CN112538559B - 一种自紧垫片、自紧螺母的加工工艺 - Google Patents

一种自紧垫片、自紧螺母的加工工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN112538559B
CN112538559B CN202011168850.4A CN202011168850A CN112538559B CN 112538559 B CN112538559 B CN 112538559B CN 202011168850 A CN202011168850 A CN 202011168850A CN 112538559 B CN112538559 B CN 112538559B
Authority
CN
China
Prior art keywords
self
tightening
gasket
diamond
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011168850.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112538559A (zh
Inventor
李政冀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Zijinwang Technology Co ltd
Original Assignee
Zhejiang Zijingwang Machinery Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Zijingwang Machinery Co ltd filed Critical Zhejiang Zijingwang Machinery Co ltd
Priority to CN202011168850.4A priority Critical patent/CN112538559B/zh
Publication of CN112538559A publication Critical patent/CN112538559A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112538559B publication Critical patent/CN112538559B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/16—Making other particular articles rings, e.g. barrel hoops
    • B21D53/20—Making other particular articles rings, e.g. barrel hoops washers, e.g. for sealing
    • B21D53/22—Making other particular articles rings, e.g. barrel hoops washers, e.g. for sealing with means for preventing rotation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/24—Making other particular articles nuts or like thread-engaging members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0068—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0093—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for screws; for bolts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/31—Coating with metals
    • C23C18/32—Coating with nickel, cobalt or mixtures thereof with phosphorus or boron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D15/00—Electrolytic or electrophoretic production of coatings containing embedded materials, e.g. particles, whiskers, wires
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
    • C25D3/562—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of iron or nickel or cobalt

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

本发明公开了一种自紧垫片、自紧螺母的加工工艺，自紧螺母、自紧垫片的冷镦成型过程和热处理过程，自紧垫片进行表面涂层处理；本发明提供了耐高温、耐磨损、成本又低的一种自紧垫片、自紧螺母的加工工艺。

Description

一种自紧垫片、自紧螺母的加工工艺
技术领域
本发明涉及制造领域，更涉及一种自紧垫片、自紧螺母的加工工艺。
背景技术
目前国内外炼化企业在生产过程中普遍存在一个安全隐患，在高温或者深冷工况条件下法兰紧固件容易出现松动，造成泄漏着火或者高温高压介质泄漏的隐患。中石化或者中石油等大型国企在关键的高温或者深冷法兰上面都采用美国赤土盾或者法国拉迪等进口的碟簧，理论上使螺栓螺母与法兰时刻都保留预紧力，确保法兰始终压紧垫片，解决现场泄漏着火爆炸或者高温高压介质泄漏的隐患。但是碟簧相对来说价格过于昂贵，并且碟簧属于一次性产品，另外碟簧使用是相对要比较稳定不需要冷紧或者热紧工况。但对于丙烷脱烃制丙烯而言，尤其是LUMMUS工艺来讲，三大管系是20多分钟就出现一次热交变，同样产生一次热膨胀冷缩变化，这样对于碟簧而言已经不能适用，只能把法兰裸露在空气中，这样不仅带来大量的热量损失，也同时造成高温氧化腐蚀，仍然给生产带来安全隐患。经常需要对其进行定期检修加固。
因此在很多其它情况下，如需要应用到振动状态下的设备中，同样经常需要对已经锁紧的结构件进行定期检修加固，防止因为类似采用螺母螺栓件的松动带来结构的松动或者错位。
针对上述这种情况，在实际操作中，也经常使用各种方法去紧固已锁紧的螺母螺栓，例如用强力胶水，电焊，穿孔二次加固等等，但是这样还是没有办法从根本上去解决螺母松动移位的现象。
而且自紧垫片的底面结构需要与被连接件紧密接触，但又不能对被连接件造成一定程度的磨损，就需要相应措施来实现对连接件的保护。目前常用的方式是，采用金刚石材料，用金刚石颗粒嵌在工件表面，金刚石颗粒表面镀覆一层金属镍以提高金刚石的强度、增强金刚石与基体的界面结合能力、隔氧保护、减轻金刚石热损伤程度、改善金刚石与基体界面的物理化学性能。然而自紧垫片的特殊使用环境，导致需要更好的表面处理，来提高使用寿命。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供了耐高温、耐磨损、成本又低的一种自紧垫片、自紧螺母的加工工艺。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种自紧垫片、自紧螺母的加工工艺，自紧螺母整体呈正六边形，中心设置第一贯穿孔，第一贯穿孔内壁上设置螺纹；自紧螺母的正上方设置两段及以上头尾相连的第一旋升凸台，且整体围成一个封闭的图形，其中每段第一旋升凸台形状相同，第一旋升凸台的头尾高度差固定，第一旋升凸台的内侧和外侧的高度差根据旋升面的有效宽度呈固定比例，第一旋升凸台的正中间高度采用线性变化；
自紧垫片包括顶部和底部，顶部为从动结构，底部为止动结构，顶部的从动结构整体呈正六边形，中心设置第二贯穿孔，第二贯穿孔直径大于自紧螺母的公称直径，且内壁光滑，顶部正上方设置两段及以上头尾相连的第二旋升凸台，且整体围成一个封闭的图形，其中每段第二旋升凸台形状结构都与自紧螺母接合面的结构相互无缝连接，紧密配合；底部的止动结构整体呈正六边形，底部的底面与第二贯穿孔垂直，整个底面通过耐磨处理，有效保证自紧垫片在拧紧后实现自锁自紧螺母的效果；
自紧螺母成型过程如下：
1.1.1)初步环形步骤：将圆柱形原材料压制成正六边形柱状，且其六个角为环形过渡；正六边形柱状的上表面下压出第一环形圆台槽，第一环形圆台槽的截面图为等腰梯形，正六边形柱状的下表面压缩成第一圆台柱状；
1.1.2)初步上下压型步骤：将步骤1.1.1)压制的正六边形柱状的上表面的第一环形圆台槽进行加深，形成第二环形圆台槽；对第二环形圆台槽切分头尾相连的形状相同的两段及以上第一凸台，且第一凸台的头尾形成高度差，第一凸台的内侧和外侧的高度差根据将形成的旋升面的有效宽度初步呈固定比例；正六边形柱状的下表面去除第一圆台柱状，并进行内压形成第三环形圆台槽，且对第三环形圆台槽进行整体加深形成第一圆台柱状槽；
1.1.3)初步加深步骤：对步骤1.1.2)压型的形状的上表面的第二环形圆台槽进行进一步加深，并对两段及以上第一凸台的各部分高度差进行压制固定，且第一凸台的正中间高度采用线性变化；步骤1.1.2)压型的形状的下表面第三环形圆台槽进行进一步加深，将圆台柱状槽边缘进行弧形过渡，形成加深后的第二圆台柱状槽和第四环形圆台槽；
1.1.4)二次加深步骤：对步骤1.1.3)初步加深后的部件进行翻转，对其未翻转前的上表面进行二次加深，并将第一凸台压制成第一旋升凸台；对其未翻转前的下表面进行压平，并且进行中间位置的整体压深；
1.1.5)贯穿成型步骤：将步骤1.1.4)二次加深后的部件再次进行翻转，并将上下表面进行贯通，贯通形成的第一贯穿孔，对第一贯穿孔内壁加工螺纹；
再进行热处理，具体包括如下步骤：
2.1)材料成型步骤：选取耐高温合金钢，并控制其中的碳及碳化物含量，将碳质量控制在0.3％～0.5％，并加入少量铬、钼、钒、镍、锰、硅，且加入少量钼或钨，形成新的耐热合金材料；新的耐热合金材料经过冷镦成型后形成自紧螺母或自紧垫片；
2.2)装炉步骤：自紧螺母或自紧垫片装炉时，放入的相邻的自紧螺母或自紧垫片之间不小于50mm，自紧螺母或自紧垫片与装料工装、炉壁之间的间隔不小于50mm；装炉长度不大于炉子有效长度的3/4；若同炉加工的自紧螺母或自紧垫片的尺寸大小有差异，将其中尺寸大的放在炉子的内侧，尺寸小的靠近炉门摆放；
2.3)淬火处理步骤：包括升温和预热处理、保温处理和冷却处理；
升温和预热处理时，自紧螺母应分别在700℃～750℃、900℃～950℃温度下预热均温；自紧垫片的回火温度超过500℃，必须在250℃～300℃预热，回火温度超过700℃，必须在500℃～550℃再次预热；
保温处理时，自紧螺母或自紧垫片在1010～1050℃保温；
冷却处理，当自紧螺母和自紧垫片出炉后需在空气中预冷，M64标准以上的自紧螺母或自紧垫片空冷约7min～10min，M64标准以下的自紧螺母或自紧垫片空冷约5min～7min；然后进行油冷，冷却油温在20℃～70℃之间，淬火油的最高使用温度应低于其闪点的60℃～80℃；为保证自紧螺母或自紧垫片的冷却均匀性，选择适当的冷却运动方向，运动时间根据自紧螺母或自紧垫片的规格而定，然后静止冷却；
自紧螺母或自紧垫片出油温度控制在150℃～200℃之间，此时自紧螺母或自紧垫片提出油面只冒青烟而不着火，淬火后金相组织为板条马氏体、粒状碳化物和少量残留奥氏体；
2.4)回火处理步骤：自紧螺母和自紧垫片出油后立即装炉回火，当采用降温回火时，炉温必须降至300℃以下；回火装炉顺序应和淬火处理时保持一致，回火必须进行两次，来消除残余应力，自紧螺母和自紧垫片上组织为回火索氏体和粒状碳化物；
金刚石工件进行后续的表面涂层处理，具体包括如下步骤：
3.1)原料准备步骤：选取无色透明的纯净金刚石或者人造金刚石，人造金刚石在金相显微镜下观察呈八面体、菱形十二面体、立方体或者其上聚集体；金刚石采用JR3和JR4标准混合使用的金刚石；金刚石粒度采用范围在F230～F320之间的；
金刚石的微粒用HCl加热溶解去杂质，用蒸馏水冲洗到中性并烘干，按10g/L放入带微孔的容器中浸入镀液，搅拌1h使其充分润湿；
3.2)镀前预处理步骤：首先进行除油，采用碱性液体进行除油,并加入少量的非离子表面活性剂煮沸30min，用蒸馏水冲洗2～3次，除去金刚石表面的污物；再用稀HNO3煮沸20min，蒸馏水冲洗2～3次，接着进行敏化，采用10g/L浓度的SnCl2、H2O、20ml/L浓度的HCl，且配比的体积比为1：2:1，持续时间为3～5min，然后用蒸馏水洗净；接着进行活化，采用0.5g/L浓度的PdCl2和10ml/L浓度的HCl，按体积比为1:1进行配比，持续时间为4min，然后用蒸馏水洗净；最后进行化学还原采用30g/L浓度的NaH2PO2和H2O，按体积比为1:2进行配比，持续时间为3min；
3.3)装料处理步骤：将自紧垫片按照与连接件的接触面朝外的方式进行装料，装料工装不具备导电性，即在电镀过程中不参与粒子置换，工装的底面圆盘直径约为250mm～500mm，底面圆盘附符合垫片尺寸的孔洞，垫片按照底面朝下的方式一次装入底面圆盘中，待放入完毕后，将圆盘盖锁住，保证圆盘工装能够将垫片固定完好，并单侧漏出金刚石层镀面，而其他侧面留有一定间隙，保证镀镍层能够附着在整个自紧垫片上；
3.4)化学镀镍步骤：晶体管直流双路稳压电源提供电压，串接100mA直流电表监控阴极电流密度，电热恒温水浴箱控制调节温度，电动搅拌机搅拌，搅拌转速为300r/min，时间为10s，间隔2～3min每次；镀槽采用容积足够将一个或多个装料工装完全放入，并能够保证装料工装在槽液中转动，阴阳极竖直相对挂置，阴极镀件为合金钢材质的旋升自紧垫片；
3.5)上砂步骤：旋升自紧垫片采用落砂法进行平面上砂，落砂法一次只能完成一个面上砂，对于多面的基体需要改换方向多次上砂，落砂法砂层薄，电镀液流通性好；根据待电镀工件的基体的表面积，计算所需的电流密度，将镍板接阳极，基体接阴极，迅速通电进行空镀，待镀层达到10～15μm，再将装有自紧垫片的整个装置于金刚石微粒沉降槽中继续进行电镀，并通过电机带动工装在槽液中均匀旋转；
3.6)后处理步骤：电镀、上砂结束后，取出镀件用蒸馏水冲洗干净、烘干；工件出槽后，经过清洗完毕，卸夹具进行修整，对已卸夹具的自紧垫片进行热水清洗处理，清洗完毕后对工件执行烘干；其中电镀结束、工件出槽时，运用蒸馏水在镀槽上方喷淋工件表面，使工件上带出的电解液和夹带的金刚石回流镀槽，以便回收。
进一步的，人造金刚石显黄绿色，杂质较多者显灰绿色，含硼金刚石显黑色。
进一步的，步骤3.2)中金刚石放入10％ NaOH的碱性溶液中。
进一步的，步骤3.2)中要用砂纸和手锉将工件上的毛刺除去，防止工件表面呈现介电的不良状态；
用蒸馏水冲洗除去金刚石表面的污物时，先用酒精将工件擦洗一遍，初步清除工件表面的油污；
化学还原处理后的工件，用涂绝缘胶将擦洗后的工件，在非镀部位上涂一层快速粘合剂，使非镀部位绝缘；再进行擦洗，防止需镀部位被涂上绝缘胶，用手锉或砂纸将该部位再打磨一遍，并进行冲洗；
出去金刚石工件的油污时，采用化学除油剂配方进行清洗；
蒸馏水冲洗时，采用热水和冷水交替冲洗，先用热水冲洗，再用冷水冲洗，避免除油液进入酸溶液中；
酸溶液清洗后，将金刚石工件夹出，用冷水冲洗，然后装挂到电化学除油槽内，进行除油，除油后的工件用蒸馏水进行冲洗细洗，再准备进行阳极处理；
阳极处理将工件装挂好，需镀部位插入液体中，负极用铅板，正极用基体，采用电流密度为25A/dm2，通电时间为3分钟，阳级处理避免了产生氢脆的现象，尤其适合于入槽前的最后一道工序；冲洗入槽将阳极处理完毕的基体快速进行冲洗后，放入电镀槽中，准备电镀。
进一步的，步骤3.4)中的电镀溶液采用200g/L浓度的NiSO4·7H2O、15g/L浓度的CoSO4·7H2O、20g/L浓度的H3BO3、15g/L浓度的NaCl、0.1g/L浓度的C12H25NaSO4组成，配比为1:1:1:1:1，电镀溶液的pH值控制在4.5～5之间。
进一步的，加入的金属铬、钼、钒、镍、锰、硅，且加入少量钼或钨，加入的金属总量控制在整体质量占比的1％以内。
本发明相比现有技术优点在于：本发明采用镍铁合金作为工件表面覆盖的材料，比起单质金属镍更具优势：镍铁合金的含铁20％～25％，其镀层硬度达HV550～650，耐磨性能更好，并且用廉价铁部分地代替镍，节约了贵金属镍,降低了整个成本。采用镍铁合金的镀层韧性更好，与基体也更容易结合且牢固。
本发明表面涂层工艺，获得了镀层均匀、厚度达10～200μm、含铁量在20％～25％的高硬度镍铁合金电镀金刚石。具有摩擦系数大，硬度及强度高，在高温下不易氧化腐蚀的特点。
在镍铁合金金刚石电镀工艺中，最关键的因素是要控制好温度、pH值、电流密度以及防止铁阳极污染镀液，以保证电镀液稳定以及控制Fe3+的含量。
电镀镍-铁合金胎体旋升自紧垫片的成本明显下降；自紧垫片中镍与铁的含量可以通过改变镀液中主盐的含量比与电镀工艺来实现，可以获得不同性能的镍-铁合金胎体，适应化工行业长期高低温的变化环境中。
镀层粗糙度随电镀金刚石镀层增重率的增加而增大，800℃以下的高温处理对电镀金刚石的表面形貌不会造成影响。
通过电镀方法制得的不同增重率的金刚石样品，平均抗压强度相较未镀覆金刚石有很大提高，且平均抗压强度随镀层增长率的增加而增大；在高温条件下，同等增重率电镀金刚石较热处理前有略微增大。
本发明结构设计的自紧螺母、自紧垫片，采用自紧原理，在螺母或螺栓上设置一自紧结构，使其锁紧后达到自紧的效果，让螺母螺栓即使出现移位或者松动时也能通过自紧力的作用返回到紧固的初始状态，并且不会损伤被紧固的连接件或者螺纹，能够在螺母或螺栓这种自紧螺母螺栓可以广泛应用于机械设计、加工和制造业；整体设计新颖，实用性强，易于推广使用。
本发明整个成型过程简单合理，自动化程度高，能够实现标准化的批量制造。自紧螺母与自紧垫片作为整体组合使用，通过既定的夹紧力作用来确保锁紧。在锁紧状态下，即使受到振动或高低温蠕变作用使自紧螺母向松动反向微动滑移，此时锁紧垫片底面与连接件接触的止动效果会不断增强，而顶面与螺母旋面接触的从动效果会不断削弱。当两者达到一个新的力学平衡点时，螺母又被牢牢锁住。
本发明的自紧螺母与自紧垫片在生产成型过程中，实现了安装便捷，维护成本低，且能消除即使在高温、深冷、高压下的泄漏风险，也克服了相应高振动环境下的紧固。自紧螺母与自紧垫片的旋升凸台的设计，确保了整体的实用寿命也得到大大延长。
附图说明
图1为本发明自紧螺母的正面压型过程图；
图2为本发明自紧螺母的背面压型过程图；
图3为本发明自紧垫片的正面压型过程图；
图4为本发明自紧垫片的背面压型过程图；
图5为本发明自紧垫片的仰视角压型过程图；
图6为本发明自紧垫片的剖面视角压型过程图；
图7为本发明自紧垫片的主视角压型过程图；
图8为本发明表面涂层流程图；
图9为本发明热处理流程图。
图中标识：
自紧螺母1、第一贯穿孔11、第一旋升凸台12、自紧垫片2、顶部21、底部22、第二贯穿孔23、第二旋升凸台24；
正六边形柱状311、第一环形圆台槽312、第一圆台柱状313、第二环形圆台槽321、第一凸台322、第三环形圆台槽323、第一圆台柱状槽324、第二圆台柱状槽331、第四环形圆台槽332。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
实施例：
如图所示，一种自紧螺母、自紧垫片的生产工艺，具体包括如下步骤：
2.1)材料成型步骤：选取耐高温合金钢，并控制其中的碳及碳化物含量，将碳质量控制在0.3％～0.5％，并加入少量铬、钼、钒、镍、锰、硅，且加入少量钼或钨，形成新的耐热合金材料；新的耐热合金材料经过冷镦成型后形成自紧螺母或自紧垫片。加入的金属铬、钼、钒、镍、锰、硅，且加入少量钼或钨，加入的金属总量控制在整体质量占比的1％以内。一般加入的元素可质量比1:1加入，即可加入1g的铬、钼、钒、镍、锰、硅，但总体要控制在1％的总质量占比内。
只要是因为在化工管道密封使用过程中，耐高温自紧螺母与高温管法兰螺栓接触，工作面温度常达500～600℃，有时局部可达600～700℃；在化工工艺作用下，又受到反复冷却作用，即在急冷急热条件下工作，正是这种工作条件，有需要紧固件有一定的负压能力，且能够在可能产生的轴力下降条件下向松动的方向螺旋爬升而重新获得补偿轴力，就要求这类耐高温材料应具有下列基本性能。
⑴淬透性高，以保证这种大型管法兰结构使用的自紧螺母和沿整个截面具有均匀一致的力学性能。
⑵热疲劳抗力高，以保证能承受急冷急热反复热载荷下，不因变形不一致发生龟裂。
⑶导热好，以保证自紧螺母和表面的热量尽快传导外散，降低自紧螺母和的温升，有利于减少热磨损及热疲劳损伤。
⑷较高的抗回火稳定性及高温强度，以减少热塑性变形。
⑸较好的抗氧化性能和加工工艺性能。
为满足上述性能，耐高温合金钢中不能含有太高的碳及碳化物形成元素，通常碳质量分数ωc在0.3％～0.5％左右，为提高淬透性及热强性加入少量铬、钼、钒、镍、锰、硅等，加入少量钼或钨有助于清除高温回火脆性。因为加入少量铬、钼、钒高温合金钢具有淬透性、回火稳定性较好。但为弥补此类高温合金钢在较大截面和较高温度时热稳定性、热疲劳性及淬透性不够的缺陷，耐高温自紧螺母和材料常使用加入少量铬、钼、钒、镍、锰、硅等大截面高温合金钢。与原始的高温合金材料相比，耐高温自紧螺母和材料中既含有较高的Cr和Mo，又加入了少量的V，使CCT曲线上的高温转变区上移，低温转变区显著右移，提高了钢的淬透性。耐高温材料经1010～1050℃真空高温淬火，750～780℃回火后，硬度可以达到HB300以上，强度可以满足化工类紧固件的要求。而且该高温材料还具有二次硬化能力，其高温强度较普通高温合金钢高50％，热稳定性高出100～150℃。另外，钢的热磨损性、热疲劳性及抗热裂纹扩展的能力也强于普通高温合金钢。
2.2)装炉步骤：自紧螺母或自紧垫片装炉时，放入的相邻的自紧螺母或自紧垫片之间不小于50mm，自紧螺母或自紧垫片与装料工装、炉壁之间的间隔不小于50mm；装炉长度不大于炉子有效长度的3/4；若同炉加工的自紧螺母或自紧垫片的尺寸大小有差异，将其中尺寸大的放在炉子的内侧，尺寸小的靠近炉门摆放。
2.3)淬火处理步骤：包括升温和预热处理、保温处理和冷却处理。
升温和预热处理时，自紧螺母应分别在700℃～750℃、900℃～950℃温度下预热均温；自紧垫片的回火温度超过500℃，必须在250℃～300℃预热，回火温度超过700℃，必须在500℃～550℃再次预热。
保温处理时，自紧螺母或自紧垫片在1010～1050℃保温。
冷却处理，当自紧螺母和自紧垫片出炉后需在空气中预冷，M64标准以上的自紧螺母或自紧垫片空冷约7min～10min，M64标准以下的自紧螺母或自紧垫片空冷约5min～7min；然后进行油冷，冷却油温在20℃～70℃之间，淬火油的最高使用温度应低于其闪点的60℃～80℃；为保证自紧螺母或自紧垫片的冷却均匀性，选择适当的冷却运动方向，运动时间根据自紧螺母或自紧垫片的规格而定，然后静止冷却。
自紧螺母或自紧垫片出油温度控制在150℃～200℃之间，此时自紧螺母或自紧垫片提出油面只冒青烟而不着火(如将水滴滴至自紧螺母的表面有缓慢的爆裂声)，淬火后金相组织为板条马氏体、粒状碳化物和少量残留奥氏体。
升温和预热处理中，当自紧螺母或自紧垫片的厚度小于30mm时，温度到700℃～750℃时，预热时间要持续1小时～2小时，温度到900℃～950℃时，预热时间要持续1小时～2小时；当自紧螺母或自紧垫片的厚度在30mm～50mm时，温度到700℃～750℃时，预热时间要持续1小时～2小时，温度到900℃～950℃时，预热时间要持续1小时～2小时；当自紧螺母或自紧垫片的厚度在50mm～100mm时，温度到700℃～750℃时，预热时间要持续3小时～4小时，温度到900℃～950℃时，预热时间要持续1小时～2小时。
自紧螺母或自紧垫片在1010℃～1050℃下保温，当自紧螺母或自紧垫片的厚度小于30mm时，保温时间要持续5小时～6小时，当自紧螺母或自紧垫片的厚度在30mm～50mm时，保温时间要持续7小时～10小时，当自紧螺母或自紧垫片的厚度在50mm～100mm时，保温时间要持续7小时～10小时；其中自紧螺母或自紧垫片M64标准以上的温度控制采用范围内的上限，M64标准以下的自紧螺母或自紧垫片的温度控制采用范围内的下限。
当自紧螺母或自紧垫片的厚度小于30mm时，油冷冷却时间要持续60min～80min；当自紧螺母或自紧垫片的厚度在30mm～50mm时，油冷冷却时间要持续80min～100min；当自紧螺母或自紧垫片的厚度在50mm～100mm时，油冷冷却时间要持续80min～100min。
2.4)回火处理步骤：自紧螺母和自紧垫片出油后立即装炉回火，当采用降温回火时，炉温必须降至300℃以下；回火装炉顺序应和淬火处理时保持一致，回火必须进行两次，来消除残余应力，自紧螺母和自紧垫片上组织为回火索氏体和粒状碳化物。
自紧螺母或自紧垫片的回火温度超过500℃，必须在250℃～300℃预热，回火温度超过700℃，必须在500℃～550℃再次预热；预热的保温时间如下：当自紧螺母或自紧垫片的厚度小于30mm时，250℃～300℃预热时间要持续2h～3h；当自紧螺母或自紧垫片的厚度在30mm～50mm时，250℃～300℃预热时间要持续2h～3h；当自紧螺母或自紧垫片的厚度在50mm～100mm时，250℃～300℃预热时间要持续3h～4h。
500℃～550℃下，自紧螺母或自紧垫片的厚度小于30mm时，预热时间要持续1h～2h；当自紧螺母或自紧垫片的厚度在30mm～50mm时，预热时间要持续1h～2h；当自紧螺母或自紧垫片的厚度在50mm～100mm时，预热时间要持续1h～2h。
回火保温的温度根据硬度要求而定，范围在750℃～780℃之间，保温时间为4h～5h；保温结束后出炉进行空冷。
自紧垫片硬度及强度高于自紧螺母，自紧垫片使用专用加热炉重新加热耐高温自紧垫片，回火温度定为720℃～760℃之间，保温时间为4小时～5小时；回火时出现翻新次数多厚度薄的模块要热炉回火，此在第一次回火之后进行，且第二次回火应在第一次回火的自紧垫片回火冷却到室温后才能进行，第二次回火的温度比第一次的低10℃～20℃，保温时间比第一次回火缩短20％～25％，保温结束后出炉空冷。
自紧螺母或自紧垫片进行外观检验、硬度检验。
外观检验，检验经热处理后自紧螺母或自紧垫片是否有变形，防止变形过大造成后续加工问题，使用着色探伤，检验耐高温自紧螺母或自紧垫片是否出现裂纹。
硬度检验，使用风动工具，在自紧螺母或自紧垫片旋升凸台、接触支承面、打磨平面，打磨深度以见自紧螺母或自紧垫片原材料火花为止，使用布氏硬度计，检验自紧螺母或自紧垫片硬度是否合格。
淬火处理后若硬度不合格，允许对自紧螺母或自紧垫片进行返淬，返淬前退火及其随后的淬火均应装箱保护，以防产品旋升凸台和螺纹处进一步氧化脱碳；其中，装箱以干生铁屑和6％～8％质量占比的木炭为保护剂；返淬温度可比正常淬火温度低20℃，保温时间延长2小时～3小时。
回火处理为自紧螺母或自紧垫片随炉升温至500℃～550℃预热保温2～3小时，然后随炉升温至700℃～780℃保温，保温结束后冷却。
对自紧垫片进行表面涂层处理，具体包括如下步骤：
3.1)原料准备步骤：选取无色透明的纯净金刚石或者人造金刚石，人造金刚石在金相显微镜下观察呈八面体、菱形十二面体、立方体或者其上聚集体。其中，人造金刚石显黄绿色，杂质较多者显灰绿色，含硼金刚石显黑色。金刚石采用JR3和JR4标准混合使用的金刚石；金刚石按JB2808-79部标，金刚石分为JR1、JR2、JR、JR4 4个型号。标号越高，硬度越高，质量越好，价格越贵，但并非使用性能就越好，JR4金刚石硬度最高，但锋利度不如JR3金刚石，采用将JR3和JR4两者混合使用的金刚石，既能保持良好的使用性能，又能降低生产成本。
因金刚石粒度直接影响加工效率和表面光洁度及金刚石的消耗量。在满足光洁度要求的前提下，应尽量选用粗粒度，以提高效率。在做旋升自紧垫片涂层工艺中，金刚石粒度采用范围在F230～F320之间的。
金刚石的微粒用HCl加热溶解去杂质，用蒸馏水冲洗到中性并烘干，按10g/L放入带微孔的容器中浸入镀液，搅拌1h使其充分润湿。
3.2)镀前预处理步骤：首先进行除油，采用碱性液体进行除油(即金刚石工件放入10％ NaOH的碱性溶液中),并加入少量的非离子表面活性剂煮沸30min，用蒸馏水冲洗2～3次，除去金刚石表面的污物；再用稀HNO3煮沸20min，蒸馏水冲洗2～3次，接着进行敏化，采用10g/L浓度的SnCl2、H2O、20ml/L浓度的HCl，且配比的体积比为1：2:1，持续时间为3～5min，然后用蒸馏水洗净；接着进行活化，采用0.5g/L浓度的PdCl2和10ml/L浓度的HCl，按体积比为1:1进行配比，持续时间为4min，然后用蒸馏水洗净；最后进行化学还原采用30g/L浓度的NaH2PO2和H2O，按体积比为1:2进行配比，持续时间为3min。
在镀前处理过程中需要注意如下内容：要用砂纸和手锉将工件上的毛刺除去，防止工件表面呈现介电的不良状态。
用蒸馏水冲洗除去金刚石表面的污物时，先用酒精将工件擦洗一遍，初步清除工件表面的油污。
化学还原处理后的工件，用涂绝缘胶将擦洗后的工件，在非镀部位上涂一层快速粘合剂，使非镀部位绝缘；再进行擦洗，防止需镀部位被涂上绝缘胶，用手锉或砂纸将该部位再打磨一遍，并进行冲洗。
出去金刚石工件的油污时，采用化学除油剂配方进行清洗。
蒸馏水冲洗时，采用热水和冷水交替冲洗，先用热水冲洗，再用冷水冲洗，避免除油液进入酸溶液中。
酸溶液清洗后，将金刚石工件夹出，用冷水冲洗，然后装挂到电化学除油槽内，进行除油，除油后的工件用蒸馏水进行冲洗细洗，再准备进行阳极处理。
阳极处理将工件装挂好，需镀部位插入液体中，负极用铅板，正极用基体，采用电流密度为25A/dm2，通电时间为3分钟，阳级处理避免了产生氢脆的现象，尤其适合于入槽前的最后一道工序；冲洗入槽将阳极处理完毕的基体快速进行冲洗后，放入电镀槽中，准备电镀。
3.3)装料处理步骤：将自紧垫片按照与连接件的接触面朝外的方式进行装料，装料工装不具备导电性，即在电镀过程中不参与粒子置换，工装的底面圆盘直径约为250mm～500mm，底面圆盘附符合垫片尺寸的孔洞，垫片按照底面朝下的方式一次装入底面圆盘中，待放入完毕后，将圆盘盖锁住，保证圆盘工装能够将垫片固定完好，并单侧漏出金刚石层镀面，而其他侧面留有一定间隙，保证镀镍铁合金层能够附着在整个自紧垫片上。
3.4)化学镀金属步骤：晶体管直流双路稳压电源提供电压，串接100mA直流电表监控阴极电流密度，电热恒温水浴箱控制调节温度，电动搅拌机搅拌，搅拌转速为300r/min，时间为10s，间隔2～3min每次；镀槽采用容积足够将一个或多个装料工装完全放入，并能够保证装料工装在槽液中转动，阴阳极竖直相对挂置，阴极镀件为合金钢材质的旋升自紧垫片。
在电镀过程中，常用电镀设备有镀槽、导电装置、加热与温控装置、电镀电源装置，在电镀之前，应准备就绪，启动加热装置使它达到50℃并保温，经过表面活化后的基体迅速带电入槽进行预镀，预镀电流密度影响镀层与基体结合力，一般不采用冲击电流，带电入槽后让电流逐渐升高到要求值为宜。
控制电镀过程就是在整个工件的各部位需要均匀的电镀上所需的金刚石颗粒，其关键是电镀电流准确、稳定、电镀的定安时并稳定、前后生产产品的一致性。现多以自动化控制定时输出电流，以保持高度稳定一致，则可以生产出高品质、镀层厚度均匀的金刚石工件产品。
目前电镀工艺部分实施的不同要求。电镀金刚石磨头是否满足使用方的要求，不仅有精准度、耐磨度、使用寿命等方面的要求，还有尺寸、公差、形状等方面的要求，具体以实际情况进行调整电镀状况。
其中，电镀溶液采用200g/L浓度的NiSO4·7H2O、15g/L浓度的CoSO4·7H2O、20g/L浓度的H3BO3、15g/L浓度的NaCl、0.1g/L浓度的C12H25NaSO4组成，配比为1:1:1:1:1，电镀溶液的pH值控制在4.5～5之间。还可以包括0.6g/L浓度的糖精、0.1g/L浓度的香豆素、10～15μm大小的金刚石微粒，电流密度采用2～3A/dm3，温度控制在50～65℃。
电镀溶液中Ni2+与Fe2+浓度之比对镀层成分的影响较大。另外，若Fe3+含量超过Fe2+，会严重影响镀液的整平能力和电流效率，使镀层韧性下降。一般情况下，Fe3+的质量分数不应超过总铁量的30％。柠檬酸钠是稳定剂，用来配合Fe3+，防止生成Fe(OH)3。随着柠檬酸钠含量的增加，镀层含铁量降低。氯化钠的氯离子是阳极活化剂，它能使阳极正常溶解，增加镀液的导电性，加快沉积速度。硼酸是缓冲剂，可以使pH值在一定范围内保持恒定。电镀镍铁合金溶液的pH值控制比镀镍更重要。但pH值超过3.7时，Fe2+易氧化，生成氢氧化铁沉淀夹杂在镀层中。十二烷基硫酸钠是湿润剂，防止镀层产生孔隙。
因为随硫酸镍质量浓度增加，镀速加快。但当硫酸镍的质量浓度超过20g/L时，沉积速度增加得不太明显；当质量浓度超过30g/L，镀液不稳定，镍易析出，镀速低。次亚磷酸钠是镀液中的主要还原剂。随次亚磷酸钠质量浓度的升高，沉积速度增加。这是因为随次亚磷酸钠质量浓度升高，氧化还原反应电位增加，反应的自由能向负方向变化，所以沉积速度加快。但当次亚磷酸钠超过30g/L，镀液稳定性降低，镀速减慢。因此部分需要控制好相应浓度。
3.5)上砂步骤：旋升自紧垫片采用落砂法进行平面上砂，落砂法一次只能完成一个面上砂，对于多面的基体需要改换方向多次上砂，落砂法砂层薄，电镀液流通性好；根据待电镀工件的基体的表面积，计算所需的电流密度，将镍铁合金板接阳极，基体接阴极，迅速通电进行空镀，待镀层达到10～15μm，再将装有自紧垫片的整个装置于金刚石微粒沉降槽中继续进行电镀，并通过电机带动工装在槽液中均匀旋转。电镀每小时检查一次，一般需要2.5～3h，当镀层达到15μm厚度时，即金刚石微粒已有75％埋入镍铁合金层中。
3.6)后处理步骤：电镀、上砂结束后，取出镀件用蒸馏水冲洗干净、烘干；工件出槽后，经过清洗完毕，卸夹具进行修整，对已卸夹具的自紧垫片进行热水清洗处理，清洗完毕后对工件执行烘干；其中电镀结束、工件出槽时，运用蒸馏水在镀槽上方喷淋工件表面，使工件上带出的电解液和夹带的金刚石回流镀槽，以便回收。
在上述过程中，镀液酸碱度的影响
实践表明，电镀镍铁合金镀液的酸碱度(pH值)应控制在3.2～4.0范围，以3.5为佳。在电镀过程中，在此范围内，可得到光亮的、整平性好、延展性好的镍铁镀层。但是，在电镀过程中，随着氢离子不断析出，pH值会逐渐上升；当pH值上升到4.0时，就应该调整pH值到要求范围，以确保镀层质量。pH值过高(如超过4.0)时，Fe2+易于氧化成Fe3+，镀液中就会出现氢氧化铁Fe(OH)3的沉淀，夹杂在合金镀层中，导致镀层恶化，延展性差，脆性增加，平整度下降，出现毛刺。因此pH值最好控制在3.2～3.8。
阴极电流密度最佳值在2～4A/dm2，适当高的阴极电流密度能提高镀层的光亮度、整平性和加快沉积速度。阴极电流密度过高时，易使镀层烧焦，使镀液pH值变化快。阴极电流密度低时，镀层的光亮度不足，整平性下降。
电流密度在0～2A/dm2范围内，随着电流密度增加，镀层中铁含量由20％逐渐增加至24％。当电流密度超过2.0A/dm2后，随着电流密度增加，镀层中铁含量逐渐下降。在电流密度为3～4A/dm2时，可以获得含铁量20％的镍-铁合金镀层。而电流密度2～3A/dm2正是电镀金刚石钻头常采用的电流密度的范围，可以获得含铁量较高的镍-铁合金镀层，所以，电流密度是调整镀层中镍与铁含量比的参数之一。
电镀镍铁合金温度参数很重要，它不仅影响镍合金中成分的含量比，同时它可以降低电流密度增大时带来的极化过大的不利影响。镀液温度对镀层中含铁量影响明显，不同含铁量的镀层，其力学性能是不同的。因此，控制镀液温度的高低一定要与镀层的性能相联系。电镀金刚石钻头时，镀液温度应该控制在30～40℃较合适。温度过高时，会促使稳定剂加速分解，产生有害降解物。温度过低时，镀层将失去光泽，阴极电流效率下降，整平度降低；温度过低还会在高电流密度区出现烧焦现象，镀层应力增加，整平性能也下降。
使用镍铁合金作为阳极，因为其操作方便，不需要其他辅助设备，缺点是不容易控制镀液中主盐离子的浓度比。但采用镍-铁合金阳极可使溶液中镍-铁离子含量相对稳定。
电镀中要准确控制主盐浓度比，应该采用混装阳极。在采用混装阳极时，要防止铁的过量溶解。因为铁阳极的溶解性要好于镍，这时只能减少铁阳极的面积。当要求镀层的含铁量为20％～30％时，镍阳极和铁阳极的面积比以(7～8)：1为好。
涂层后需要进行测试，可进行结合力测试，镀件经400℃保温1h，水冷处理后，观察镀层是否碎裂，然后用冲击法作破坏性实验，观察金刚石微粒是否脱落。
对金刚石微粒含量进行测定，用称量法测定金刚石微粒含量。镀前在1/10000g天平上称出经冲洗烘干后基体镀件的重量，镀后再称出镀件的重量，得到镀层和金刚石微粒的重量。用1：4的硝酸溶液(38％的浓硝酸与水的体积比)加热溶解镀层，残留金刚石微粒经冲洗、过滤、烘干等处理后，称出量瓶、滤纸、金刚石微粒总重量，按下式计算镀层内金刚石微粒含量。
Wt＝(W2一W1)/W0×100％
其中，Wt为镀层内金剐石微粒质量百分比；W0为镀层质量；W1为量瓶、滤纸质量；W2为量瓶、滤纸、金刚石微粒总质量。
金刚石微粒埋入深度测定：
ht＝W0/ρSh×100％
其中，ht为金刚石微粒埋入深度百分比；W0为镀层重量(不含金刚石微粒)；S为电镀基体表面积；ρ为镀层金属密度；H为金刚石微粒平均尺寸。
综上通过表面涂层工艺，获得了镀层均匀、厚度达10～200μm、含铁量在20％～25％的高硬度镍铁合金电镀金刚石。具有摩擦系数大，硬度及强度高，在高温下不易氧化腐蚀的特点。
在镍铁合金金刚石电镀工艺中，最关键的因素是要控制好温度、pH值、电流密度以及防止铁阳极污染镀液，以保证电镀液稳定以及控制Fe3+的含量。
电镀镍-铁合金胎体旋升自紧垫片的成本明显下降；自紧垫片中镍与铁的含量可以通过改变镀液中主盐的含量比与电镀工艺来实现，可以获得不同性能的镍-铁合金胎体，适应化工行业长期高低温的变化环境中。
镀层粗糙度随电镀金刚石镀层增重率的增加而增大，800℃以下的高温处理对电镀金刚石的表面形貌不会造成影响。
通过电镀方法制得的不同增重率的金刚石样品，平均抗压强度相较未镀覆金刚石有很大提高，且平均抗压强度随镀层增长率的增加而增大；在高温条件下，同等增重率电镀金刚石较热处理前有略微增大。
其中，自紧螺母1整体呈正六边形，中心设置第一贯穿孔11，第一贯穿孔11内壁上设置螺纹；自紧螺母1的正上方设置三段头尾相连的第一旋升凸台12，且整体围成一个封闭的图形，其中每段第一旋升凸台12形状相同，第一旋升凸台12的头尾高度差固定，第一旋升凸台12的内侧和外侧的高度差根据旋升面的有效宽度呈固定比例，第一旋升凸台12的正中间高度采用线性变化；
自紧垫片2包括顶部21和底部22，顶部21为从动结构，底部22为止动结构，顶部21的从动结构整体呈正六边形，中心设置第二贯穿孔23，第二贯穿孔23直径大于自紧螺母1的公称直径，且内壁光滑，顶部21正上方设置三段头尾相连的第二旋升凸台24，且整体围成一个封闭的图形，其中每段第二旋升凸台24形状结构都与自紧螺母1接合面的结构相互无缝连接，紧密配合；底部22的止动结构整体呈正六边形，底部22的底面与第二贯穿孔23垂直，整个底面通过耐磨处理，有效保证自紧垫片2在拧紧后实现自锁自紧螺母1的效果。
自紧螺母1与自紧垫片2作为整体组合使用，通过既定的夹紧力作用来确保锁紧。在锁紧状态下，即使受到振动或高低温蠕变作用使自紧螺母1向松动反向微动滑移，此时锁紧垫片底面与连接件接触的止动效果会不断增强，而顶面与螺母旋面接触的从动效果会不断削弱。当两者达到一个新的力学平衡点时，螺母又被牢牢锁住。
自紧螺母1成型过程以M12型号为例如下：
1.1.1)初步环形步骤：将圆柱形原材料压制成正六边形柱状311，且其六个角为环形过渡，最宽部分为18mm，最短宽度为16.8mm；正六边形柱状311的上表面下压出0.4mm第一环形圆台槽312，截面图为等腰梯形，其两斜边的夹角为168度，上底长度为9mm，下底长度为16mm；正六边形柱状311的下表面压缩成第一圆台柱状313，其截面为等腰梯形，两斜边的夹角为100度，上底长度为10.7mm。
1.1.2)初步上下压型步骤：将步骤1.1.1)压制的正六边形柱状311的上表面对着9mm进行加深，且形成上底宽度为6mm，下底为14mm的第二环形圆台槽321；对第二环形圆台槽321切分头尾相连的形状相同的三段第一凸台322，且第一凸台322的头尾形成高度差，第一凸台322的内侧和外侧的高度差根据将形成的旋升面的有效宽度初步呈固定比例。正六边形柱状311的下表面去除第一圆台柱状313，并进行内压形成第三环形圆台槽323，该环形圆台槽深度为0.4mm，整体加深0.8mm，其形成上底宽度为6.1mm，下底为10.3mm的环形圆台槽；且对第三环形圆台槽323进行整体加深形成第一圆台柱状槽324，第一圆台柱状槽324的上底为10.3mm，下底为16.8mm。
1.1.3)初步加深步骤：对步骤1.1.2)压型的形状的上表面的第二环形圆台槽321进行进一步加深，最外圈的第二环形圆台槽321的宽度为12mm，并对三段第一凸台322的各部分高度差进行压制固定，且中间高度采用线性变化。
步骤1.1.2)压型的形状的下表面进行加深，将圆台柱状槽边缘进行弧形过渡，形成加深后的第二圆台柱状槽331和第四环形圆台槽332，第二圆台柱状槽331截面为等腰梯形，两斜边的夹角为60度，上底长度为10.3mm；第四环形圆台槽332截面为等腰梯形，上底为6.1mm，下底为10.3mm。
1.1.4)二次加深步骤：对步骤1.1.3)初步加深后的部件进行翻转，对其未翻转前的上表面进行二次加深，并将第一凸台322压制成第一旋升凸台12，上表面加深后的深度为2.6mm，宽度为9.7mm；对其未翻转前的下表面进行压平，并且进行中间位置的整体压深；
1.1.5)贯穿成型步骤：将步骤1.1.4)二次加深后的部件再次进行翻转，并将上下表面进行贯通，贯通形成的第一贯穿孔11的直径为10.3mm，对第一贯穿孔11内壁加工螺纹。
自然每一步有相应整体成圆柱形的压制成型柱，其与待加工圆柱形原材料每一步的成型步骤的结构相适应，且采用上下两部分压制成型柱对原材料进行加工。
自紧垫片2包括顶部21和底部22，其顶部21与自紧螺母1的成型过程相近，其加工尺寸不同，且生成的贯穿孔内壁光滑，顶部21设置在底部22的正上方，且顶部21的下方设置与底部22相配合的环形槽。底部22可单独加工，也可从顶部21加工过程中去除的部分中加工而成。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。

Claims (4)

1.一种自紧垫片、自紧螺母的加工工艺，其特征在于：自紧螺母整体呈正六边形，中心设置第一贯穿孔，第一贯穿孔内壁上设置螺纹；自紧螺母的正上方设置两段及以上头尾相连的第一旋升凸台，且整体围成一个封闭的图形，其中每段第一旋升凸台形状相同，第一旋升凸台的头尾高度差固定，第一旋升凸台的内侧和外侧的高度差根据旋升面的有效宽度呈固定比例，第一旋升凸台的正中间高度采用线性变化；
自紧垫片包括顶部和底部，顶部为从动结构，底部为止动结构，顶部的从动结构整体呈正六边形，中心设置第二贯穿孔，第二贯穿孔直径大于自紧螺母的公称直径，且内壁光滑，顶部正上方设置两段及以上头尾相连的第二旋升凸台，且整体围成一个封闭的图形，其中每段第二旋升凸台形状结构都与自紧螺母接合面的结构相互无缝连接，紧密配合；底部的止动结构整体呈正六边形，底部的底面与第二贯穿孔垂直，整个底面通过耐磨处理，有效保证自紧垫片在拧紧后实现自锁自紧螺母的效果；
其包括自紧螺母和自紧垫片的热处理，具体包括如下步骤：
1.1)材料成型步骤：选取耐高温合金钢，并控制其中的碳及碳化物含量，将碳质量控制在0.3％～0.5％，并加入少量铬、钼、钒、镍、锰、硅，且加入少量钼或钨，形成新的耐热合金材料；新的耐热合金材料经过冷镦成型后形成自紧螺母或自紧垫片；
1.2)装炉步骤：自紧螺母或自紧垫片装炉时，放入的相邻的自紧螺母或自紧垫片之间不小于50mm，自紧螺母或自紧垫片与装料工装、炉壁之间的间隔不小于50mm；装炉长度不大于炉子有效长度的3/4；若同炉加工的自紧螺母或自紧垫片的尺寸大小有差异，将其中尺寸大的放在炉子的内侧，尺寸小的靠近炉门摆放；
1.3)淬火处理步骤：包括升温和预热处理、保温处理和冷却处理；
升温和预热处理时，自紧螺母应分别在700℃～750℃、900℃～950℃温度下预热均温；自紧垫片的回火温度超过500℃，必须在250℃～300℃预热，回火温度超过700℃，必须在500℃～550℃再次预热；
保温处理时，自紧螺母或自紧垫片在1010～1050℃保温；
冷却处理，当自紧螺母和自紧垫片出炉后需在空气中预冷，M64标准以上的自紧螺母或自紧垫片空冷7min～10min，M64标准以下的自紧螺母或自紧垫片空冷5min～7min；然后进行油冷，冷却油温在20℃～70℃之间，淬火油的最高使用温度应低于其闪点的60℃～80℃；为保证自紧螺母或自紧垫片的冷却均匀性，选择适当的冷却运动方向，运动时间根据自紧螺母或自紧垫片的规格而定，然后静止冷却；
自紧螺母或自紧垫片出油温度控制在150℃～200℃之间，此时自紧螺母或自紧垫片提出油面只冒青烟而不着火，淬火后金相组织为板条马氏体、粒状碳化物和少量残留奥氏体；
1.4)回火处理步骤：自紧螺母和自紧垫片出油后立即装炉回火，当采用降温回火时，炉温必须降至300℃以下；回火装炉顺序应和淬火处理时保持一致，回火必须进行两次，来消除残余应力，自紧螺母和自紧垫片上组织为回火索氏体和粒状碳化物；
采用金刚石工件进行后续的表面涂层处理，具体包括如下步骤：
2.1)原料准备步骤：选取人造金刚石；采用JR3和JR4标准混合使用的金刚石；金刚石粒度范围在F230～F320之间；
金刚石的微粒用HCl加热溶解去杂质，用蒸馏水冲洗到中性并烘干，按10g/L放入带微孔的容器中浸入镀液，搅拌1h使其充分润湿；
2.2)镀前预处理步骤：首先进行除油，采用碱性液体进行除油,并加入少量的非离子表面活性剂煮沸30min，用蒸馏水冲洗2～3次，除去金刚石表面的污物；再用稀HNO3煮沸20min，蒸馏水冲洗2～3次，接着进行敏化，采用10g/L浓度的SnCl2、H2O、20ml/L浓度的HCl，且配比的体积比为1：2:1，持续时间为3～5min，然后用蒸馏水洗净；接着进行活化，采用0.5g/L浓度的PdCl2和10ml/L浓度的HCl，按体积比为1:1进行配比，持续时间为4min，然后用蒸馏水洗净；最后进行化学还原采用30g/L浓度的NaH2PO2和H2O，按体积比为1:2进行配比，持续时间为3min；
2.3)装料处理步骤：将自紧垫片按照与连接件的接触面朝外的方式进行装料，装料工装不具备导电性，即在电镀过程中不参与粒子置换，工装的底面圆盘直径为250mm～500mm，底面圆盘附符合垫片尺寸的孔洞，垫片按照底面朝下的方式一次装入底面圆盘中，待放入完毕后，将圆盘盖锁住，保证圆盘工装能够将垫片固定完好，并单侧漏出金刚石层镀面，而其他侧面留有一定间隙，保证镀镍层能够附着在整个自紧垫片上；
2.4)化学镀镍步骤：晶体管直流双路稳压电源提供电压，串接100mA直流电表监控阴极电流密度，电热恒温水浴箱控制调节温度，电动搅拌机搅拌，搅拌转速为300r/min，时间为10s，间隔2～3min每次；镀槽采用容积足够将一个或多个装料工装完全放入，并能够保证装料工装在槽液中转动，阴阳极竖直相对挂置，阴极镀件为合金钢材质的旋升自紧垫片；
2.5)上砂步骤：旋升自紧垫片采用落砂法进行平面上砂，落砂法一次只能完成一个面上砂，对于多面的基体需要改换方向多次上砂，落砂法砂层薄，电镀液流通性好；根据待电镀工件的基体的表面积，计算所需的电流密度，将镍板接阳极，基体接阴极，迅速通电进行空镀，待镀层达到10～15μm，再将装有自紧垫片的整个装置于金刚石微粒沉降槽中继续进行电镀，并通过电机带动工装在槽液中均匀旋转；
2.6)后处理步骤：电镀、上砂结束后，取出镀件用蒸馏水冲洗干净、烘干；工件出槽后，经过清洗完毕，卸夹具进行修整，对已卸夹具的自紧垫片进行热水清洗处理，清洗完毕后对工件执行烘干；其中电镀结束、工件出槽时，运用蒸馏水在镀槽上方喷淋工件表面，使工件上带出的电解液和夹带的金刚石回流镀槽，以便回收；
其中，自紧螺母成型过程如下：
1.1.1)初步环形步骤：将圆柱形原材料压制成正六边形柱状，且其六个角为环形过渡；正六边形柱状的上表面下压出第一环形圆台槽，第一环形圆台槽的截面图为等腰梯形，正六边形柱状的下表面压缩成第一圆台柱状；
1.1.2)初步上下压型步骤：将步骤1.1.1)压制的正六边形柱状的上表面的第一环形圆台槽进行加深，形成第二环形圆台槽；对第二环形圆台槽切分头尾相连的形状相同的两段及以上第一凸台，且第一凸台的头尾形成高度差，第一凸台的内侧和外侧的高度差根据将形成的旋升面的有效宽度初步呈固定比例；正六边形柱状的下表面去除第一圆台柱状，并进行内压形成第三环形圆台槽，且对第三环形圆台槽进行整体加深形成第一圆台柱状槽；
1.1.3)初步加深步骤：对步骤1.1.2)压型的形状的上表面的第二环形圆台槽进行进一步加深，并对两段及以上第一凸台的各部分高度差进行压制固定，且第一凸台的正中间高度采用线性变化；步骤1.1.2)压型的形状的下表面第三环形圆台槽进行进一步加深，将圆台柱状槽边缘进行弧形过渡，形成加深后的第二圆台柱状槽和第四环形圆台槽；
1.1.4)二次加深步骤：对步骤1.1.3)初步加深后的部件进行翻转，对其未翻转前的上表面进行二次加深，并将第一凸台压制成第一旋升凸台；对其未翻转前的下表面进行压平，并且进行中间位置的整体压深；
1.1.5)贯穿成型步骤：将步骤1.1.4)二次加深后的部件再次进行翻转，并将上下表面进行贯通，贯通形成的第一贯穿孔，对第一贯穿孔内壁加工螺纹。
2.根据权利要求1所述的一种自紧垫片、自紧螺母的加工工艺，其特征在于：人造金刚石显黄绿色。
3.根据权利要求1所述的一种自紧垫片、自紧螺母的加工工艺，其特征在于：步骤2.2)中金刚石放入10％NaOH的碱性溶液中。
4.根据权利要求1所述的一种自紧垫片、自紧螺母的加工工艺，其特征在于：对于加入的金属铬、钼、钒、镍、锰、硅，且加入少量钼或钨，加入的金属总量控制在整体质量占比的1％以内。
CN202011168850.4A 2020-10-28 2020-10-28 一种自紧垫片、自紧螺母的加工工艺 Active CN112538559B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011168850.4A CN112538559B (zh) 2020-10-28 2020-10-28 一种自紧垫片、自紧螺母的加工工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011168850.4A CN112538559B (zh) 2020-10-28 2020-10-28 一种自紧垫片、自紧螺母的加工工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112538559A CN112538559A (zh) 2021-03-23
CN112538559B true CN112538559B (zh) 2023-03-31

Family

ID=75013894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011168850.4A Active CN112538559B (zh) 2020-10-28 2020-10-28 一种自紧垫片、自紧螺母的加工工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112538559B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114310197A (zh) * 2022-02-14 2022-04-12 襄阳协德精密机械有限公司 一种铜螺母加工工艺

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102560280A (zh) * 2011-12-30 2012-07-11 周子钦 一种耐高温高强度合金钢及其热处理工艺
CN104551561A (zh) * 2014-12-11 2015-04-29 海盐三马标准件有限公司 一种螺母的加工工艺
CN109514191A (zh) * 2018-11-19 2019-03-26 贵阳华丰航空科技有限公司 一种飞机使用的具有自锁特性的螺丝加工成型工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN112538559A (zh) 2021-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112538559B (zh) 一种自紧垫片、自紧螺母的加工工艺
CN110423981B (zh) 一种锌铝镁机械能助渗用助渗剂及其使用方法
CN104493152A (zh) 一种激光熔覆耐锌蚀钴基合金所用粉料及改性层制备工艺
CN110241411A (zh) 修复受损注水组合阀的超高速激光熔覆粉末及修复方法
CN104162676A (zh) 一种压裂泵阀体、阀座真空熔覆表面强化方法
CN104404587A (zh) 一种降低喷砂介质嵌入电镀钢制表面的方法
Hammond et al. The effect of electroplating on fatigue strength
CN112522492B (zh) 一种自紧螺母及自紧垫片的热处理工艺
CN112522702A (zh) 一种自紧垫片的表面涂层工艺
CN110923696A (zh) 一种球阀表面激光熔覆镍基材料及其增材制造工艺
CN113373293B (zh) 大型化工装备加氢反应器内壁腐蚀区修复焊接热处理方法
CN113584548A (zh) 活塞环铬基陶瓷复合镀工艺
CN111005025B (zh) 一种汽车气门模具用耐高温磨损涂层的制备方法
CN112877638A (zh) 一种高速电弧喷涂涂层的制备工艺流程
CN111056040A (zh) 一种直升机减速器齿轮修理方法
CN111020451A (zh) 一种汽车冲压模具表面拉毛的处理方法
CN112853255B (zh) 一种锆基材料表面原位陶瓷化复合处理方法
CN115679230B (zh) 一种提高镍基耐蚀合金抗氢脆性能的表面处理工艺
CN116555606B (zh) 一种耐磨型铝合金管道的制备方法
CN112555265B (zh) 一种旋升自紧螺母及自紧垫片的压制成型方法
Nakamura et al. Effect of Anodizing on Very High Cycle Fatigue Properties of Aluminum Alloy A2014-T6 in Laboratory Air and 3% NaCl Solution
Kokieva et al. Pump elements recondition by electrolytic chromium plating
CN115725927A (zh) 一种黑色金属表面纳米石墨烯复合层及其制备方法
CN118123011A (zh) 一种针对海洋装备用921钢的增材修复专用粉体及工艺
CN117448812A (zh) 一种盾构主驱动密封跑道用激光熔覆耐磨涂层及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address
CP03 Change of name, title or address

Address after: 317101 No.8, Kantou Road, Zhuao Town, Sanmen County, Taizhou City, Zhejiang Province (self declaration)

Patentee after: Zhejiang zijinwang Technology Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: 317101 No.8, Kantou Road, Zhuao Town, Sanmen County, Taizhou City, Zhejiang Province (self declaration)

Patentee before: Zhejiang Zijingwang Machinery Co.,Ltd.

Country or region before: China