应每级内层螺母本体的厚度，阶梯宽度对应每级内层螺母本体的半径差；所述外层螺母本体空腔最上级为中空螺纹腔，且直径与螺栓直径相匹配；除最上级外，所述外层螺母本体空腔的其它级均设置有内滚花(未示出)；所述嵌入式外滚花螺母由合金材料制成。
如图2所示，在本发明的一个优选实施方式中，示例性地示出了三个内层螺母本体(103、104、105)，本领域技术人员知晓，所述内层螺母本体的数量可以根据需要选取多于三个或少于三个，并非仅限于三个。在本实施方式中，安装时，可将第一内层螺母本体(103)、第二内层螺母本体(104)、第三内层螺母本体(105)、逐个放入到外层螺母本体的空腔中，由于外层螺母本体空腔沿轴向剖面呈中空倒置阶梯状，沿轴向每层阶梯的高度对应每级内层螺母本体的厚度，阶梯宽度对应每级内层螺母本体的半径差，因此每级内层螺母本体可以逐级放置在外层螺母本体腔内，且完全被外层螺母本体包覆。由于所述多个内层螺母本体及一个外层螺母本体均设置有外滚花(未示出)，除最上级外，所述外层螺母本体空腔的其它级均设置有内滚花，当内层螺母本体逐级放置在外层螺母本体腔内，将螺栓(101)拧入时，由于内外滚花的相互摩擦作用，外层螺母本体与放置在其空腔内的多个内层螺母本体的位置相对稳定，不容易发生错位。螺栓(101)拧入后，螺栓(101)通过螺纹与外层螺母本体(102)空腔最上级为中空螺纹腔及多个内层螺母本体(103、104、105)中心的中空螺纹腔相配合固定。
在本发明的一个优选实施方式中，出于节省材料的考虑，可以从所述多个内层螺母本体中选择至少一个内层螺母本体与外层螺母本体嵌套安装于螺栓上。如图3所示，示例性的，可以选择第一内层螺母本体(103)以及第二内层螺母本体(104)与外层螺母本体(102)配套安装。安装时，可将第一内层螺母本体(103)、第二内层螺母本体(104)逐个放入到外层螺母本体的空腔中，由于外层螺母本体空腔沿轴向剖面呈中空倒置阶梯状，沿轴向每层阶梯的高度对应每级内层螺母本体的厚度，阶梯宽度对应每级内层螺母本体的半径差，因此每级内层螺母本体可以逐级放置在外层螺母本体腔内，且完全被外层螺母本体包覆。由于所述多个内层螺母本体及一个外层螺母本体均设置有外滚花(未示出)，除最上级外，所述外层螺母本体空腔的其它级均设置有内滚花，当内层螺母本体逐级放置在外层螺母本体腔内，将螺栓拧入时，由于内外滚花的相互摩擦作用，外层螺母本体与放置在其空腔内的多个内层螺母本体的位置相对稳定，不容易发生错位。螺栓(101)拧入后，螺栓(101)通过螺纹与外层螺母本体(102)空腔最上级为中空螺纹腔及多个内层螺母本体(103、104)中心的中空螺纹腔相配合固定。
在本发明的一个优选实施方式中，出于节省材料的考虑，可以从所述多个内层螺母本体中选择至少一个内层螺母本体与外层螺母本体嵌套安装于螺栓上。如图4所示，示例性的，可以选择第一内层螺母本体(103)以及第三内层螺母本体(105)与外层螺母本体(102)配套安装。安装时，可将第一内层螺母本体(103)、第三内层螺母本体(105)逐个放入到外层螺母本体的空腔中，由于外层螺母本体空腔沿轴向剖面呈中空倒置阶梯状，沿轴向每层阶梯的高度对应每级内层螺母本体的厚度，阶梯宽度对应每级内层螺母本体的半径差，因此每级内层螺母本体可以逐级放置在外层螺母本体腔内，且完全被外层螺母本体包覆。由于所述多个内层螺母本体及一个外层螺母本体均设置有外滚花(未示出)，除最上级外，所述外层螺母本体空腔的其它级均设置有内滚花，当内层螺母本体逐级放置在外层螺母本体腔内，将螺栓拧入时，由于内外滚花的相互摩擦作用，外层螺母本体与放置在其空腔内的多个内层螺母本体的位置相对稳定，不容易发生错位。螺栓(101)拧入后，螺栓(101)通过螺纹与外层螺母本体(102)空腔最上级为中空螺纹腔及多个内层螺母本体(103、105)中心的中空螺纹腔相配合固定。
在本发明的一个优选实施方式中，出于节省材料的考虑，可以从所述多个内层螺母本体中选择至少一个内层螺母本体与外层螺母本体嵌套安装于螺栓上。如图5所示，示例性的，可以选择第二内层螺母本体(104)以及第三内层螺母本体(105)与外层螺母本体(102)配套安装。安装时，可将第二内层螺母本体(104)、第三内层螺母本体(105)逐个放入到外层螺母本体的空腔中，由于外层螺母本体空腔沿轴向剖面呈中空倒置阶梯状，沿轴向每层阶梯的高度对应每级内层螺母本体的厚度，阶梯宽度对应每级内层螺母本体的半径差，因此每级内层螺母本体可以逐级放置在外层螺母本体腔内，且完全被外层螺母本体包覆。由于所述多个内层螺母本体及一个外层螺母本体均设置有外滚花(未示出)，除最上级外，所述外层螺母本体空腔的其它级均设置有内滚花，当内层螺母本体逐级放置在外层螺母本体腔内，将螺栓拧入时，由于内外滚花的相互摩擦作用，外层螺母本体与放置在其空腔内的多个内层螺母本体的位置相对稳定，不容易发生错位。螺栓(101)拧入后，螺栓(101)通过螺纹与外层螺母本体(102)空腔最上级为中空螺纹腔及多个内层螺母本体(104、105)中心的中空螺纹腔相配合固定。
在本发明的一个优选实施方式中，由于采用合金材料制得螺母，使得耐磨性及抗裂性极大提高，因此可以将所述外层螺母本体独立安装于螺栓上(未示出)。
如图6、7所示，在本发明的一个优选实施方式中，所述外层螺母本体横截面外围为六边形或四边形。
如图6、7所示，在本发明的一个优选实施方式中，所述多个内层螺母本体外周呈圆筒状。
如图7所示，在本发明的一个优选实施方式中，所述多个内层螺母本体的上下表面均设置有防滑纹。
如图8所示，所述嵌入式外滚花螺母的制造方法中，包括合金材料的制造步骤和螺母的浇铸成型步骤，所述合金材料的制造步骤如下：
取原料铁放入低频熔解炉中在1100℃加热15h，然后将低频熔解炉中的熔融物置于转炉中同时35T氧气顶吹转炉；
所述原料铁由生铁块、废钢组成，其中生铁块是炼钢的主要原材料，一般占装入量的70％～100％。生铁块经加热得到的铁水的化学热与物理热是氧气顶吹转炉炼钢的主要热源。生铁块中各元素的硅(Si)含量为0.30％～0.60％；锰(Mn)含量为0.20％～0.80％；磷(P)含量越低≤0.20％；硫(S)含量≤0.05％；碳(C)含量为3.5％～4.5％。废钢的硫、磷含量均不得大于0.050％。废钢中残余元素含量应符合以下要求：镍(Ni)≤0.30％、铬(Cr)≤0.30％、铜(Cu)≤0.30％、砷(As)≤0.80％。除锰、硅外，其他合金元素残余含量的总和不超过0.60％。
氧气顶吹30min后，进行LF精炼80min，向LF精炼炉中加入石灰100Kg/炉，电石50Kg/炉，同时进行搅拌60min，造渣时间为20min；LF精炼后使用挡渣板出钢，同时进行吹氩，吹氩后的钢水进行方坯连铸，拉速为4m/min，比水量为1.5L/Kg，中包温度为1250℃，连铸成130mm×130mm的钢坯，所述钢坯的组分如下：C8-10％、Cu10-15％、Mn0.8-1.2％、Si1.3-1.8％、Cr0.2-0.4％、V0.5-1.8％，P≤0.08，S≤0.08，余量为铁。
所述螺母的浇铸成型步骤如下：
取钢坯在放入加热炉中在1250℃下熔融，然后在氮气环境中，将熔融物在500℃导入模具中进行冷却，将模具内冷却后的产物加热至800℃后保温13min，之后淬入温度200℃的油中并保温11min，然后取出产物在室温下空冷，即得所述嵌入式外滚花螺母。
通过国家标准GB/T230.1-2009《金属洛氏硬度试验》，对本实施例制造所得的嵌入式外滚花螺母和现有技术中的铜合金材质的同类产品进行硬度测试，测试五次取平均值，本实施例制造所得的嵌入式外滚花螺母硬度较现有技术中的铜合金材质的同类产品提高40％。
通过与砂石发生摩擦后，测量本实施例制造所得的嵌入式外滚花螺母和现有技术中的铜合金材质的同类产品的重量损失，测试五次取平均值，本发明制造所得的嵌入式外滚花螺母的耐磨度较现有技术中的铜合金材质的同类产品提高耐磨度提高18％。
通过裂纹检测仪，测量本实施例制造所得的嵌入式外滚花螺母和现有技术中的工艺制造所得的同类产品的裂纹率，本实施例制造所得的嵌入式外滚花螺母裂纹率降低20％。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种嵌入式外滚花螺母，其特征在于，包括多个内层螺母本体(103、104、105)及一个外层螺母本体(102)；所述多个内层螺母本体及一个外层螺母本体均设置有外滚花；所述多个内层螺母本体中心均为中空螺纹腔；所述多个内层螺母本体螺纹腔直径与螺栓(101)直径相匹配；安装于螺栓时，从螺栓头部方向自上而下外层螺母本体及多个内层螺母本体沿轴向呈阶梯状安装，位于下层的内层螺母本体半径大于位于上层的内层螺母本体半径；所述多个内层螺母本体的厚度之和小于螺栓的径向长度；安装于螺栓时，多个内层螺母本体完全被外层螺母本体包覆；所述外层螺母本体空腔沿轴向剖面呈中空倒置阶梯状；沿轴向每层阶梯的高度对应每级内层螺母本体的厚度，阶梯宽度对应每级内层螺母本体的半径差；所述外层螺母本体空腔最上级为中空螺纹腔，且直径与螺栓直径相匹配；除最上级外，所述外层螺母本体空腔的其它级均设置有内滚花；所述嵌入式外滚花螺母由合金材料制成。
2.一种如权利要求1所述的嵌入式外滚花螺母，所述外层螺母本体横截面外围为六边形或四边形。
3.一种如权利要求1或2所述的嵌入式外滚花螺母，所述多个内层螺母本体外周呈圆筒状。
4.一种如权利要求3所述的嵌入式外滚花螺母，所述多个内层螺母本体的上下表面均设置有防滑纹。
5.一种如权利要求4所述的嵌入式外滚花螺母，从所述多个内层螺母本体中的至少一个内层螺母本体与外层螺母本体嵌套安装于螺栓上。
6.一种如权利要求5所述的嵌入式外滚花螺母，所述外层螺母本体独立安装于螺栓上。
7.一种制造如权利要求1-6任一所述嵌入式外滚花螺母的方法，其特征在于，包括合金材料的制造步骤和螺母的浇铸成型步骤，其中所述合金材料的制造步骤如下：
1)取原料铁放入低频熔解炉中在1000-1200℃加热10-15h，然后将低频熔解炉中的熔融物置于转炉中同时20-35T氧气顶吹转炉；
2)氧气顶吹10-30min后，进行LF精炼80-100min，向LF精炼炉中加入石灰100-150Kg/炉，电石50-65Kg/炉，同时进行搅拌40-60min，造渣时间为10-20min；
3)LF精炼后使用挡渣板出钢，同时进行吹氩，吹氩后的钢水进行方坯连铸，拉速为3-4m/min，比水量为1.5L/Kg，中包温度为1000-1250℃，连铸成130mm×130mm的钢坯，所述钢坯的组分如下：C8-10％、Cu10-15％、Mn0.8-1.2％、Si1.3-1.8％、Cr0.2-0.4％、V0.5-1.8％，P≤0.08，S≤0.08，余量为铁；
所述螺母的浇铸成型步骤如下：
取上述钢坯在放入加热炉中在1200-1300℃下熔融，然后在氮气环境中，将熔融物在500-700℃导入模具中进行冷却，冷却后的产物进行分级淬火工艺，淬火后即得所述嵌入式外滚花螺母；
所述的分级淬火工艺如下：将模具内冷却后的产物加热至800℃后保温10-15min，之后淬入温度200-250℃的油中并保温10-13min，然后取出产物在室温下空冷。
8.根据权利要求7所述的嵌入式外滚花螺母的制造方法，其特征在于，所述合金材料的制造步骤如下：取原料铁放入低频熔解炉中在1100℃加热15h，然后将低频熔解炉中的熔融物置于转炉中同时35T氧气顶吹转炉；氧气顶吹30min后，进行LF精炼80min，向LF精炼炉中加入石灰100Kg/炉，电石50Kg/炉，同时进行搅拌60min，造渣时间为20min；LF精炼后使用挡渣板出钢，同时进行吹氩，吹氩后的钢水进行方坯连铸，拉速为4m/min，比水量为1.5L/Kg，中包温度为1250℃，连铸成130mm×130mm的钢坯，所述钢坯的组分如下：C8-10％、Cu10-15％、Mn0.8-1.2％、Si1.3-1.8％、Cr0.2-0.4％、V0.5-1.8％，P≤0.08，S≤0.08，余量为铁。
9.根据权利要求8所述的嵌入式外滚花螺母的制造方法，其特征在于，螺母的浇铸成型步骤如下：取钢坯在放入加热炉中在1250℃下熔融，然后在氮气环境中，将熔融物在500℃导入模具中进行冷却，将模具内冷却后的产物加热至800℃后保温13min，之后淬入温度200℃的油中并保温11min，然后取出产物在室温下空冷，制得所述嵌入式外滚花螺母。
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