CN108412883A - 一种高温合金齿形自锁螺套及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种航空用紧固件，具体为一种高温合金齿形自锁螺套及其制作方法，包括如下步骤，1.备料：螺套采用YZGH2132合金材质；2.下料：按镦制螺套的需求用料；3.表面处理：镀铜润滑，防止表面在镦制过程中拉伤；4.热镦：高频加热镦制六方体，防止零件过烧；5.退镀：退去表面镀铜层；6.固溶：固溶处理中加热温度为990‑1010℃。本发明提供一种能制作螺套的方法，使制作的螺套经过上千次锁紧不衰减还能在高温650℃条件下安全使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种航空用紧固件，具体为一种高温合金齿形自锁螺套及其制作方法。
背景技术
紧固件在航空、航天各类飞行器中被大量使用，保障飞机安全运行的关键保障，尤其是飞机发动机附近的紧固件，要经受高温与高强度振动的考验，确保飞机运行的过程确保紧固件不因为急剧的振动而发送松动与脱落，不会因为长时间的高温与金属疲劳而导致断裂。为了保证飞机上的紧固件不会发生松动，通常会采用特殊加工的自锁螺栓与自锁螺母相互配合完成自锁。
技术人员研发一种可以在飞机上使用栓柱，该栓柱一端为安装端，另一端为连接端，安装端固定在飞机基体上，连接端供其他零部件螺纹紧固。存在的问题是栓柱并没有穿透基体，因此在安装端无法与常规的自锁螺母螺纹连接。而在飞机上开设螺纹孔也无法进行特殊的处理，无法使栓柱达到自锁的目的。因此技术人员预想设计一种配合栓柱使用的螺套，一方面螺套能够与栓柱配合自锁，另一方面螺套能够稳定的固定在基体上。
发明内容
本发明提供一种能制作螺套的方法，使螺套能够在高温、高振动下安全使用。
本发明提供基础方案一：一种高温合金齿形自锁螺套的制作方法，
包括如下步骤，
1.备料：螺套采用YZGH2132合金材质；
2.下料：按镦制螺套的需求用料；
3.表面处理：镀铜润滑，防止表面在镦制过程中拉伤；
4.热镦：高频加热镦制六方体，防止零件过烧；
5.退镀：退去表面镀铜层；
6.固溶：固溶处理中加热温度为990-1010℃；
7.数控车：按照螺套的设定尺寸车外螺纹的螺纹坯径、滚套锁紧齿、切割套锁紧齿下方的环形槽；
8.去毛刺：去掉螺套车后的毛刺；
9.滚螺纹：滚压螺套的外螺纹；
10.数控车：钻镗螺套的安装通孔，并为孔口倒角；
11.挤压内螺纹；挤压安装通孔内壁的内螺纹；
12.线切割：切割安装端的六道槽口，槽口要求对称、均布；
13.收口：挤压螺套的安装端，将六道槽口收拢，槽口宽0.05～0.1mm，使内外螺纹割槽段部分变形，收口段形成弹簧片，产生自锁性能；
14.时效：收口后螺套进行时效处理，使螺套强度大于等于1100MPa；
15.喷砂：喷砂去掉螺套表面氧化物；
16.探伤：螺套经过热处理后需对其探伤检测。
与现有技术相比，本方案的优点在于：经过上述步骤处理的螺套，高温650℃左右在既能满足上千次锁紧不衰减又能满足高温650℃左右条件下安全使用，切割的槽口撇和收口步骤使螺套的收口段形成弹簧片，在栓柱与螺套螺纹连接时，螺套收口段向内均匀的向内挤压栓柱，形成均匀而稳定的摩擦力，加强栓柱与螺套连接。
进一步，还包步骤17.表面处理：表面镀银。有益效果，由于螺套在高温环境下使用，镀银后能有效的延缓螺套的腐蚀。
本发明提供一种采用上述方法制作螺套，一方面螺套能够稳定的固定在基体上，另一方面螺套能够锁紧栓柱。
本发明提供基础方案二：一种高温合金齿形自锁螺套，包括螺套、与螺套配合的栓柱以及止动圈，所述螺套的一端为锁紧端另一端为安装端，所述锁紧端的外壁设有套锁紧齿，所述安装端设有与基体上的槽螺纹连接的外螺纹，安装端周向均匀开设有六道槽口，所述槽口宽0.05-0.1mm，所述安装端设有槽口的位置为收口段，所述螺套开设有供栓柱插入的安装通孔，所述安装通孔内壁设有与栓柱螺纹连接的内螺纹，所述安装通孔对应收口段的一段呈缩口状；
栓柱，栓柱包括安装段、锁紧段以及连接段，所述安装段的外壁设有与安装通孔螺纹连接的安装螺纹，所述锁紧段设有柱锁紧齿，连接段的外壁设有与外部部件连接的连接螺纹；
所述止动圈的外壁设有与安装槽相互卡紧的定位齿，所述止动圈的内壁设有圈锁紧齿，所述圈锁紧齿的上半部分与柱锁紧齿啮合，所述圈锁紧齿的下半部分与套锁紧齿啮合。
原理：经过基础方案一制作的本方案，在高温环境下依然具备良好的金属性能。而基础方案二的结构，使得方案整体适应高温、高频率振动的航空环境。首先是螺套的外螺纹与基体螺纹连接，使螺套与基体固定，而后螺套又与栓柱螺纹连接，而螺套经过基础方案一的加工，其安装端具有弹性的收口段，在栓柱旋入螺套时，会撑开安装端的收口段，相应的收口段会挤压栓柱，增大螺套与栓柱间的摩擦形成自锁。此外在螺套与栓柱间还设置了止动圈，止动圈的定位齿使其卡接在基体上，限制止动圈水平旋转，止动圈内壁的圈锁紧齿同时与螺套上的套锁紧齿和栓柱的柱锁紧齿啮合。如此等同限制了螺套与栓柱的水平旋转，进一步达成了自锁的效果。
有益效果：1.螺套上的收口段的弹性锁紧，增强了螺套与栓柱间的摩擦，使二者间不会轻易的发生转动，加强了螺套与栓柱间的抗震性能。
2.止动圈啮合基体，栓柱啮合止动圈、螺套也啮合止动圈，使栓柱、螺套、止动圈三者相互限定，在高强度振动的情况下也不会发生旋转，进一步增强了螺套与基体，栓柱与螺套的抗震性能，使本方案锁紧性能稳定，抗震强，安装可靠。
进一步，还包括与栓柱连接端螺纹连接的检测激光头、焊接于基体的对比激光头、固定于螺套上方的投光板、振动件以及投光板的检测摄像头，对比激光头与所述检测激光头的距离小于10cm，所述振动件固定连接基体，所述振动件与螺套的距离小于10cm，所述投光板平行于所述基体的表面并用于显示检测激光头与对比激光头投射的光斑，所述检测摄像头用于拍摄振动件振动时投光板上的光斑。
有益效果：在连接完成后，要检测连接是否稳定，用于航空领域的本方案更应该检测，将检测激光头螺纹连接在栓柱上，启动检测激光头，然后将对比激光头焊接在螺套的附近，检测激光头投射的光斑和对比激光头投射的光斑都投射到投光板上，投光板最好距离光枪3米以上的距离，然后启动振动件，并由检测摄像头拍摄投光板上的光斑，由于经过光线距离的投射，检测激光头的晃动和对比激光头的晃动会被放大，当栓柱稳定的固定在基体上时，检测激光头投射的光斑晃动的规律会接近对比激光头投射的光斑的规律，而栓柱的紧固不牢靠时，检测激光头投射的光斑晃动的规律与对比激光头投射的光斑晃动规律偏差较大，将检测摄像头拍摄的图像中的两种光斑经过计算机的分析便可知晓光斑晃动规律的偏差值。
进一步，检测激光头投射到投光板的光斑为“十”字形。有益效果：经过振动检测后，栓柱有轻微的松动也可通过“十”字形的光斑放大，方便安装者的观察。
进一步，振动件通过电磁铁固定在基体上。有益效果：振动件可通过强力电磁铁固定在基体上，使基体发生振动模拟实际情况。
附图说明
图1为本发明高温合金齿形自锁螺套实施例的结构示意图。
图2为本发明高温合金齿形自锁螺套实施例中栓柱的结构示意图。
图3为本发明高温合金齿形自锁螺套实施例的结构中止动圈的结构示意图。
图4为本发明高温合金齿形自锁螺套实施例的结构中螺套的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
说明书附图中的附图标记包括：栓柱100、安装端110、柱锁紧齿120、连接段130、止动圈200、定位齿210、圈锁紧齿220、螺套300、套锁紧齿310、外螺纹320、收口段330、安装通孔340、内螺纹350、基体400。
如图4所示高温合金齿形自锁螺套，包括螺套300、与螺套300配合的栓柱100、止动圈200以及检测组件，螺套300的一端为锁紧端另一端为安装端110，锁紧端的外壁设有套锁紧齿310，安装端110设有与基体400上的槽螺纹连接的外螺纹320，安装端110周向均匀开设有六道槽口，槽口宽0.1mm，安装端110设有槽口的位置为收口段330，螺套300开设有供栓柱100插入的安装通孔340，安装通孔340内壁设有与栓柱100螺纹连接的内螺纹350，安装通孔340对应收口段330的一段呈缩口状。螺套上的收口段的弹性锁紧，增强了螺套与栓柱间的摩擦，使二者间不会轻易的发生转动，加强了螺套与栓柱间的抗震性能。
如图2所示，栓柱100，栓柱100包括安装段、锁紧段以及连接段130，安装段的外壁设有与安装通孔340螺纹连接的安装螺纹，锁紧段设有柱锁紧齿120，连接段130的外壁设有与外部部件连接的连接螺纹。栓柱100的安装段与螺套300的安装通孔螺纹连接。而栓柱的连接段则与飞机的部件螺纹连接。
为了防止栓柱与螺套的自转设置了如图3所示止动圈200，止动圈200的外壁设有与安装槽相互卡紧的定位齿210，止动圈200的内壁设有圈锁紧齿220，圈锁紧齿220的上半部分与柱锁紧齿120啮合，圈锁紧齿220的下半部分与套锁紧齿310啮合。
如图1所示，螺套与栓柱的安装过程，首先是螺套300的外螺纹320与基体400螺纹连接，使螺套300与基体400固定，而后螺套300又与栓柱100螺纹连接，而螺套300经过基础方案一的加工，其安装端110具有弹性的收口段330，在栓柱100旋入螺套300时，会撑开安装端110的收口段330，相应的收口段330会挤压栓柱100，增大螺套300与栓柱100间的摩擦形成自锁。此外在螺套300与栓柱100间还设置了止动圈200，止动圈200的定位齿210使其卡接在基体400上，限制止动圈200水平旋转，止动圈200内壁的圈锁紧齿220同时与螺套300上的套锁紧齿310和栓柱100的柱锁紧齿120啮合。如此等同限制了螺套300与栓柱100的水平旋转，进一步达成了自锁的效果。
安装完成后需要对安装进行检测，要检测连接是否稳定。由于本方案应用于飞机上，飞机运行的过程中，会有剧烈振动，而如果本方案中栓柱、螺套以及止动圈三者，要在振动的过程中保持稳定不会松动状态，如果在振动测试中有松动，哪怕是轻微的松动，那么在持续振动的飞机上就会被逐渐放大，直至最后松脱。因此在安装检测的过程中由检测组件对栓柱的振动进行放大检测。
由检测组件检测栓柱的安装状态。检测组件还包括与栓柱100连接端螺纹连接的检测激光头、焊接于基体400的对比激光头、固定于螺套300上方的投光板、振动件以及投光板的检测摄像头，对比激光头与检测激光头的距离小于10cm，振动件通过电磁铁固定在基体400上，振动件与螺套300的距离小于10cm，投光板平行于基体400的表面并用于显示检测激光头与对比激光头投射的光斑，检测摄像头用于拍摄振动件振动时投光板上的光斑。检测激光头投射到投光板的光斑为“十”字形。
在本方案中为了确保检测的准确性，检测激光头增加有配重块，使检测激光头的重量接近栓柱需要连接的连接件的重量。而对比激光头也是安装在于栓柱相近的柱形工件上。
首先将检测激光头螺纹连接在栓柱100上，启动检测激光头，然后将对比激光头通过强力的电磁板或者采用焊接的方式固定在检测激光头的附近。开启对比激光头与检测激光头，将检测激光头投射的光斑和对比激光头投射的光斑都投射到投光板上，投光板距离检测激光头5.5米，然后启动振动件。此时随着振动件的振动，检测激光头和对比激光头都会晃动。
他们投射到投光板上的光斑也开始晃动，由于经过光线的放大，光斑的晃动要大于检测激光头和对比激光头的晃动。便于检测摄像头的分析。对比激光头的晃动可以作为检测激光头的参考值。当对比激光头的晃动频率与以往记录的晃动频率正负偏差小于8％时，便可以开始比对检测。比对样本：为经过一千小时振动测试无松动的标准安装的本方案。将检测激光头安装在栓柱，然后由检测摄像头上记录的检测激光头投射到5.5米投光板上光斑的晃动频率与振幅。检测样本：由计算机分析拍摄刚刚安装的检测激光头投射的光斑的检测样本的频率与振幅。对比检测样本与对比样本的频率与振幅，当误差小于正负2.4％时，说明安装标准。
检测激光头投射到投光板的光斑为“十”字形。经过振动检测后，栓柱有轻微的转动也可通过“十”字形的光斑放大偏转，方便安装者的观察，在转动幅度小于0.05％的情况下安装标准。
一种高温合金齿形自锁螺套的制作方法，包括如下步骤，
1.备料：螺套采用YZGH2132合金材质；
2.下料：按镦制螺套的需求用料；
3.表面处理：镀铜润滑，防止表面在镦制过程中拉伤；
4.热镦：高频加热镦制六方体，防止零件过烧；
5.退镀：退去表面镀铜层；
6.固溶：固溶处理中加热温度1000℃；
7.数控车：按照螺套的设定尺寸车外螺纹的螺纹坯径、滚套锁紧齿、切割套锁紧齿下方的环形槽；
8.去毛刺：去掉螺套车后的毛刺；
9.滚螺纹：滚压螺套的外螺纹；
10.数控车：钻镗螺套的安装通孔，并为孔口倒角；
11.挤压内螺纹；挤压安装通孔内壁的内螺纹；为了加强
12.线切割：切割安装端的六道槽口，槽口要求对称、均布；
13.收口：挤压螺套的安装端，将六道槽口收拢，槽口宽0.05～0.1mm，使内外螺纹割槽段部分变形，收口段形成弹簧片，产生自锁性能；
14.时效：收口后螺套进行时效处理，使螺套强度大于等于1100MPa；
15.喷砂：喷砂去掉螺套表面氧化物；
16.探伤：螺套经过热处理后需对其探伤检测，
17.表面处理：表面镀银。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (6)
1.一种高温合金齿形自锁螺套的制作方法，其特征在于：包括如下步骤，
1)备料：螺套采用YZGH2132合金材质；
2)下料：按镦制螺套的需求用料；
3)表面处理：镀铜润滑，防止表面在镦制过程中拉伤；
4)热镦：高频加热镦制六方体，防止零件过烧；
5)退镀：退去表面镀铜层；
6)固溶：固溶处理中加热温度为990-1010℃；
7)数控车：按照螺套的设定尺寸车外螺纹的螺纹坯径、滚套锁紧齿、切割套锁紧齿下方的环形槽；
8)去毛刺：去掉螺套车后的毛刺；
9)滚螺纹：滚压螺套的外螺纹；
10)数控车：钻镗螺套的安装通孔，并为孔口倒角；
11)挤压内螺纹；挤压安装通孔内壁的内螺纹；
12)线切割：切割安装端的六道槽口，槽口要求对称、均布；
13)收口：挤压螺套的安装端，将六道槽口收拢，槽口宽0.05～0.1mm，使内外螺纹割槽段部分变形，收口段形成弹簧片，产生自锁性能；
14)时效：收口后螺套进行时效处理，使螺套强度大于等于1100MPa；
15)喷砂：喷砂去掉螺套表面氧化物；
16)探伤：螺套经过热处理后需对其探伤检测。
2.根据权利要求1所述的一种高温合金齿形自锁螺套的制作方法，其特征在于：还包步骤17.表面处理：表面镀银。
3.根据权利要求2所述的方法制作的高温合金齿形自锁螺套，其特征在于：包括螺套、与螺套配合的栓柱以及止动圈，所述螺套的一端为锁紧端，另一端为安装端，所述锁紧端的外壁设有套锁紧齿，所述安装端设有与基体上的槽螺纹连接的外螺纹，安装端周向均匀开设有六道槽口，所述槽口宽0.05-0.1mm，所述安装端设有槽口的位置为收口段，所述螺套开设有供栓柱插入的安装通孔，所述安装通孔内壁设有与栓柱螺纹连接的内螺纹，所述安装通孔对应收口段的一段呈缩口状；
栓柱，栓柱包括安装段、锁紧段以及连接段，所述安装段的外壁设有与安装通孔螺纹连接的安装螺纹，所述锁紧段设有柱锁紧齿，连接段的外壁设有与外部部件连接的连接螺纹；
所述止动圈的外壁设有与安装槽相互卡紧的定位齿，所述止动圈的内壁设有圈锁紧齿，所述圈锁紧齿的上半部分与柱锁紧齿啮合，所述圈锁紧齿的下半部分与套锁紧齿啮合。
4.根据权利要求3所述的高温合金齿形自锁螺套，其特征在于：还包括与栓柱连接端螺纹连接的检测激光头、焊接于基体的对比激光头、固定于螺套上方的投光板、振动件以及投光板的检测摄像头，对比激光头与所述检测激光头的距离小于10cm，所述振动件固定连接基体，所述振动件与螺套的距离小于10cm，所述投光板平行于所述基体的表面并用于显示检测激光头与对比激光头投射的光斑，所述检测摄像头用于拍摄振动件振动时投光板上的光斑。
5.根据权利要求4所述的高温合金齿形自锁螺套，其特征在于：所述检测激光头投射到投光板的光斑为“十”字形。
6.根据权利要求4所述的高温合金齿形自锁螺套，其特征在于：振动件通过电磁铁固定在基体上。
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- 2018-05-31 CN CN201810556845.7A patent/CN108412883A/zh active Pending
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