CN114396422A - 一种加强型十二角头螺栓及加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种加强型十二角头螺栓，螺栓头部外侧的十二个扳拧齿中，每个齿的齿顶角为90°±1°。本发明所述的加强型十二角头螺栓，采用的加强型十二角头和普通十二角头相比，扳拧齿更高，齿尖角由普通十二角头的120°优化为90°，齿高50％以上，扳拧力矩提升30％以上，与扳拧工具的接触面积也更大，产生扳拧的等效面积也更大。
Description
技术领域
本发明属于紧固件检测技术领域，尤其是涉及一种加强型十二角头螺栓及加工方法。
背景技术
航空航天领域中广泛使用的紧固件为1100MPa级的A286和Ti-6Al-4V紧固件，因其耐热耐蚀性能只能满足航空航天常规服役环境，不能满足航空发动机热端高温高强关键零件的需求。
GH4169和GH738等紧固件因其抗拉强度达不到1600MPa级，综合性能也相对偏弱，不能满足日益严苛的空天环境。随着航空航天工业的发展，以航空发动机为代表的高温腐蚀环境对紧固件提出了愈加苛刻的要求。具有超高强度、高耐蚀性和优良的持久断裂性能的紧固件变得愈加迫切。
大量使用的航空航天螺栓螺钉主要有六角头、沉头、圆柱头、平圆头、盘头等头型。为提升紧固件的防松能力，常采用开口销孔和头部保险孔来进行防松，或采用加大支撑面的面积、提高预紧力，从而提高螺栓连接的防松能力。较为常见的是采用六角法兰面六角头螺栓、带凸缘六角头螺栓和十二角头法兰面螺栓。
本申请是针对十二角头螺栓的改进，用以解决常规的十二角头螺栓扳拧性能差，且抗拉强度低、耐高温性能差的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种加强型十二角头螺栓，用以解决常规的十二角头螺栓扳拧性能差的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一方面，本发明提供了一种加强型十二角头螺栓，螺栓头部为十二角头，螺栓头部外侧的十二个扳拧齿中，每个齿的齿顶角为90°±1°。
进一步的，螺栓头部还具有法兰面，所述法兰面设置于扳拧齿邻近螺栓杆的一端。
进一步的，所述螺栓头部的端面上还设有减重孔。
进一步的，该加强型十二角头螺栓还设有配套的螺母，所述螺母为十二花键头自锁螺母或十二角头自锁螺母。
另一方面，本发明提供了一种加强型十二角头螺栓的加工方法，将螺栓头部加工成十二角头，且每个齿的齿顶角为90°±1°。
进一步的，螺栓头部的端面上加工出减重孔，且螺栓头部邻近螺杆的一侧加工形成法兰面。
进一步的，加工螺栓所选用的材料为多相钴基变形高温合金。
进一步的，加工螺栓的工序为：产品断料、平端倒角、润滑处理、热镦、退镀层、热处理、机械加工、冷挤压缩杆、滚丝、探伤和表面处理。
相对于现有技术，本发明所述的加强型十二角头螺栓及加工方法具有以下有益效果：
(1)本发明所述的一种加强型十二角头螺栓，采用的加强型十二角头和普通十二角头(双六角头)相比，扳拧齿更高，齿尖角由普通十二角头的120°优化为90°，齿高50％以上，扳拧力矩提升30％以上，与扳拧工具的接触面积也更大，产生扳拧的等效面积也更大。
(2)本发明所述的一种加强型十二角头螺栓采用加强型十二角头，头部开减重孔；通过多种强化手段，使产品的常温抗拉强度为1600～2000MPa；螺栓工作温度可达600℃，具有良好的高温综合性能。
(3)本发明所述的一种加强型十二角头螺栓,与强度等级相同的超高强度自锁螺母配套使用，配套螺母可为十二花键头自锁螺母或加强型十二角自锁螺母等全金属高强度自锁螺母。
(4)本发明所述的一种加强型十二角头螺栓的加工方法，采用多相钴基变形高温合金制造；经热镦、冷挤压、温滚及热处理等工艺，利用形变诱导强化和时效强化等多种强化机理共同作用，从而将螺栓的强度提高到1600～2000MPa。
(5)本发明所述的一种加强型十二角头螺栓的加工方法，采用特殊结构设计，通过与配套的加强型十二角自锁螺母和十二花键头自锁螺母配套使用，具有扳拧可靠，结构尺寸小，强度高、塑性、韧性优良，自锁防松性能好，抗疲劳性能好等众多优点。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明所述的加强型十二角头螺栓整体结构及侧视结构图；
图2为本发明所述的加强型十二角头螺栓扳拧头截面图；
图3为本发明所述的常规的十二角头螺栓扳拧头截面图；
图4为本发明所述的配套使用的十二花键头超高强度自锁螺母示意图；
图5为本发明所述的十配套使用的加强型十二头超高强度自锁螺母示意图；
图6为本发明所述的采用ISO3186尺寸相同的十二角头螺栓对比示意图；
图7为本发明所述的采用HB6900尺寸相同的十二角头螺栓对比示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1：
本实施例提供了一种加强型十二角头螺栓，如图1、图2所示，螺栓头部为十二角头，螺栓头部外侧的十二个扳拧齿中，每个齿的齿顶角为90°±1°。
螺栓头部还具有法兰面，所述法兰面设置于扳拧齿邻近螺栓杆的一端。
所述螺栓头部的端面上还设有减重孔，通过减重孔可以实现减重的目的，并且基于扳拧齿的结构设计，相较于常规的十二角头螺栓(如图2示出)，也能具有较好的减重效果。
该加强型十二角头螺栓还设有配套的螺母，所述螺母为十二花键头自锁螺母或十二角头自锁螺母，如图3、图4示出。
结合以下两个示例，对本发明的方案及其优势进一步展现说明：
示例1：
如图5所示，采用ISO3186尺寸相同的十二角头螺栓，直径为10mm，十二角扳拧头的对边尺寸为12mm，此时十二角扳拧头如图5左图所示，此处十二角齿高为0.72mm。若采用如图5右图所示的加强型十二角扳拧结构，此处十二角齿高为1.3mm。在扳拧头高度一致的情况下，加强型十二角抗扭的等效面积与十二角齿高成正比，加强型十二角头扳拧结构的可承受的扭矩是常规十二角头扳拧结构的1.806倍，具有更为优异的扳拧性能。除扳拧头齿轮不同外，其他头部高度，法兰大小，减重孔等外形尺寸均为一致的情况，常规十二角法兰头的体积为1920mm3，加强型十二角头法兰头1895mm3，两者体积相差1.25％，加强型十二角头均有一定的减重效果。
示例2：
采用HB6900尺寸相同的十二角头螺栓，直径为8mm，十二角扳拧头的对边尺寸为10mm，此时十二角扳拧头如图6左图所示，此处十二角齿高为0.6mm。若采用如图6右图所示的加强型十二角扳拧结构，此处十二角齿高为1.04mm。在扳拧头高度一致的情况下，加强型十二角抗扭的等效面积与十二角齿高成正比，加强型十二角头扳拧结构的可承受的扭矩是常规十二角头扳拧结构的1.733倍，具有更为优异的扳拧性能。除扳拧头齿轮不同外，其他头部高度，法兰大小，减重孔等外形尺寸均为一致的情况，常规十二角法兰头的体积为1077.83mm3，加强型十二角头法兰头996.17mm3，两者体积相差7.58％，加强型十二角头均有较好的减重效果。
实施例2：
本发明提供了一种加强型十二角头螺栓的加工方法，将螺栓头部加工成十二角头，且每个齿的齿顶角为90°±1°。
螺栓头部的端面上加工出减重孔，且螺栓头部邻近螺杆的一侧加工形成法兰面。
加工螺栓所选用的材料为多相钴基变形高温合金。加工螺栓的工序为：产品断料、平端倒角、润滑处理、热镦、退镀层、热处理、机械加工、冷挤压缩杆、滚丝、探伤和表面处理等工序。加工过程中采用多种强化方式，利用形变诱导强化和时效强化等多种强化机理共同作用，从而将螺栓的强度提高到1600～2000MPa。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种加强型十二角头螺栓，螺栓头部为十二角头，其特征在于：螺栓头部外侧的十二个扳拧齿中，每个齿的齿顶角为90°±1°。
2.根据权利要求1所述的加强型十二角头螺栓，其特征在于：螺栓头部还具有法兰面，所述法兰面设置于扳拧齿邻近螺栓杆的一端。
3.根据权利要求1所述的加强型十二角头螺栓，其特征在于：所述螺栓头部的端面上还设有减重孔。
4.根据权利要求1所述的加强型十二角头螺栓，其特征在于：该加强型十二角头螺栓还设有配套的螺母，所述螺母为十二花键头自锁螺母或十二角头自锁螺母。
5.一种加强型十二角头螺栓的加工方法，其特征在于：将螺栓头部加工成十二角头，且每个齿的齿顶角为90°±1°。
6.根据权利要求5所述的加工方法，其特征在于：螺栓头部的端面上加工出减重孔，且螺栓头部邻近螺杆的一侧加工形成法兰面。
7.根据权利要求5所述的加工方法，其特征在于：加工螺栓所选用的材料为多相钴基变形高温合金。
8.根据权利要求5所述的加工方法，其特征在于，加工螺栓的工序为：产品断料、平端倒角、润滑处理、热镦、退镀层、热处理、机械加工、冷挤压缩杆、滚丝、探伤和表面处理。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |