TWI402433B - 鎖緊墊圈的塗布方法和經塗布的鎖緊墊圈 - Google Patents

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Description

鎖緊墊圈的塗布方法和經塗布的鎖緊墊圈
本發明係關於一根據所附申請專利範圍第1項之前言部分之鎖緊墊圈的塗布方法。
本發明亦關於根據所附申請專利範圍第14項之前言部分的經塗布墊圈。
鎖緊墊圈，如用於鎖緊螺栓者，為先前已知物，其具有薄板外型，而且一面較佳具有放射延伸之鋸齒圖案，而另一面較佳具有放射延伸之凸輪圖案，並含有螺栓、螺釘或類似固定元件用之中心孔。墊圈希望成對應用時，則分別使凸輪圖案面對彼此並令鋸齒圖案嚙合螺栓頭、螺帽或類似物及支撐物或類似物。
為了獲得有效嚙合並抵抗施加在該固定配置之極大外力，該等墊圈係由可硬化鋼製成並經硬化。
此外，特別為了抗腐蝕，該等墊圈提供以電解方式塗布之鋅塗層。
一有關此先前技術之嚴重問題係電解塗布鋅塗層期間產生氫，而呈原子規模之氫係溶在該墊圈鋼中並造成所謂氫脆化，該脆化係緣起於所溶解之氫原子在鋼中卡住差排並因此降低該鋼延展性之事實。
為實質上降低或完全消除氫脆化，已經硬化且在正常情況下經輕微回火之墊圈係在約200℃下經熱處理約48小時以將所溶解之氫驅離該鋼。這當然是一昂貴且耗時的操 作，但其係必要的。此外，該熱處理易使該硬化鋼額外回火，因此將無法保持所要硬度而使其明顯降低。
此外，現今較硬墊圈需與較硬螺栓及帶銷螺栓組合以藉由墊圈鋸齒圖案壓緊。但此類較硬墊圈係藉由增加鋼的碳含量所獲得，其使該等墊圈對該熱處理期間之氫脆化及額外回火更敏感。
本發明目的係提供一解決上述問題之方法及墊圈。
如上所指目的係分別藉由根據所附申請專利範圍第1及14項之獨立項的方法及墊圈達到。其他優點係藉由個別附屬項所明列者獲得。
結合所附圖式進行閱讀時，在參考下列細節描述後將可更清楚了解本發明，其中類似參考符號在該等圖式中始終係指類似部件。
在圖1中，1表明欲藉由根據本發明方法製造並欲根據本發明配置之鎖緊墊圈類型。
該等墊圈係用於鎖緊，如用於固定螺栓2，其中各墊圈具有薄板外型，且其一面具有鋸齒圖案3且另一面具有凸輪圖案3’，並含有一用於固定元件2(如螺栓、螺釘或對應物)之中心孔(未顯示出)；該等墊圈係希望成對應用，凸輪圖案面係面對彼此並如圖1實例中所示般在該等凸輪節距α超過該固定元件之螺紋節距β時，提供一自我鎖緊作用。
根據本發明方法之圖2具體態樣，將已事先藉由加熱 至沃斯田鐵化溫度並接著淬火之而硬化的墊圈1，在某些情況下特定程度回火後，如箭頭5所指示般供入預處理步驟4中。該預處理可包括清洗及噴砂，並視該硬化墊圈表面狀況而變。在某些情況下，可能希望在塗布前將該硬化墊圈回火至一特定程度，較佳係回火至一極有限程度，如回火至該鋼硬度降低約5-15%，較佳係低於約10%的程度。許多鋼，如低合金硼鋼，在硬化後係十分容易延展的且不需任何回火就可達本發明目的。
預處理後接著進行基本塗層塗布步驟6，其較佳係在離心裝置6中如箭頭7及8所示般分別移入該等墊圈1以及呈液體形式之塗層。在固化步驟(一般以9表明)中，固化該等墊圈之所塗基本塗層，並藉由加熱除去該基本塗層之液體組分。根據較佳具體態樣，該固化步驟9可包括一預熱步驟9’及主要固化步驟9”及接著進行之冷卻步驟9'''。經過固化步驟9後，該等墊圈被金屬基本塗層所覆蓋。根據有時較佳之具體態樣，具有第一基本塗層之墊圈係如箭頭10所示般循環至基本塗層塗布步驟6，並進一步進行固化步驟9以塗布另一層基本塗層。
此外，根據較佳具體態樣，將後密封上塗層塗布在該等墊圈之基本塗層上，為達此目的，將其如箭頭11所示般移至上塗層塗布線上。根據較佳具體態樣，此線包括上塗層塗布步驟12，較佳係以該等墊圈1以及呈液體形式之上塗層分別如箭頭11及13所示般移入離心裝置12’的形式進行。在固化步驟(一般以14表明)中，固化所塗布之上塗層， 並藉由加熱除去該上塗層之液體組分。此固化步驟亦可包括一預熱步驟14’、主要固化步驟14”以及冷卻步驟14'''。在另一有時較佳的具體態樣中，該上塗層塗布步驟係在與基本塗層塗布步驟(較佳係以離心裝置形式進行)之相同的塗布步驟中完成，較佳係以離心裝置形式完成。
此具體態樣在圖2中係分別以箭頭11’及13’引導該等墊圈及上塗層進行步驟6、12’的方式表示；根據此替代具體態樣，該固化步驟9較佳亦用於固化所塗布之上塗層，但當可應用時，該固化步驟9之程序參數亦適用於此替代固化步驟。但如箭頭15所示般，在此具體態樣中亦可猜想到該上塗層之另一固化步驟14。
根據本發明方法之一或多個塗布步驟係以非電解方式並在防止或實質上防止該硬化墊圈回火之條件下完成。
因此，該基本塗層之固化步驟9一般包含在約60-120℃下(較佳係約80℃下)約10分鐘之預熱，及在約200℃下(較佳係約190-230℃下)少於60分鐘(較佳係少於20分鐘，如約15分鐘)之主要固化。
此外，該上塗層之固化步驟14一般包含低於200℃下約10分鐘之預熱，及約200℃下(較佳係約190-210℃下)少於約20分鐘(較佳係約10分鐘)之主要固化。
經如此固化之基本塗層包含一含有鋅片之金屬層，具體言之，一含有鋅片與鋁片之混合物的金屬層，該基本塗層提供墊圈抗腐蝕性。該金屬層一般包含約74重量%鋅及約8重量%鋁。
該後密封上塗層提供該基本塗層密封，並確保墊圈鋼之腐蝕無法經由該基本塗層之孔隙而發生。較佳係包含氧化二鋰之上塗層。
根據較佳具體態樣，該基本塗層係屬市場上可以DELTA PROTEKTTM KL 100之名取得的類型，且該上塗層係屬於市場上可以DELTA PROTEKTTM VH 300之名取得的類型，較佳係屬VH 302 GZ或VH 301 GZ類型。
根據特殊具體態樣，DELTA PROTEKTTM KL 100基本塗層實質上包含約：74.27%鋅，8.07%鋁，14.3%二氧化鈦及3.5%二氧化矽。
此外，根據特殊具體態樣，DELTA PROTEKTTM VH 300(VH 302 GZ或VH 301 GZ)上塗層實質上包含約：61%非晶質矽石，30.3%氧化二鋰，其餘未宣佈。
該基本塗層一般具有約6-20微米，較佳係約10微米之厚度，且該上塗層的厚度係約1-3微米。
根據較佳具體態樣，經如此塗布之墊圈鋼的硬度係超過500HV，較佳係約500-560HV。
可選擇許多不同鋼作為墊圈鋼。
根據較佳具體態樣係使用低合金硼鋼，這些鋼實質上 包含：0.25-0.30%碳0.20-0.35%矽1.00-1.30%錳0.030%磷0.010%硫0.20-0.60%鉻及0.0015-0.0050%硼，剩餘為鐵及正常不純物。
根據其他較佳具體態樣，該墊圈鋼碳含量係高於0.3重量%，較佳係0.3-0.5重量%，一實例係根據歐洲標準30 MnCr B5之低合金硼鋼，其實質上包含：0.3-0.36%碳0.4%矽1.2-1.5%錳0.035%磷0.040%硫0.3-0.6%鉻0.0008-0.005%硼，剩餘為鐵及正常不純物。
實例1
將由Boloc 04型之硼鋼所製得並具有如上所列較佳0.25-0.30%碳的低合金硼鋼之組成的NL 10型墊圈加熱至沃斯田鐵化溫度並接著在水中淬火，這產生581 HV之硬 度。接著進行回火，較佳係在帶狀爐中200℃下的線上進行回火30分鐘，而產生529 HV之硬度，即硬度下降約9%。
然後，賦予經此處理之墊圈如上所述之DELTA兩層基本塗層及一層上塗層，並將各層在200℃下加熱約15分鐘，在該塗布處理後之硬度係約513 HV。
由上列描述應對根據本發明方法及墊圈有一足夠程度的了解。
因此，經硬化至所需硬度之墊圈係經非電解方式塗布，該塗布程序包括加熱至一可避免或實質上避免該硬化墊圈回火之溫度。除了保持硬度外，該方法提供一較佳生產力。
上述本發明已結合較佳具體態樣進行相關描述。當然可預想到其他具體態樣以及次要的添加及修改而無悖離基本發明理念。
該基本塗層及上塗層之塗布可如上述般完成，該等墊圈在浸漬於液體塗層/塗料中後係在離心裝置中進行處理以除去過量液體。可使用其他異於此所謂浸漬旋轉之方法，如浸滴(藉由滴乾而無離心裝置地除去)或噴霧。
預熱及固化之加熱可在適合爐中完成，如在燃氣爐或電爐中完成。
根據本發明方法亦可應用於欲與一對墊圈聯用之螺帽，各墊圈可具有鋸齒圖案及凸輪圖案，以及可用於具有鋸齒圖案並欲與根據本發明墊圈聯用之螺帽。
因此，本發明不應被視為限於所示具體態樣，但可在 所附申請專利範圍內變化。
1‧‧‧鎖緊墊圈
2‧‧‧螺栓；固定元件
3‧‧‧鋸齒圖案
3’‧‧‧凸輪圖案
4‧‧‧預處理步驟
5‧‧‧箭頭
6‧‧‧基本塗層塗布步驟；離心裝置
7‧‧‧箭頭
8‧‧‧箭頭
9‧‧‧固化步驟
9’‧‧‧預熱步驟
9”‧‧‧主要固化步驟
9'''‧‧‧冷卻步驟
10‧‧‧箭頭
11‧‧‧箭頭
11’‧‧‧箭頭
12‧‧‧上塗層塗布步驟
12’‧‧‧離心裝置
12”‧‧‧塗布步驟
13‧‧‧箭頭
13’‧‧‧箭頭
14‧‧‧固化步驟
14’‧‧‧預熱步驟
14”‧‧‧主要固化步驟
14'''‧‧‧冷卻步驟
15‧‧‧箭頭
α‧‧‧凸輪節距
β‧‧‧螺紋節距
圖1係以概要圖顯示一使用一對墊圈之先前技術螺栓鎖緊系統；且圖2係以方塊圖形式概要顯示根據本發明方法之第一具體態樣。
1‧‧‧墊圈
4‧‧‧預處理步驟
5‧‧‧箭頭
6‧‧‧基本塗層塗布步驟；離心裝置
7‧‧‧箭頭
8‧‧‧箭頭
9‧‧‧固化步驟
9’‧‧‧預熱步驟
9”‧‧‧主要固化步驟
9'''‧‧‧冷卻步驟
10‧‧‧箭頭
11‧‧‧箭頭
11’‧‧‧箭頭
12‧‧‧上塗層塗布步驟
12’‧‧‧離心裝置
12”‧‧‧塗布步驟
13‧‧‧箭頭
13’‧‧‧箭頭
14‧‧‧固化步驟
14’‧‧‧預熱步驟
14”‧‧‧主要固化步驟
14'''‧‧‧冷卻步驟
15‧‧‧箭頭

Claims (39)

  1. 一種製造硬化鋼鎖緊墊圈之方法，該墊圈一面具有鋸齒圖案，而另一面具有凸輪圖案，該方法包括提供該墊圈一抗腐蝕塗層的步驟，該方法的特徵係在於下列步驟：-藉由加熱至沃斯田鐵化溫度並接著淬火而硬化一低合金鋼墊圈(1)，該鋼具有超過0.25重量%之碳含量，並且-將一含有鋅片之基本塗層以非電解方式塗布在該硬化墊圈上。
  2. 根據申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於該鋼的碳含量超過0.3重量%。
  3. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於將該硬化墊圈回火至特定程度的步驟。
  4. 根據申請專利範圍第3項之方法，其中該回火之特定程度使該鋼硬度降低5-15%。
  5. 根據申請專利範圍第4項之方法，其中該回火之特定程度使該鋼硬度降低低於10%。
  6. 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於步驟(6，12”)，其係將DELTA PROTEKTTM KL 100類型之基本塗層塗布在該硬化墊圈上。
  7. 根據申請專利範圍第6項之方法，其特徵在於步驟(9”)，其係在190-230℃墊圈溫度下主要固化所塗布的基本塗層少於60分鐘的一段時間。
  8. 根據申請專利範圍第7項之方法，其中該一段時間係少於20分鐘。
  9. 根據申請專利範圍第8項之方法，其中該一段時間係少於15分鐘。
  10. 根據申請專利範圍第7項之方法，其特徵在於步驟(9’)，其係在該基本塗層主要固化步驟(9”)之前，先在60-120℃下，預熱5-10分鐘的一段時間。
  11. 根據申請專利範圍第10項之方法，其中該一段時間係7分鐘且該溫度係80℃。
  12. 根據申請專利範圍第1或2項中任一項之方法，其特徵在於步驟(12，12”)，其係將一後密封上塗層以非電解方式塗布在該基本塗層上。
  13. 根據申請專利範圍第12項之方法，其特徵在於該上塗層係屬DELTA PROTEKTTM VH 300類型。
  14. 根據申請專利範圍第12項之方法，其特徵在於該上塗層係屬DELTA PROTEKTTM VH 301 GZ類型。
  15. 根據申請專利範圍第12項之方法，其特徵在於該上塗層係屬DELTA PROTEKTTM VH 302 GZ類型。
  16. 根據申請專利範圍第12項之方法，其特徵在於步驟(9”，14”)，其係在190-210℃之墊圈溫度下主要固化該上塗層。
  17. 根據申請專利範圍第16項之方法，其中該主要固化步驟(9”，14”)係執行少於20分鐘。
  18. 根據申請專利範圍第17項之方法，其中該主要固化步驟(9”，14”)係執行10分鐘。
  19. 根據申請專利範圍第16項之方法，其特徵在於步驟 (9’，14’)，其係在該上塗層主要固化步驟(9”，14”)之前，先在低於200℃下預熱10分鐘。
  20. 根據申請專利範圍第1或2項中任一項之方法，其特徵在於經如此塗布之墊圈硬度係超過500HV。
  21. 根據申請專利範圍第20項之方法，其特徵在於經如此塗布之墊圈硬度係500-560HV。
  22. 根據申請專利範圍第1項之方法，其特徵在於該墊圈鋼包含：0.25-0.30%碳0.20-0.35%矽1.00-1.30%錳0.030%磷0.010%硫0.20-0.60%鉻及0.0015-0.0050%硼，剩餘為鐵及正常不純物。
  23. 根據申請專利範圍第1或2項中任一項之方法，其特徵在於該墊圈鋼包含：0.3-0.36%碳0.4%矽1.2-1.5%錳0.035%磷0.040%硫0.3-0.6%鉻 0.0008-0.005%硼，剩餘為鐵及正常不純物。
  24. 一種硬化鋼鎖緊墊圈，其一面具有鋸齒圖案，而另一面具有凸輪圖案，該墊圈具有一抗腐蝕塗層，其特徵在於該墊圈(1)係藉由加熱至沃斯田鐵化溫度並接著淬火而硬化之低合金鋼所製成，並具有0.25重量%之碳含量，且其特徵在於含有鋅片之基本塗層係以非電解方式塗布在該墊圈上。
  25. 根據申請專利範圍第24項之鎖緊墊圈，其特徵在於該碳含量係0.30重量%。
  26. 根據申請專利範圍第24或25項之鎖緊墊圈，其特徵在於將該硬化墊圈回火至特定程度。
  27. 根據申請專利範圍第26項之鎖緊墊圈，其特徵在於將該硬化墊圈回火至使該鋼硬度降低5-15%之特定程度。
  28. 根據申請專利範圍第27項之鎖緊墊圈，其特徵在於將該硬化墊圈回火至使該鋼硬度降低低於10%之特定程度。
  29. 根據申請專利範圍第24或25項之鎖緊墊圈，其特徵在於該基本塗層係屬DELTA PROTEKTTM KL 100類型。
  30. 根據申請專利範圍第29項之鎖緊墊圈，其特徵在於該基本塗層係在主要固化步驟中，在190-230℃之墊圈溫度下固化，且其特徵在於該固化時間係少於60分鐘。
  31. 根據申請專利範圍第30項之鎖緊墊圈，其中該墊圈溫度係185-200℃且該固化時間係少於15分鐘。
  32. 根據申請專利範圍第24或25項之鎖緊墊圈，其特 徵在於後密封上塗層係以非電解方式塗布在該基本塗層上。
  33. 根據申請專利範圍第32項之鎖緊墊圈，其特徵在於該上塗層係DELTA PROTEKTTM VH 300。
  34. 根據申請專利範圍第32項之鎖緊墊圈，其特徵在於該上塗層係DELTA PROTEKTTM VH 301 GZ。
  35. 根據申請專利範圍第32項之鎖緊墊圈，其特徵在於該上塗層係DELTA PROTEKTTM VH 302 GZ。
  36. 根據申請專利範圍第24或25項中任一項之鎖緊墊圈，其特徵在於該經如此塗布之墊圈硬度係超過500HV。
  37. 根據申請專利範圍第36項之鎖緊墊圈，其特徵在於該經如此塗布之墊圈硬度係500-560HV。
  38. 根據申請專利範圍第24項之鎖緊墊圈，其特徵在於該墊圈鋼包含：0.25-0.30%碳0.20-0.35%矽1.00-1.30%錳0.030%磷0.010%硫0.20-0.60%鉻及0.0015-0.0050%硼，剩餘為鐵及正常不純物。
  39. 根據申請專利範圍第24或25項中任一項之鎖緊墊圈，其特徵在於該墊圈鋼包含： 0.3-0.36%碳0.4%矽1.2-1.5%錳0.035%磷0.040%硫0.3-0.6%鉻0.0008-0.005%硼，剩餘為鐵及正常不純物。
TW096120241A 2006-06-08 2007-06-06 鎖緊墊圈的塗布方法和經塗布的鎖緊墊圈 TWI402433B (zh)

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