CN106282726A - 一种高强度耐腐蚀螺栓及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度耐腐蚀螺栓及其制造方法，其成分主要包括镁：10‑15%，碳：20‑25%，锂：2‑5%，硅：1‑3%，钼18‑26%，镍：10‑15%，钒：1‑2%，锰：1‑2%，钴：0.5‑1%，钕：0.5‑1%；辅助原料的成分为：聚丙烯：15‑25%，酰胺蜡：1‑3%，制备时先将各配料制成待处理的加工件，然后进行整径、冷镦、搓牙、热处理、表面处理得到成品螺栓。本发明的优点在于：可达到12.9级和14.9级高强度螺栓所需的硬度值、强度值，在使用中连接可靠，不易折断，提高了螺栓寿命，同时螺栓的耐腐蚀性更强，能够适应恶劣复杂的天气环境，寿命更长。

Description

一种高强度耐腐蚀螺栓及其制造方法

技术领域

本发明涉及螺栓加工技术领域，特别是涉及一种高强度耐腐蚀螺栓及其制造方法。

背景技术

螺栓作为机械零件的一种配用螺母的圆柱形带螺纹的紧固件，由头部和螺杆两部分组成的一类紧固件，需与螺母配合，用于紧固连接两个带有通孔的零件。螺栓广泛应用在各行各业，但是在不同的行业对螺栓强度的要求,例如在航天、石油探测等领域，对螺栓强度的要求更高，但是目前市场上的螺栓很难完全满足各行各业的要求，而且，制造高强度螺栓的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。因此对高强度螺栓制造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，有必要提供一种高强度螺栓的加工方法，生产更耐腐蚀的高强度螺栓。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种高强度耐腐蚀螺栓及其制造方法。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种高强度耐腐蚀螺栓，高强度耐腐蚀螺栓的成分主要包括镁 ：10-15%，碳：20-25%，锂 ：2-5%，硅：1-3%，钼18-26%，镍：10-15%，钒：1-2%，锰：1-2%，钴 ：0.5-1%，钕：0.5-1%；辅助原料的成分为：聚丙烯：15-25%，酰胺蜡：1-3%。在成分设计中，镁具有优秀的热消散性；锰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，显著提高韧脆转变温度，降低合金的塑性以及韧性，因此将锰的质量百分比控制在1-2%；镍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；微量的钒可以赋予合金一些特殊机能，如提高抗张强度和屈服点；少量的钕可使合金的晶粒细化，降低合金的过热敏感性以及回火脆性，提高强度和抗蚀性。

作为优选，高强度耐腐蚀螺栓的成分主要包括镁 ：12.5%，碳：22%，锂 ：3%，硅：2%，钼23%，镍：12%，钒：1%，锰：1%，钴 ：0.5%，钕：1% ；辅助原料的成分为：聚丙烯：20 %，酰胺蜡：2%。

一种高强度耐腐蚀螺栓的制造方法具体如下：

（1）取样分析，精确配比：对制备好的原料进行取样，通过光谱分析仪得到取样配料中的元素种类，通过密度检测仪得到取样配料的密度，将所得数据经电脑进行比对行分析，得到样品各元素配比精度，各元素配比精确度误差为±0.05% ；根据所得配比增加相应的辅料，保证整个生产中原料各金属含量的配比达到所需标准配比的要求。

（2）使用配料制备成用于制造螺栓的加工件：先将主要配料以及辅助配料放入搅拌机进行搅拌，将温度控制在200℃，转速控制在150转/分，搅拌1小时后，将混合物通过双螺旋杆挤出机中熔融混合分散，挤入模具中待处理；再将模具中的原料加入频感应炉中进行熔炼、精炼以及浇注处理形成所需形状的加工件。

（3）整径：先将加工件进行酸洗除锈，再进行球化退火处理，加工件经780℃恒温10小时后，进行缓慢冷却；再按照螺栓的线径要求对加工件进行抽线，使其收缩到螺栓所需的线径。

（4）冷镦：将加工件切断至螺栓所需的长度，在常温下将切断后的加工件放入模具型腔内，以镦锻力使加工件形成螺栓所需的头部和杆部尺寸。

（5）搓牙：通过牙板挤压所述加工件，形成带有螺纹的螺栓。

（6）热处理：将搓牙形成的螺栓在1100℃下，用淬火油进行淬火，再将淬火后的螺栓在500℃下进行回火，持续时间150 分钟。

（7）表面处理：将经回火后的螺栓置于发热型瓦斯变成炉内，采用瓦斯与空气燃烧产生氧化性气体对螺栓进行发黑处理，即得成品螺栓。

作为优选，所述步骤（4）冷镦采用多工位机生产，其步骤包括：

（1）第一工位冷挤压成型：切断后的原料在常温下，通过夹具传送到第一工位的公模和母模之间，并由公模给予原料压力，送至母模第一次成型杆部，公模第一次成型头部。

（2）第二工位冷挤压成型：第一工位第一次成型的原料通过夹具传送到第二工位的公模和母模之间，并由公模给予原料压力，送至母模第二次成型杆部，公模第二次成型头部，形成成品螺栓头部的雏形。

（3）第三工位冷挤压成型：第二工位第二次成型的原料通过夹具传送到第三工位，所述原料在第三工位成型头部，同时成型杆部和缩径出搓牙有效径。

本发明的有益效果：本发明通过对螺栓成分组成以及生产加工方法进行了研究改进，采用冷挤压工艺螺栓加工，达到了12.9级和14.9 级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，同时螺栓强度更高，韧性更好，耐腐蚀性更强，能够适应恶劣复杂的天气环境，寿命更长。

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。

一种高强度耐腐蚀螺栓，高强度耐腐蚀螺栓的成分主要包括镁 ：12.5%，碳：22%，锂 ：3%，硅：2%，钼23%，镍：12%，钒：1%，锰：1%，钴 ：0.5%，钕：1% ；辅助原料的成分为：聚丙烯：20 %，酰胺蜡：2%。 具体制造方法如下：

（1）取样分析，精确配比：对制备好的原料进行取样，通过光谱分析仪得到取样配料中的元素种类，通过密度检测仪得到取样配料的密度，将所得数据经电脑进行比对行分析，得到样品各元素配比精度，各元素配比精确度误差为±0.05% ；根据所得配比增加相应的辅料，保证整个生产中原料各金属含量的配比达到所需标准配比的要求。

（2）使用配料制备成用于制造螺栓的加工件：先将主要配料以及辅助配料放入搅拌机进行搅拌，将温度控制在200℃，转速控制在150转/分，搅拌1小时后，将混合物通过双螺旋杆挤出机中熔融混合分散，挤入模具中待处理；再将模具中的原料加入频感应炉中进行熔炼、精炼以及浇注处理形成所需形状的加工件。

（3）整径：先将加工件进行酸洗除锈，再进行球化退火处理，加工件经780℃恒温10小时后，进行缓慢冷却；再按照螺栓的线径要求对加工件进行抽线，使其收缩到螺栓所需的线径。

（4）冷镦：采用多工位机生产，第一工位冷挤压成型：切断后的原料在常温下，通过夹具传送到第一工位的公模和母模之间，并由公模给予原料压力，送至母模第一次成型杆部，公模第一次成型头部；第二工位冷挤压成型：第一工位第一次成型的原料通过夹具传送到第二工位的公模和母模之间，并由公模给予原料压力，送至母模第二次成型杆部，公模第二次成型头部，形成成品螺栓头部的雏形；第三工位冷挤压成型：第二工位第二次成型的原料通过夹具传送到第三工位，所述原料在第三工位成型头部，同时成型杆部和缩径出搓牙有效径。

（5）搓牙：通过牙板挤压所述加工件，形成带有螺纹的螺栓。

（6）热处理：将搓牙形成的螺栓在1100℃下，用淬火油进行淬火，再将淬火后的螺栓在500℃下进行回火，持续时间150 分钟。

（7）表面处理：将经回火后的螺栓置于发热型瓦斯变成炉内，采用瓦斯与空气燃烧产生氧化性气体对螺栓进行发黑处理，即得成品螺栓。

本实施例中，制得的螺栓可达到12.9级和14.9 级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。

Claims (4)

1.一种高强度耐腐蚀螺栓，其特征在于：高强度耐腐蚀螺栓的成分主要包括镁 ：10-15%，碳：20-25%，锂 ：2-5%，硅：1-3%，钼18-26%，镍：10-15%，钒：1-2%，锰：1-2%，钴 ：0.5-1%，钕：0.5-1% ；辅助原料的成分为：聚丙烯：15-25%，酰胺蜡：1-3%。

2.根据权利要求1所述的高强度耐腐蚀螺栓，其特征在于：高强度耐腐蚀螺栓的成分主要包括镁 ：12.5%，碳：22%，锂 ：3%，硅：2%，钼23%，镍：12%，钒：1%，锰：1%，钴 ：0.5%，钕：1% ；辅助原料的成分为：聚丙烯：20 %，酰胺蜡：2%。

3.根据权利要求1 或2所述的一种高强度耐腐蚀螺栓的制造方法，其特征在于：具体制造方法如下：

（1）取样分析，精确配比：对制备好的原料进行取样，通过光谱分析仪得到取样配料中的元素种类，通过密度检测仪得到取样配料的密度，将所得数据经电脑进行比对行分析，得到样品各元素配比精度，各元素配比精确度误差为±0.05% ；根据所得配比增加相应的辅料，保证整个生产中原料各金属含量的配比达到所需标准配比的要求；

（2）使用配料制备成用于制造螺栓的加工件：先将主要配料以及辅助配料放入搅拌机进行搅拌，将温度控制在200℃，转速控制在150转/分，搅拌1小时后，将混合物通过双螺旋杆挤出机中熔融混合分散，挤入模具中待处理；再将模具中的原料加入频感应炉中进行熔炼、精炼以及浇注处理形成所需形状的加工件；

（3）整径：先将加工件进行酸洗除锈，再进行球化退火处理，加工件经780℃恒温10小时后，进行缓慢冷却；再按照螺栓的线径要求对加工件进行抽线，使其收缩到螺栓所需的线径；

（4）冷镦：将加工件切断至螺栓所需的长度，在常温下将切断后的加工件放入模具型腔内，以镦锻力使加工件形成螺栓所需的头部和杆部尺寸；

（5）搓牙：通过牙板挤压所述加工件，形成带有螺纹的螺栓；

（6）热处理：将搓牙形成的螺栓在1100℃下，用淬火油进行淬火，再将淬火后的螺栓在500℃下进行回火，持续时间150 分钟；

（7）表面处理：将经回火后的螺栓置于发热型瓦斯变成炉内，采用瓦斯与空气燃烧产生氧化性气体对螺栓进行发黑处理，即得成品螺栓。

4.根据权利要求3所述的高强度耐腐蚀螺栓的制造方法，其特征在于：所述步骤（4）冷镦采用多工位机生产，其步骤包括：

（1）第一工位冷挤压成型：切断后的原料在常温下，通过夹具传送到第一工位的公模和母模之间，并由公模给予原料压力，送至母模第一次成型杆部，公模第一次成型头部；

（2）第二工位冷挤压成型：第一工位第一次成型的原料通过夹具传送到第二工位的公模和母模之间，并由公模给予原料压力，送至母模第二次成型杆部，公模第二次成型头部，形成成品螺栓头部的雏形；

（3）第三工位冷挤压成型：第二工位第二次成型的原料通过夹具传送到第三工位，所述原料在第三工位成型头部，同时成型杆部和缩径出搓牙有效径。