CN108677081A - 高强度螺栓的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了高强度螺栓的制备方法，包括以下步骤：铸造杆料；经过铸造成型后的杆料做酸洗处理，通过往复式动作将螺纹辗制成型，形成螺栓的外螺纹；热处理；时效处理；钝化处；渗硼处理；在成品螺栓的外表面喷上防腐涂层。本发明以废钢、生铁、锰铁、钼、钒铁、铼、废铝、钢锭、硅铁合金为制备螺栓的主要原料，提高了螺栓的强度，达到了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的问题。

Description

高强度螺栓的制备方法
技术领域
本发明涉及一种制备方法，具体涉及高强度螺栓的制备方法。
背景技术
紧固件是紧固两个或两个以上零件(或构件)紧固连接成为一件整体时所采用的一类机械零件的总称，广泛应用于各种机械、设备、车辆、船舶、铁路、桥梁、建筑、结构、工具、仪器、化工、仪表和用品等上面，它的特点是品种规格繁多，性能用途各异，而且标准化、系列化、通用化的程度也极高。
螺栓是一种最常用的紧固用零件，利用物体的斜面圆形旋转和摩擦力的物理学和数学原理，循序渐进的紧固器物机件的工具；螺栓应用领域广，在部分复杂工况下，螺栓所承载的连接部件对于螺栓的强度要求较大，而直接采用现有螺栓对其进行连接不仅易于出现螺栓的断裂，而且极易使得相关部件受到损坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有螺栓强度低，在部分复杂工况下，容易断裂，目的在于提供高强度螺栓的制备方法，解决现有螺栓强度低，在部分复杂工况下，容易断裂的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
高强度螺栓的制备方法，包括以下步骤：
S1、铸造杆料：按重量份计，获取40-60份废钢、30-40份生铁、10-25份锰铁、10-15份钼、10-15份钒铁、8-12份铼、10-15份废铝、10-20份钢锭、10-20份硅铁合金，将40-60份废钢加入电炉中熔化成钢水，将钢水温度加温至1250-1300℃后依次加入30-40份生铁、10-25份锰铁、10-15份钼、10-15份钒铁、8-12份铼、10-15份废铝、10-20份钢锭、10-20份硅铁合金，继续升温至1500-1600℃后出炉浇注、成型后获得铸造成型；
S2、酸洗处理：经过铸造成型后的杆料做酸洗处理；依照螺栓的线径要求，对其进行抽线，以使所述杆料收缩到螺栓所需的线径；将收缩线径后的杆料切断至螺栓所需的长度，在常温下将切断后的杆料放入模具型腔内，以镦锻力使杆料形成螺栓所需的头部和杆部尺寸；最后通过往复式辗牙机的两片牙板将杆料推入，通过往复式动作将螺纹辗制成型，形成螺栓的外螺纹；
S3、热处理：将螺栓外螺纹在930-950℃下，用淬火油进行淬火，再将淬火后的螺栓在510℃-550℃下进行回火，持续时间90-120分钟，将螺栓的光杆段在750-820℃下，用水性淬火液进行淬火，保温50-70min，再重复一次回火工序；
S4、时效处理：将热处理后螺栓放入时效处理炉中加热到150-170℃，保温2-3小时，然后取出自然冷却；
S5、钝化处理：将时效处理后的螺栓浸入温度为100-120℃的钝化处理液中处理4-5min；
S6、渗硼处理，按重量份计：首先将95-100份无水硼砂放入处理容器内，加热到680℃-700℃加入20-25份SiC粉进行搅拌，待无水硼砂完全熔化，溶池温度达到800℃时，再加入15-20份份Na2CO3，加强搅拌到溶池温度达到950℃，将钝化处理后的螺栓放置入硼砂浴中渗硼，溶池温度保持850℃恒温，时间2-4小时，自然冷却到常温，再进行清洗、风干，即得成品螺栓；
S7、在成品螺栓的外表面喷上防腐涂层。
本发明以废钢、生铁、锰铁、钼、钒铁、铼、废铝、钢锭、硅铁合金为制备螺栓的主要原料，提高了螺栓的强度，达到了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的问题；本发明改变了传统螺栓加工中的使用原料及工艺处理参数，使得螺栓成品的强度得以显著改善，进而使得在使用过程中使得螺栓的使用寿命，以及其对于相关部件的连接稳定性得以改善。本发明在螺栓的外表面上涂防腐涂层，使得螺栓的防腐性能佳，使用寿命长。
所述的高强度螺栓的制备方法，步骤S7中，所述防腐涂层包括以下重量份数的组分：30-60份水性丙烯酸改性环氧树脂、5-8份改良性酚醛氯丁、3-5份二氧化硅。本发明优选的防腐涂层的强度好，耐磨，使用寿命长。
所述的高强度螺栓的制备方法，步骤S1中，按重量份计，获取50-60份废钢、30-35份生铁、20-25份锰铁、12-15份钼、12-15份钒铁、8-10份铼、10-13份废铝、15-20份钢锭、15-20份硅铁合金。本发明结合原料的成本及螺栓的综合性能，选择出了最佳的配比范围。
所述的高强度螺栓的制备方法，步骤S1中，按重量份计，获取55份废钢、35份生铁、23份锰铁、13份钼、14份钒铁、9份铼、12份废铝、18份钢锭、20份硅铁合金。本发明结合原料的成本及螺栓的综合性能，选择出了最佳的配比。
所述的高强度螺栓的制备方法，步骤S7中，所述防腐涂层还包括以下重量份数的组份：3份着色颜料、0.8份消泡剂、3份成膜助剂。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明高强度螺栓的制备方法以废钢、生铁、锰铁、钼、钒铁、铼、废铝、钢锭、硅铁合金为制备螺栓的主要原料，提高了螺栓的强度，达到了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的问题；
2、本发明高强度螺栓的制备方法改变了传统螺栓加工中的使用原料及工艺处理参数，使得螺栓成品的强度得以显著改善，进而使得在使用过程中使得螺栓的使用寿命，以及其对于相关部件的连接稳定性得以改善；
3、本发明高强度螺栓的制备方法在螺栓的外表面上涂防腐涂层，使得螺栓的防腐性能佳，使用寿命长。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
本发明高强度螺栓的制备方法，包括以下步骤：
S1、铸造杆料：按重量份计，获取40-60份废钢、30-40份生铁、10-25份锰铁、10-15份钼、10-15份钒铁、8-12份铼、10-15份废铝、10-20份钢锭、10-20份硅铁合金，将40-60份废钢加入电炉中熔化成钢水，将钢水温度加温至1250-1300℃后依次加入30-40份生铁、10-25份锰铁、10-15份钼、10-15份钒铁、8-12份铼、10-15份废铝、10-20份钢锭、10-20份硅铁合金，继续升温至1500-1600℃后出炉浇注、成型后获得铸造成型；
S2、酸洗处理：经过铸造成型后的杆料做酸洗处理；依照螺栓的线径要求，对其进行抽线，以使所述杆料收缩到螺栓所需的线径；将收缩线径后的杆料切断至螺栓所需的长度，在常温下将切断后的杆料放入模具型腔内，以镦锻力使杆料形成螺栓所需的头部和杆部尺寸；最后通过往复式辗牙机的两片牙板将杆料推入，通过往复式动作将螺纹辗制成型，形成螺栓的外螺纹；
S3、热处理：将螺栓外螺纹在930-950℃下，用淬火油进行淬火，再将淬火后的螺栓在510℃-550℃下进行回火，持续时间90-120分钟，将螺栓的光杆段在750-820℃下，用水性淬火液进行淬火，保温50-70min，再重复一次回火工序；
S4、时效处理：将热处理后螺栓放入时效处理炉中加热到150-170℃，保温2-3小时，然后取出自然冷却；
S5、钝化处理：将时效处理后的螺栓浸入温度为100-120℃的钝化处理液中处理4-5min；
S6、渗硼处理，按重量份计：首先将95-100份无水硼砂放入处理容器内，加热到680℃-700℃加入20-25份SiC粉进行搅拌，待无水硼砂完全熔化，溶池温度达到800℃时，再加入15-20份份Na2CO3，加强搅拌到溶池温度达到950℃，将钝化处理后的螺栓放置入硼砂浴中渗硼，溶池温度保持850℃恒温，时间2-4小时，自然冷却到常温，再进行清洗、风干，即得成品螺栓；
S7、在成品螺栓的外表面喷上防腐涂层。
本发明以废钢、生铁、锰铁、钼、钒铁、铼、废铝、钢锭、硅铁合金为制备螺栓的主要原料，提高了螺栓的强度，达到了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的问题；本发明改变了传统螺栓加工中的使用原料及工艺处理参数，使得螺栓成品的强度得以显著改善，进而使得在使用过程中使得螺栓的使用寿命，以及其对于相关部件的连接稳定性得以改善。本发明在螺栓的外表面上涂防腐涂层，使得螺栓的防腐性能佳，使用寿命长。
实施例2
基于实施例1，所述的高强度螺栓的制备方法，步骤S7中，所述防腐涂层包括以下重量份数的组分：30-60份水性丙烯酸改性环氧树脂、5-8份改良性酚醛氯丁、3-5份二氧化硅。本发明优选的防腐涂层的强度好，耐磨，使用寿命长。
实施例3
基于上述实施例，所述的高强度螺栓的制备方法，步骤S1中，按重量份计，获取50-60份废钢、30-35份生铁、20-25份锰铁、12-15份钼、12-15份钒铁、8-10份铼、10-13份废铝、15-20份钢锭、15-20份硅铁合金。本发明结合原料的成本及螺栓的综合性能，选择出了最佳的配比范围。
实施例4
基于上述实施例，所述的高强度螺栓的制备方法，步骤S1中，按重量份计，获取55份废钢、35份生铁、23份锰铁、13份钼、14份钒铁、9份铼、12份废铝、18份钢锭、20份硅铁合金。本发明结合原料的成本及螺栓的综合性能，选择出了最佳的配比。本发明螺栓硬度达48-55HRC、抗拉强度达到1320Mpa，屈服强度达到1340Mpa，延伸率大于14％，断面收缩率大于40％，冲击韧性大于65J/cm2，综合机械性能比现有螺栓高12-15％
实施例5
基于上述实施例，所述的高强度螺栓的制备方法，步骤S7中，所述防腐涂层还包括以下重量份数的组份：3份着色颜料、0.8份消泡剂、3份成膜助剂。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.高强度螺栓的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、铸造杆料：按重量份计，获取40-60份废钢、30-40份生铁、10-25份锰铁、10-15份钼、10-15份钒铁、8-12份铼、10-15份废铝、10-20份钢锭、10-20份硅铁合金，将40-60份废钢加入电炉中熔化成钢水，将钢水温度加温至1250-1300℃后依次加入30-40份生铁、10-25份锰铁、10-15份钼、10-15份钒铁、8-12份铼、10-15份废铝、10-20份钢锭、10-20份硅铁合金，继续升温至1500-1600℃后出炉浇注、成型后获得铸造成型；
S2、酸洗处理：经过铸造成型后的杆料做酸洗处理；依照螺栓的线径要求，对其进行抽线，以使所述杆料收缩到螺栓所需的线径；将收缩线径后的杆料切断至螺栓所需的长度，在常温下将切断后的杆料放入模具型腔内，以镦锻力使杆料形成螺栓所需的头部和杆部尺寸；最后通过往复式辗牙机的两片牙板将杆料推入，通过往复式动作将螺纹辗制成型，形成螺栓的外螺纹；
S3、热处理：将螺栓外螺纹在930-950℃下，用淬火油进行淬火，再将淬火后的螺栓在510℃-550℃下进行回火，持续时间90-120分钟，将螺栓的光杆段在750-820℃下，用水性淬火液进行淬火，保温50-70min，再重复一次回火工序；
S4、时效处理：将热处理后螺栓放入时效处理炉中加热到150-170℃，保温2-3小时，然后取出自然冷却；
S5、钝化处理：将时效处理后的螺栓浸入温度为100-120℃的钝化处理液中处理4-5min；
S6、渗硼处理，按重量份计：首先将95-100份无水硼砂放入处理容器内，加热到680℃-700℃加入20-25份SiC粉进行搅拌，待无水硼砂完全熔化，溶池温度达到800℃时，再加入15-20份份Na2CO3，加强搅拌到溶池温度达到950℃，将钝化处理后的螺栓放置入硼砂浴中渗硼，溶池温度保持850℃恒温，时间2-4小时，自然冷却到常温，再进行清洗、风干，即得成品螺栓；
S7、在成品螺栓的外表面喷上防腐涂层。
2.根据权利要求1所述的高强度螺栓的制备方法，其特征在于，步骤S7中，所述防腐涂层包括以下重量份数的组分：30-60份水性丙烯酸改性环氧树脂、5-8份改良性酚醛氯丁、3-5份二氧化硅。
3.根据权利要求1所述的高强度螺栓的制备方法，其特征在于，步骤S1中，按重量份计，获取50-60份废钢、30-35份生铁、20-25份锰铁、12-15份钼、12-15份钒铁、8-10份铼、10-13份废铝、15-20份钢锭、15-20份硅铁合金。
4.根据权利要求3所述的高强度螺栓的制备方法，其特征在于，步骤S1中，按重量份计，获取55份废钢、35份生铁、23份锰铁、13份钼、14份钒铁、9份铼、12份废铝、18份钢锭、20份硅铁合金。
5.根据权利要求2所述的高强度螺栓的制备方法，其特征在于，步骤S7中，所述防腐涂层还包括以下重量份数的组份：3份着色颜料、0.8份消泡剂、3份成膜助剂。
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