一種椎體方頭螺栓的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械零件加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種椎體方頭螺栓的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]方頭螺栓主要用于緊固承載貨壓力量較大的設(shè)備；在緊固螺帽時(shí)，以四方頭螺栓為例，四方頭螺栓的一端與設(shè)備四方孔成四個(gè)接觸，四方頭螺栓頭承受的載貨相對(duì)普通六角和圓柱頭螺栓而言，四方頭螺栓的接觸面大，壓力小，保護(hù)了設(shè)備緊固件在使用中的安全運(yùn)行。而對(duì)于方頭螺栓的生產(chǎn)工藝，傳統(tǒng)技術(shù)主要是通過采用圓鋼下料成所需要尺寸的坯料，再將坯料鍛造成鍛件，鍛件在銑床上銑出方頭，再將銑好的方頭坯料置于車床上加工，加工到螺栓的基礎(chǔ)尺寸，再將基礎(chǔ)尺寸的工件制備出所需要的螺紋尺寸，檢查總體尺寸并清理毛刺，包裝即可完成；該工藝流程較為復(fù)雜，工藝流程長，生產(chǎn)周期長，使得生產(chǎn)成本較大，勞動(dòng)力耗費(fèi)較多；同時(shí)，該工藝難以保證產(chǎn)品的質(zhì)量，產(chǎn)品統(tǒng)一性較差，基本尺寸難以得到保障，并且整個(gè)生產(chǎn)過程中的單價(jià)較高；為此，有研究者從上述技術(shù)問題出發(fā)進(jìn)行研究與探索，為方頭螺栓的生產(chǎn)過程中，工藝簡(jiǎn)化，降低成本以及確保產(chǎn)品質(zhì)量等方面作出貢獻(xiàn)。
[0003]如專利號(hào)為201210278010.2的《AP1000型核電站反應(yīng)堆壓力容器主螺栓的鍛制方法》包括原材料準(zhǔn)備、鍛坯加熱、鍛件成型、鍛件冷卻和鍛后熱處理、鍛件性能熱處理步驟，鍛件在鍛造加熱過程中采用延長中溫階段的保溫時(shí)間，縮短高溫階段的加熱時(shí)間和保溫時(shí)間，并采用兩次回火，在第二次回火開始時(shí)，即增大鍛坯變形量和終鍛溫度，使主螺栓強(qiáng)度保持不變，并且沖擊值較高，它提高了鍛件的綜合力學(xué)性能，其非金屬夾雜物，晶粒度等完全滿足ASME標(biāo)準(zhǔn)的要求，從而確保了主螺栓的使用壽命；但是該過程工藝流程較長、生產(chǎn)周期長、能耗大、生產(chǎn)成本較高。
[0004]由此可見，在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于方頭螺栓的生產(chǎn)工藝還普遍較為復(fù)雜，生產(chǎn)周期較長，進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)的成本較大，同時(shí)，傳統(tǒng)的方頭螺栓的生產(chǎn)工藝難以確保方頭螺栓產(chǎn)品的質(zhì)量統(tǒng)一性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種生產(chǎn)工藝流程短，生產(chǎn)周期短，成本低，并且能夠確保方頭螺栓質(zhì)量的椎體方頭螺栓的制備方法。
[0006]具體是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種椎體方頭螺栓的制備方法，采用精密鑄造椎體方頭螺栓，具體是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0008](I)制模:采用蠟按照所需的椎體方頭螺栓的尺寸，采用壓力為10MPa擠壓做成椎體方頭螺栓模型，并采用溫度為30°C的砂噴涂在椎體方頭螺栓模型的表面，并加熱至溫度為38°C，再按照降溫速度為4°C /min降溫至溫度為8°C，采用壓力為10MPa繼續(xù)擠壓噴涂砂的椎體方頭螺栓模型，隨后采用升溫速度為10°C /min升溫至溫度為100°C，使蠟溶解成液體，并采用抽機(jī)抽出蠟液，使其形成空殼砂模，待用；
[0009](2)原料配制澆注:選用80-90份鋼粉、1-10份鑰粉、13-18份鋁粉、11_15份銅粉、1-7份鎳粉、1-5份二氧化硅粉、1-8份碳粉混合均勻，并采用升溫速度為5°C /min升溫至68°C后，攪拌l_3h，攪拌速度為60r/min，攪拌結(jié)束后，將混合粉澆注于步驟I)制備好的空殼砂模中，并采用升壓速度為10MPa/min升壓至壓力為120MPa，再恒壓擠壓20min，再以降壓速度為15MPa/min降壓至壓力為15MPa，恒壓擠壓1min后，清除砂模，獲得椎體方頭螺栓初成品；
[0010](3)總體尺寸控制:根據(jù)傳統(tǒng)工藝和椎體方頭螺栓的尺寸需求，將步驟2)獲得椎體方頭螺栓初成品進(jìn)行整體尺寸的調(diào)整，并加工出螺紋，檢查螺栓尺寸規(guī)格，待用；
[0011](4)調(diào)質(zhì):將步驟3)檢驗(yàn)合格的螺栓用于調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)的具體方法是將椎體方頭螺栓置于溫度為1000-1050°C的環(huán)境中，并調(diào)整真空度為0.8MPa的加熱爐，沖入氦氣為60V0L%，加熱1min后，再以降溫速度為15°C /min，降溫至800°C，保溫3h，再以降溫速度為10°C /min,降溫至400°C后，保溫7h，再以降溫速度為5°C /min,降溫至80°C，保溫1h ；再用噴頭，采用5L澄清石灰水噴灑椎體方頭螺栓初成品10s，繼續(xù)升溫至溫度為300°C，回火處理2h，自然冷卻至常溫，獲得椎體方頭螺栓半成品；
[0012](5)發(fā)藍(lán)處理:將步驟4)獲得的椎體方頭螺栓半成品進(jìn)行發(fā)藍(lán)藥液發(fā)藍(lán)處理，處理過程中，根據(jù)椎體方頭螺栓半成品中含碳量的多少，將椎體方頭螺栓半成品置于發(fā)藍(lán)溶液中的時(shí)間和溫度進(jìn)行控制，具體是，椎體方頭螺栓含碳量在0.7%以上的發(fā)藍(lán)處理時(shí)間為lOmin，處理溫度為130°C;含碳量為0.4-0.7%的發(fā)藍(lán)處理時(shí)間為18min，處理溫度為140°C;含碳量為0.1-0.4%的發(fā)藍(lán)處理時(shí)間為50min，處理溫度為149°C ;發(fā)藍(lán)處理結(jié)束后，采用濃度為30%的氯化鈉溶液浸泡5min，隨后采用8°C的冷水沖洗干凈，涂漆，即可獲得成品椎體方頭螺栓。
[0013]所述的原料是選用85份鋼粉、5份鑰粉、15份鋁粉、13份銅粉、4份鎳粉、3份二氧化硅粉、6份碳粉。
[0014]所述的發(fā)藍(lán)藥液是堿性發(fā)藍(lán)藥液和酸性發(fā)藍(lán)藥液中的一種。
[0015]所述的堿性發(fā)藍(lán)藥液的配方為SOg硝酸鈉、960g氫氧化鈉、180g亞硝酸鈉、900g水，其制備方法是將硝酸鈉、氫氧化鈉、亞硝酸鈉和水按照配方混合均勻，采用攪拌速度為100r/min的攪拌速度攪拌均勻，即可。
[0016]所述的酸性發(fā)藍(lán)藥液的配方為3g磷酸氫鈣、2g磷酸、88g硝酸鈉、Ilg過氧化錳、850g水，其制備方法是將磷酸氫鈣、磷酸、硝酸鈉、過氧化錳依次按照配方加入水中，溶解，采用攪拌速度為lOOr/min的攪拌速度攪拌均勻，即可。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果體現(xiàn)在:
[0018]①通過對(duì)原料的精選，采取特殊的制模、澆注、調(diào)質(zhì)和發(fā)藍(lán)處理，不僅提高了方頭螺栓的綜合力學(xué)性能以及椎體方頭螺栓的晶粒度較優(yōu)，確保了椎體方頭螺栓的質(zhì)量和使用壽命。
[0019]②通過制備工藝條件和工藝參數(shù)的控制，使得是被出來的椎體方頭螺栓的質(zhì)量得以保障，縮短了工藝流程，縮短了生產(chǎn)周期，提高了工作效率，降低了生產(chǎn)成本。
[0020]③通過對(duì)成品椎體方頭螺栓的發(fā)藍(lán)處理，使得椎體方頭螺栓的壽命得到了大大的延長，通過與傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)出來的方頭螺栓進(jìn)行抗壓和存放對(duì)比試驗(yàn)，可以得出，本發(fā)明的椎體方頭螺栓的抗壓強(qiáng)度為500MPa ;存放5年，其抗壓強(qiáng)度無一點(diǎn)變化，其力學(xué)性能較優(yōu)。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合具體的實(shí)施方式來對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的限定，但要求保護(hù)的范圍不僅局限于所作的描述。
[0022]實(shí)施例1
[0023]一種椎體方頭螺栓的制備方法，采用精密鑄造椎體方頭螺栓，具體是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0024](I)制模:采用蠟按照所需的椎體方頭螺栓的尺寸，采用壓力為10MPa擠壓做成椎體方頭螺栓模型，并采用溫度為30°C的砂噴涂在椎體方頭螺栓模型的表面，并加熱至溫度為38°C，再按照降溫速度為4°C /min降溫至溫度為8°C，采用壓力為10MPa繼續(xù)擠壓噴涂砂的椎體方頭螺栓模型，隨后采用升溫速度為10°C /min升溫至溫度為100°C，使蠟溶解成液體，并采用抽機(jī)抽出蠟液，使其形成空殼砂模，待用；
[0025](2)原料配制澆注:選用SOg鋼粉、Ig鑰粉、13g鋁粉、Ilg銅粉、Ig鎳粉、Ig 二氧化硅粉、Ig碳粉混合均勻，并采用升溫速度為5°C /min升溫至68°C后，攪拌lh，攪拌速度為60r/min，攪拌結(jié)束后，將混合粉澆注于步驟I)制備好的空殼砂模中，并采用升壓速度為10MPa/min升壓至壓力為120MPa，再恒壓擠壓20min，再以降壓速度為15MPa/min降壓至壓力為15MPa，恒壓擠壓1min后，清除砂模，獲得椎體方頭螺栓初成品；
[0026](3)總體尺寸控制:根據(jù)傳統(tǒng)工藝和椎體方頭螺栓的尺寸需求，將步驟2)獲得椎體方頭螺栓初成品進(jìn)行整體尺寸的調(diào)整，并加工出螺紋，檢查螺栓尺寸規(guī)格，待用；
[0027](4)調(diào)質(zhì):將步驟3)檢驗(yàn)合格的螺栓用于調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)的具體方法是將椎體方頭螺栓置于溫度為1000g°C的環(huán)境中，并調(diào)整真空度為0.8MPa的加熱爐，沖入氦氣為60V0L%，加熱1min后，再以降溫速度為15°C /min，降溫至800°C，保溫3h，再以降溫速度為10°C /min,降溫至400°C后，保溫7h，再以降溫速度為5°C /min,降溫至80°C，保溫1h ；再用噴頭，采用5L澄清石灰水噴灑椎體方頭螺栓初成品10s，繼續(xù)升溫至溫度為300°C，回火處理2h，自然冷卻至常溫，獲得椎體方頭螺栓半成品；
[0028](5)發(fā)藍(lán)處理:將步驟4)獲得的椎體方頭螺栓半成品進(jìn)行發(fā)藍(lán)藥液發(fā)藍(lán)處理，處理過程中，根據(jù)椎體方頭螺栓半成品中含碳量的多少，將椎體方頭螺栓半成品置于發(fā)藍(lán)溶液中的時(shí)間和溫度進(jìn)行控制，具體是，椎體方頭螺栓含碳量在0.7%以上的發(fā)藍(lán)處理時(shí)間為lOm