CN105063452A

CN105063452A - 一种耐蚀真空螺丝的制造方法

Info

Publication number: CN105063452A
Application number: CN201510454334.0A
Authority: CN
Inventors: 江邦寿
Original assignee: CHUZHOU HAOYU SLIDING BEARINGS Ltd
Current assignee: CHUZHOU HAOYU SLIDING BEARINGS Ltd
Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2015-11-18

Abstract

本发明提供一种耐蚀真空螺丝的制造方法，方法为：设备烘干、预热除湿、制备合金液、铸造以及螺纹加工；铸造为不等压铸造，预先制作中轴处带有穿孔的真空螺丝模具，将制备好的合金液注入真空螺丝模具中进行压力变化的铸造。本发明提供的螺丝本体选用特殊的成分配比，使其耐蚀性能显著提高，同时韧性与强度优秀；并采用在真空螺丝中轴出预留穿孔的不等压铸造方法，取代现有的钻孔操作，使得铸造更为高效快捷。

Description

一种耐蚀真空螺丝的制造方法

技术领域

本发明属于紧固件制造技术领域，具体涉及一种耐蚀真空螺丝的制造方法。

背景技术

真空螺丝又称排气螺丝，是用于真空系统中的螺丝。其外形与普通螺丝几乎一样，差别在于真空螺丝中轴从头至尾有一个贯穿的孔。在真空系统设备中，螺丝孔一端是封闭的，当螺丝锁入时，会有空气被“关”在螺丝尾端以及螺丝孔底端之间（即盲孔）；如用普通螺丝，当系统抽真空时，这些被“关”住的空气，会因为螺丝的阻挡而不会被迅速抽走，反而会在抽真空后从螺纹槽缝隙中缓慢排出，对真空系统造成影响甚至污染，使系统真空无法达到目标值。如果采用真空螺丝，盲孔内的气体会从螺丝中央贯穿的孔被快速抽走，让系统真空达到目标值。因此真空螺丝是真空系统设备中至关重要的部件之一。

现有的真空螺丝大多采用合金材料进行熔炼浇注，再通过打孔装置在其中轴出进行贯穿钻孔。当真空螺丝使用在强酸碱等腐蚀较强的环境中时，其采用的合金材料在腐蚀性较强的环境中无法达到预期的性能效果；并且使用现有方法进行铸造时，真空螺丝内部容易出现气孔、缩孔等缺陷，且进行钻孔时，中轴孔容易发生偏移，这就导致真空螺丝质量的降低，进而对整个真空系统设备造成影响。

因此，研制出一种能够应用于强酸碱等腐蚀性较强的环境中的真空系统设备中，且自身各性能优异的真空螺丝是本领域技术人员所急需解决的难题。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种耐蚀真空螺丝的制造方法。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种耐蚀真空螺丝的制造方法，方法为：设备烘干、预热除湿、制备合金液、铸造以及螺纹加工；铸造为不等压铸造，预先制作中轴处带有穿孔的真空螺丝模具，将制备好的合金液注入真空螺丝模具中进行压力变化的铸造。

具体步骤为：

（1）设备烘干：除去制备合金液时需要用到的熔炼设备表面含有的涂料以及锈迹等，将其升温至300-350℃后，在其表面均匀喷涂一层保护涂料；随后再将温度升温至400-600℃，保温0.5-1h烘干发黄备用；

（2）预热除湿：将后续中需要用到的原料升温至100-150℃，并保温20-30min，进行充分脱水烘干；

（3）制备合金液：按照质量百分比：C：1-1.5%、Mg：5-10%、Mn：1.2-2%、Si：1.5-2.3%、Nb：0.5-1%、Ni：0.2-0.5%、Zn：0.2-0.5%、Cr：0.5-1.5%、B：0.05-0.15%，其余为碳化钨的配比称取合金原料，并放入感应熔炼炉中熔炼；熔炼完成后进行真空浇注铸锭，在120-165℃的温度下去应力处理1-2h；应力处理后将其碾磨成纳米合金粉；将纳米合金粉与辅料相混合，搅拌均匀形成合金液；

（4）铸造：将步骤（3）中的合金液注入铸造保温坩埚，设定不等压铸造工艺参数：气源压力为1.05-1.35Mpa，同步压力为0.95-1.05Mpa，升液速度为58-65mm/s，充型速度为53-70mm/s，增压速度为105-115mm/s，结晶增压压力为0.012-0.018Mpa；

注入模具，进行不等压铸造的升液、充型、保压、卸压；向模具型腔和保温坩埚同时通入压缩空气，调节升液压力为0.15-0.21Mpa，充型压力为0.15-0.21Mpa，下工作罐内的坩埚内的熔体在压力差的作用下经升液管沿反重力方向充填石英砂铸型，充型完成后按照设定的增压速度增压；当上下工作罐的压力差达到0.05Mpa时进行保压，保压时间为5-10min；

之后将合金液平稳注入模具中，并在不等压作用下凝固结晶形成螺丝本体铸件；结晶时长为15-25s，保压时间为85-110s，最后卸压取出，获得螺丝本体；

（5）螺纹加工：根据需要对螺丝本体进行车螺纹，得到真空螺丝。

作为优选，步骤（3）中的辅料的组成成分以及各成分所占合金原料的质量百分比分别为：聚丙烯：15-25%、润滑剂：1-2%。

作为优选，步骤（3）中的纳米合金粉的颗粒直径不超过2μm。

本发明选用质量百分比：C：1-1.5%、Mg：5-10%、Mn：1.2-2%、Si：1.5-2.3%、Nb：0.5-1%、Ni：0.2-0.5%、Zn：0.2-0.5%、Cr：0.5-1.5%、B：0.05-0.15%，其余为碳化钨的配比作为合金原料；其中C可以提高冲击韧性，但含碳量过高也容易造成缺陷，故C的质量百分比选择在1-1.5%；Mg的比强度和比刚度高，并且切削性好；Mn可以提高珠光体含量，进而提高抗拉强度，但当含量过高时容易产生偏析，降低真空螺丝的塑性以及韧性，因此将Mn的质量百分比控制在1.2-2%；Si在贝氏体转变过程中具有强烈抑制碳化物析出的特点，并稳定和细化奥氏体，增加C与Mn的偏聚，充分提高真空螺丝的淬透性以及抗冲击韧性；少量的Nb可使合金的晶粒细化，提高抗蚀性；Ni和B均为强增加淬透性元素，可充分提高紧固件淬透性以及抗冲击韧性；Zn具有优良的抗大气腐蚀性能。并且辅料中还选择有聚丙烯，有效改善了真空螺丝的韧性。

本发明与现有技术相比，螺丝本体选用特殊的成分配比，使其耐蚀性能显著提高，同时韧性与强度优秀；并采用在真空螺丝中轴出预留穿孔的不等压铸造方法，取代现有的钻孔操作，使得铸造更为高效快捷。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1：

本发明为一种耐蚀真空螺丝的制造方法，方法为：设备烘干、预热除湿、制备合金液、铸造以及螺纹加工；铸造为不等压铸造，预先制作中轴处带有穿孔的真空螺丝模具，将制备好的合金液注入真空螺丝模具中进行压力变化的铸造。

具体步骤为：

（1）设备烘干：除去制备合金液时需要用到的熔炼设备表面含有的涂料以及锈迹等，将其升温至300℃后，在其表面均匀喷涂一层保护涂料；随后再将温度升温至400℃，保温0.5h烘干发黄备用；

（2）预热除湿：将后续中需要用到的原料升温至100℃，并保温20min，进行充分脱水烘干；

（3）制备合金液：按照质量百分比：C：1%、Mg：5%、Mn：2%、Si：1.5%、Nb：0.5%、Ni：0.2-%、Zn：0.2-%、Cr：1.5%、B：0.05%，其余为碳化钨的配比称取合金原料，并放入感应熔炼炉中熔炼；熔炼完成后进行真空浇注铸锭，在120℃的温度下去应力处理1h；应力处理后将其碾磨成纳米合金粉，且纳米合金粉的颗粒直径不超过2μm；将纳米合金粉与辅料相混合，搅拌均匀形成合金液；其中辅料的组成成分以及各成分所占合金原料的质量百分比分别为：聚丙烯：25%、润滑剂：2%；

（4）铸造：将步骤（3）中的合金液注入铸造保温坩埚，设定不等压铸造工艺参数：气源压力为1.05Mpa，同步压力为0.95Mpa，升液速度为65mm/s，充型速度为70mm/s，增压速度为115mm/s，结晶增压压力为0.012Mpa；

注入模具，进行不等压铸造的升液、充型、保压、卸压；向模具型腔和保温坩埚同时通入压缩空气，调节升液压力为0.15Mpa，充型压力为0.151Mpa，下工作罐内的坩埚内的熔体在压力差的作用下经升液管沿反重力方向充填石英砂铸型，充型完成后按照设定的增压速度增压；当上下工作罐的压力差达到0.05Mpa时进行保压，保压时间为5min；

之后将合金液平稳注入模具中，并在不等压作用下凝固结晶形成螺丝本体铸件；结晶时长为15s，保压时间为85s，最后卸压取出，获得螺丝本体；

通过上述步骤制得的耐蚀真空螺丝，组织均匀、晶粒尺寸小，在强酸环境下通过测试得出其依旧具有良好的力学性能，具体如下表所示：

	抗拉强度（σb/MPa）	条件屈服强度（σ0.2/MPa）	延伸率（δ/%）
				现有方法	320	192	4
本发明方法	410	212	5
				提高率	29%	10.4%	25

实施例2：

具体步骤为：

（1）设备烘干：除去制备合金液时需要用到的熔炼设备表面含有的涂料以及锈迹等，将其升温至300-350℃后，在其表面均匀喷涂一层保护涂料；随后再将温度升温至500℃，保温0.7h烘干发黄备用；

（2）预热除湿：将后续中需要用到的原料升温至120℃，并保温25min，进行充分脱水烘干；

（3）制备合金液：按照质量百分比：C：1.5%、Mg：7%、Mn：2%、Si：2%、Nb：0.5%、Ni：0.2%、Zn：0.5%、Cr：0.5%、B：0.15%，其余为碳化钨的配比称取合金原料，并放入感应熔炼炉中熔炼；熔炼完成后进行真空浇注铸锭，在145℃的温度下去应力处理1.5h；应力处理后将其碾磨成纳米合金粉，且纳米合金粉的颗粒直径不超过2μm；将纳米合金粉与辅料相混合，搅拌均匀形成合金液；其中辅料的组成成分以及各成分所占合金原料的质量百分比分别为：聚丙烯：15%、润滑剂：2%；

（4）铸造：将步骤（3）中的合金液注入铸造保温坩埚，设定不等压铸造工艺参数：气源压力为1.35Mpa，同步压力为1.05Mpa，升液速度为62mm/s，充型速度为57mm/s，增压速度为110mm/s，结晶增压压力为0.015Mpa；

注入模具，进行不等压铸造的升液、充型、保压、卸压；向模具型腔和保温坩埚同时通入压缩空气，调节升液压力为0.18Mpa，充型压力为0.15Mpa，下工作罐内的坩埚内的熔体在压力差的作用下经升液管沿反重力方向充填石英砂铸型，充型完成后按照设定的增压速度增压；当上下工作罐的压力差达到0.05Mpa时进行保压，保压时间为7min；

之后将合金液平稳注入模具中，并在不等压作用下凝固结晶形成螺丝本体铸件；结晶时长为20s，保压时间为95s，最后卸压取出，获得螺丝本体；

	抗拉强度（σb/MPa）	条件屈服强度（σ0.2/MPa）	延伸率（δ/%）
				现有方法	320	192	4
本发明方法	435	223	5.6
				提高率	35.9%	16.1%	40

实施例3：

具体步骤为：

（1）设备烘干：除去制备合金液时需要用到的熔炼设备表面含有的涂料以及锈迹等，将其升温至350℃后，在其表面均匀喷涂一层保护涂料；随后再将温度升温至600℃，保温1h烘干发黄备用；

（2）预热除湿：将后续中需要用到的原料升温至150℃，并保温30min，进行充分脱水烘干；

（3）制备合金液：按照质量百分比：C：1.2%、Mg：8%、Mn：1.2%、Si：2%、Nb：1%、Ni：0.2%、Zn：0.5%、Cr：1%、B：0.1%，其余为碳化钨的配比称取合金原料，并放入感应熔炼炉中熔炼；熔炼完成后进行真空浇注铸锭，在165℃的温度下去应力处理2h；应力处理后将其碾磨成纳米合金粉，且纳米合金粉的颗粒直径不超过2μm；将纳米合金粉与辅料相混合，搅拌均匀形成合金液；其中辅料的组成成分以及各成分所占合金原料的质量百分比分别为：聚丙烯：20%、润滑剂：1%；

（4）铸造：将步骤（3）中的合金液注入铸造保温坩埚，设定不等压铸造工艺参数：气源压力为1.2Mpa，同步压力为1Mpa，升液速度为58mm/s，充型速度为53mm/s，增压速度为105mm/s，结晶增压压力为0.018Mpa；

注入模具，进行不等压铸造的升液、充型、保压、卸压；向模具型腔和保温坩埚同时通入压缩空气，调节升液压力为0.2Mpa，充型压力为0.2Mpa，下工作罐内的坩埚内的熔体在压力差的作用下经升液管沿反重力方向充填石英砂铸型，充型完成后按照设定的增压速度增压；当上下工作罐的压力差达到0.05Mpa时进行保压，保压时间为10min；

之后将合金液平稳注入模具中，并在不等压作用下凝固结晶形成螺丝本体铸件；结晶时长为25s，保压时间为110s，最后卸压取出，获得螺丝本体；

	抗拉强度（σb/MPa）	条件屈服强度（σ0.2/MPa）	延伸率（δ/%）
				现有方法	320	192	4
本发明方法	445	230	6
				提高率	39.1%	19.8%	50

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制性技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种耐蚀真空螺丝的制造方法，其特征在于：方法为：设备烘干、预热除湿、制备合金液、铸造以及螺纹加工；所述铸造为不等压铸造，预先制作中轴处带有穿孔的真空螺丝模具，将制备好的合金液注入真空螺丝模具中进行压力变化的铸造。

2.根据权利要求1所述的一种耐蚀真空螺丝的制造方法，其特征在于：具体步骤为：

（3）制备合金液：按照质量百分比：C：1-1.5%、Mg：5-10%、Mn：1.2-2%、Si：1.5-2.3%、Nb：0.5-1%、Ni：0.2-0.5%、Zn：0.2-0.5%、Cr：0.5-1.5%、B：0.05-0.15%，其余为碳化钨的配比称取合金原料，并放入感应熔炼炉中熔炼；熔炼完成后进行真空浇注铸锭，在120-165℃的温度下去应力处理1-2h；去应力处理后将其碾磨成纳米合金粉；将纳米合金粉与辅料相混合，搅拌均匀形成合金液；

3.根据权利要求2所述的一种耐蚀真空螺丝的制造方法，其特征在于：所述步骤（3）中的辅料的组成成分以及各成分所占合金原料的质量百分比分别为：聚丙烯：15-25%、润滑剂：1-2%。

4.根据权利要求2所述的一种耐蚀真空螺丝的制造方法，其特征在于：所述步骤（3）中的纳米合金粉的颗粒直径不超过2μm。