CN108453471A - 铆接螺母和制造这样的螺母的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于制造铆接螺母(1)的方法，包括以下步骤：冷锻碳重量百分比在0.15％至0.25％内的钢体，以形成包括设计为变形成压接珠(8)的柔韧部分和连接部分(5)的工件；对工件进行热处理，对连接部分(5)车螺纹以形成内螺纹(7)。

Description

铆接螺母和制造这样的螺母的方法
技术领域
本发明涉及铆接螺母。
背景技术
铆接螺母是组装附件，其可以盲配在支撑件的孔中，即从该支撑件的一侧并且没有接近支撑件的相反侧。
铆接螺母包括由保持头盖住的空心柄。该柄的第一部分被设计成当完成压接时折叠成凸出构造，在其完成时，该凸出构造和保持头将支撑件的一部分夹紧在它们之间，由此确保铆接螺母的轴向固定。柄的第二部分包括螺纹孔，当进行组装时螺纹杆可以拧入该螺纹孔中。
铆接螺母的制造通常包括通过冷锻钢体形成工件，随后对这些工件进行热处理，称为退火，然后在这些工件上制作螺纹孔。
对于螺母承受高机械应力的某些应用，需要称为“高强度”铆接螺母的铆接螺母。后者的制造产生了特殊的困难，这是由于需要获得一种螺母，该螺母提供高拉伸强度并且具有足够的延展性以便能够折叠而没有太多困难并且没有开裂以便能够压接到支撑件上。
可引用欧洲专利EP 1462208，其描述了一种用于制造铆接螺母的方法。该方法包括通过对原始钢金属部件进行第一次冷镦操作而形成工件，通过退火对工件进行热处理，随后通过第二次冷镦操作进行钻孔。车螺纹操作在第二次冷镦操作之后执行。这种具有两个冷镦操作的制造方法复杂且成本高，因为它需要螺母的两个锻造步骤。
英国专利申请GB2368889提出了两种用于制造铆接螺母的方法。
在这两种方法中的一种中，插入件由低碳含量(含有0.1％的碳)的钢部分冷锻造，之后仅一部分插入件经受局部退火。内部螺纹然后形成。然而，局部退火步骤是昂贵且实施起来复杂的步骤，因为它需要特定的设备。
在专利申请GB 2368889中提出的另一种方法中，插入件由具有中等碳含量(具有0.3％至0.35％范围内的碳)的钢部分冷锻造。在冷锻步骤之后，整个插件退火，接着车螺纹。然而，这种车螺纹不得不通过在车螺纹区域水平上的局部感应进行硬化步骤来硬化，以便提高螺母的强度。
发明内容
本发明的一个目的在于减轻上述缺点，并且更具体地在于提供具有增强的机械强度的铆接螺母。
本发明的另一个目的是要提供一种用于制造这样的螺母的简单方法。
根据本发明的一个特征，提出了一种用于制造铆接螺母的方法，包括以下步骤：
-冷锻钢体以形成工件，该工件包括设计为变形成压接珠的柔韧部分，以及连接部分，
-对工件进行热处理，以及
-给连接部分车螺纹以形成内螺纹。
在该方法中，钢体包括重量百分比在0.15％至0.25％范围内的碳。
以这种方式，铆接螺母可以制造成具有能够不发生裂纹地变形的一个部分并且还包括提供有效的机械拉伸强度的螺纹部分。这样的螺母由具有低碳含量的钢体，即碳重量百分比在0.15％至0.25％的范围内的钢体，制成。以常规方式，通过执行淬火步骤硬化低碳螺母，所述淬火步骤在于迅速冷却螺母以增加其硬度。因此，不对低碳钢部分进行淬火，特别是在退火后，因此违背了通常的作法并且与通常承认的冶金中的公知常识是相反的，特别是当寻求增加的强度时。
由于退火，柔韧部分仍然具有足够的抗断裂性，并且具有足够的可锻性或延展性，以能够折叠成凸出构造，而不需要使用过高的力并且不会出现诸如裂纹之类的残留缺陷。
与此并行地，虽然所选择的钢体经历了退火操作而该退火之后没有经过进行淬火，但获得了螺母在最大可施加载荷方面的机械能力的改善。
钢体可以包括重量百分比在0.9％至1.2％范围内的锰和重量百分比在0.0008％至0.0050％范围内的硼。
热处理步骤可以包括将工件加热到630℃至720℃范围内的温度。
工件的加热可以在保持恒定的温度下进行。
工件的加热可以进行10-15分钟范围内的时间。
车螺纹步骤可以包括蠕变，而没有从连接部分的内表面去除材料。
根据本发明的另一个特征，提出了一种铆接螺母，该铆接螺母包括设计为变形成压接珠的柔性部分，以及包括内螺纹的连接部分。
螺母由碳的重量百分比在0.15％至0.25％范围内的钢制成。
所述螺母可以包含重量百分比在0.9％至1.2％范围内的锰和重量百分比在0.0008％至0.0050％范围内的硼。
附图说明
其他优点和特征将从以下对本发明的仅为非限制性示例目的给出并且在附图中示出的特定实施例和实施方式的描述中变得更清楚明显，其中：
-图1是根据本发明的铆接螺母的实施例的混合视图，左侧半视图是截面图，右侧半视图是透视图；
-图2是图1所示的螺母在通过压接在支撑板的孔中而固定所述螺母之后的混合视图；
-图3示意性地示出了根据本发明的方法的实施的实施例的主要步骤；
-图4是设计成冷锻造的钢体的侧视图；
-图5是工件的实施例的混合视图；以及
-图6是螺母的另一个实施例的横截面图。
具体实施方式
在图1中，附图标记1表示根据本发明的铆接螺母。该铆接螺母1由单个部件形成。所涉及的铆接螺母有利地能够以盲的方式装配。
该锁紧螺母1包括空心柄2和轴向保持头3，该轴向保持头3具有装在该空心柄2的一端的外边缘的形式。柄2和头3有利地是同轴的，以相同的纵向轴线X-X'为中心。用于杆穿过的轴向孔4延伸穿过头3并进入柄部2中。在所示的示例中，孔是通孔。作为替代，轴向孔4可以是盲孔。
柄2包括彼此轴向偏移的两个部分，即用于通过螺纹紧固来锚固螺纹杆的螺纹连接部分5以及位于螺纹部分5和头3之间的柔韧部分6。在其柔韧部分6的水平处，柄2的壁比在连接部分5处的厚度小。
连接部分5的螺纹孔带有附图标记7。该螺纹孔7对应于内螺纹。
柔韧部分6具有足够的延展性以当连接部分5被拉向头3时通过执行折叠到自身上的可折叠运动能够收缩。当它折叠时，该柔韧部分6变形以形成进行轴向固定的凸出构造，注意到压接柱在图2中具有附图标记8，其示出了在螺母已经压接在支撑件9例如板之上之后的螺母1。
在图2中，凸出构造8是与支撑件9接触的外部环形珠。凸出构造8和头3将支撑件9轴向地夹紧在它们之间。
用于制造铆接螺母1的方法包括由图3中的矩形示意性地表示的一系列步骤。这些步骤中的一个是冷锻20，在该冷锻20中，处于坯块状态的钢块(标注为钢体并在图4中具有附图标记21)被成形为形成工件22。该坯块21由可冷锻造的钢制成。更具体地说，该钢包含碳含量在0.15％至0.25％范围内的碳重量百分比，并且是具有低碳含量的钢。坯块21也可以由包含特定锰和硼含量的钢制成。所述具体含量以重量百分比表示如下：
-锰：包括在0.9至1.2％范围内，以及
-硼：包括在0.0008-0.0050％的范围内。
组分的重量百分比等于组分的重量分数的一百倍。组分的重量分数等于组分的重量相对于坯块21的总重量的比例。
17MnB4，20MnB4和23MnB4钢的碳、锰和硼含量在上述范围内。特别是，这些钢具有以重量百分比表示的下列含量。
对于17MnB4钢：
-碳：包括在0.15％至0.20％的范围内；
-锰：包括在0.9％至1.2％的范围内；和
-硼：在0.0008％-0.0050％的范围内。
对于20MnB4钢：
-碳：包括在0.18％至0.23％的范围内；
-锰：包括在0.9％至1.2％的范围内；和
-硼：0.0008％-0.0050％。
对于23MnB4钢：
-碳：包括在0.20％至0.25％的范围内；
-锰：包括在0.9％至1.2％的范围内；和
-硼：在0.0008％-0.0050％的范围内。
在这里所描述的示例子中，坯件21的钢更准确地是20MnB4钢。取得了良好的效果，20MnB4钢的使用实际上是有利的。
通过冷锻20获得的工件在图5中由附图标记22单独表示。它形成单个部件并且具有与即用铆接螺母1相同的形状，除了螺纹孔7还没有提供之外。
冷锻20导致坯件21的应变硬化，结合后者的固有特性，使它具有高的强度和韧性。坯件21的应变硬化影响钢的某些机械性能，特别是那些必须使得柔韧部分6能够正确地折叠成凸出构造8的那些，而不会出现诸如出现裂缝的残留缺陷。通过热处理23(也称为退火)至少部分地恢复折叠特性，所述退火在冷锻20之后。优选地，对整个工件22进行退火，使得该方法简化且是更经济的。此外，退火23能够使工件22的硬度降低，以便获得能够变形的柔韧部分6。工件22的退火23不需要任何特定的设备，相反可以使用传统的炉来进行。
退火23更准确地说是再结晶退火，借助于该再结晶退火，通过冷锻20变形和应变硬化的结构被具有改质晶粒的新结构代替。在工件22上进行的再结晶退火23降低了诸如拉伸强度和硬度的某些性能，但是使得工件22的结构能够被再次均质化并且给予它对柔韧部分6的最终功能所需的增加的延伸系数。
在特定实施例中，退火23借助于已经预先加热到退火温度的炉来进行。工件22放置在已经处于退火温度的该炉中。在此之后，工件22的加热24A发生。该工件22在基本保持恒定的温度下24B，即在退火温度下，被留在炉中。退火温度在包括于630℃至720℃的范围内。更具体地说，退火温度在10至15分钟的时间内保持恒定24B。维持工件22在退火温度下24B是通过从炉中取出该工件22以基本上瞬间方式终止的。从炉中取出之后，工件22在露天的环境温度下，低于退火温度，缓慢冷却。
退火温度和维持在此退火温度下24B的时间段应根据使用的钢进行调整。
退火23之后是如图3所示的车螺纹操作26。有利的是，车螺纹操作26是通过蠕变车螺纹而不去除材料的，也就是所谓的变形车螺纹，其中螺纹孔7是通过使钢材在连接部分5的内表面的水平面处局部地蠕变而形成的，以及其中由此发生应变硬化，导致材料在螺纹孔7的水平处硬化。替代地，螺纹孔7可以通过去除材料。
通过冷锻20、退火23和车螺纹操作26获得的铆接螺母1与可选的表面处理27是兼容的。该表面处理27可以是电解沉积或投入防腐蚀涂层或浸入在防腐蚀涂层剂的浴中。表面处理27可以给铆接螺母1提供电绝缘涂层或导电涂层，或提供美学外观的涂层。由表面处理27提供的涂层也可以是密封涂层，例如螺纹孔7中的拧紧制动涂层。
借助于前面限定的方法获得的铆接螺母1的机械能力在最大可用载荷方面增加。此外，所获得的铆接螺母1的柔韧部分6具有足够的延展性，从而能够在其被轴向压缩之后形成凸出构造8。该柔韧部分6折叠，不需要使用不适应的力量，也不会出现诸如裂纹之类的残留缺陷。
在图6中，组装附件包括通过前面限定的方法获得的铆接螺母1。铆接螺母1具有与螺纹杆互补的螺纹连接部分5。它通过附图标记为31的螺钉参与将装备30组装在支撑件9上，该螺钉的螺纹杆被拧入连接部分5中。在箭头T的方向上对螺钉31头上的轴向拉伸试验，而图6中所示的其它部件在相反的方向上被固定，表明将该螺钉31固定在连接部分5中的抗拉强度大于60,300N，更特别是大于67,300N。
还观察到，铆接螺母1的头3具有提供改善的抗敛铆缝性(即抗反复冲击导致的材料意外位移)的优点。
铆接螺母1的钢是碳的重量百分比在0.15％至0.25％的范围内的钢。螺母1还可以包括重量百分比在0.9％至1.2％范围内的锰和重量百分比在0.0008％至0.0050％的范围内的硼。
与现有技术的组装附件相比，根据本发明的铆接螺母或根据本发明的方法获得的铆接螺母提供了特定的结晶微结构。事实上，再结晶退火涉及整个部分，而不是局部退火，其中再结晶区域仅涉及柔韧部分。

Claims (6)

1.一种用于制造铆接螺母(1)的方法，包括以下步骤：
-冷锻(20)钢体(21)以形成工件(22)，该工件包括被设计为变形成压接珠(8)的柔韧部分(6)以及连接部分(5)，钢体(21)包括重量百分比在0.15％至0.25％范围内的碳，
-对工件(22)进行热处理(23)，以及
-对连接部分(5)车螺纹(20)以形成内螺纹(7)，
其特征在于，热处理步骤(23)借助于已经预先加热到退火温度的炉来进行，并且所述方法包括在630℃至720℃范围内的退火温度下所述工件(22)的加热(24A，24B)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钢体(21)包括重量百分比在0.9％至1.2％范围内的锰以及重量百分比在0.0008％至0.0050％范围的硼。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述工件(22)的加热(24A，24B)在保持恒定的退火温度下进行。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述工件(22)的加热(24A，24B)进行10至15分钟内的时间段。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，车螺纹步骤(26)包括蠕变而没有从所述连接部分(5)的内表面去除材料。
6.一种铆接螺母，包括设计为变形成压接珠(8)的柔性部分(6)和包括内螺纹(7)的连接部分(5)，所述螺母由包括重量百分比在0.15％至0.25％范围内的碳的钢制成，其特征在于它包括重量百分比在0.9％至1.2％范围内的锰和量百分比在0.0008％至0.0050％范围内的硼。
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