專(zhuān)利名稱：一種螺栓的制造加工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種螺栓的制造加工工藝。
背景技術(shù)：
高溫合金INC0718十二角法蘭面高強(qiáng)度螺栓由于具備良好的聯(lián)接性能，耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、抗振動(dòng)、安裝方便等特點(diǎn)，在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室部位得到了廣泛應(yīng)用。其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高溫合金INC0718十二角法蘭面高強(qiáng)度螺栓的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸、機(jī)械性能等都有明確的要求。由于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的工作溫度為650°C，這就要求燃燒室上的高溫合金INC0718十二角法蘭面高強(qiáng)度螺栓在650°C至800°C的環(huán)境中，高溫合金INC0718十二角法蘭面高強(qiáng)度螺栓的聯(lián)接性能不失效。這就對(duì)高溫合金INC0718十二角法蘭面高強(qiáng)度螺栓的各項(xiàng)機(jī)械性能提出了嚴(yán)格的要求耐高溫(900°C以上)，耐振動(dòng)(在發(fā)動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的情 況下產(chǎn)生巨大的振動(dòng)而不失效)，耐疲勞(在飛機(jī)最大航程下不維修而不失效)。同時(shí)也對(duì)高溫合金INC0718十二角法蘭面高強(qiáng)度螺栓的選材提出了嚴(yán)格的要求，必須選擇經(jīng)過(guò)真空自耗電極重熔的耐高溫INC0718材料。由于材料耐高溫，螺栓頭型特殊，因此標(biāo)準(zhǔn)要求高溫合金INC0718十二角法蘭面高強(qiáng)度螺栓的頭部到桿部的金屬流線不允許被破壞或切斷，螺紋部位的金屬流線連續(xù)且在螺紋牙型底部流線的密度最大，螺栓耐疲勞，這就對(duì)螺栓的制造加工提出了更加嚴(yán)格的要求，因此，此制造加工工藝尤為重要。而采用常規(guī)的冷鐓加工方法，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫合金INC0718材料的鐓制加工；采用車(chē)銑結(jié)合的加工方法則容易將螺栓頭桿結(jié)合處的金屬流線切斷，導(dǎo)致成品螺栓的疲勞壽命及抗拉強(qiáng)度無(wú)法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種螺栓的制造加工工藝，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)加工十二角頭法蘭面螺栓使其內(nèi)部金屬流線被切斷的問(wèn)題。本發(fā)明的螺栓的制造加工工藝的技術(shù)方案如下
一種螺栓的制造加工工藝，包括以下步驟
步驟一，選取基材，并通過(guò)熱墩模具對(duì)基材進(jìn)行墩制加工，以得到半成品螺栓工件； 步驟二，對(duì)半成品螺栓工件進(jìn)行固溶處理；
步驟三，對(duì)經(jīng)由步驟二加工得來(lái)的半成品螺栓工件進(jìn)行外形尺寸的粗加工，并在半成品螺栓工件的頭部鉆設(shè)保險(xiǎn)孔；
步驟四，對(duì)經(jīng)由步驟三加工得來(lái)的半成品螺栓工件進(jìn)行真空時(shí)效處理；
步驟五，對(duì)經(jīng)由步驟四加工得來(lái)的半成品螺栓工件進(jìn)行外形尺寸的精加工，并在半成品螺栓工件的桿部滾壓加工外螺紋，以得到成品螺栓工件；
步驟六，對(duì)成品螺栓工件進(jìn)行表面處理，并對(duì)成品螺栓工件的機(jī)械性能進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)權(quán)利要求I所述的螺栓的制造加工工藝，其特征在于，所述基材的材料為型號(hào)為INC0718的高溫合金。
所述基材的外形的棒狀。所述步驟一中墩制加工之前，通過(guò)普通車(chē)床對(duì)基材進(jìn)行車(chē)削加工。在步驟四和步驟五之間，對(duì)成品螺栓工件的頭部和桿部的過(guò)渡處進(jìn)行滾壓加工。在步驟三和步驟四之間，在經(jīng)由步驟四加工得來(lái)的半成品工件上進(jìn)行標(biāo)記加工。所述步驟四中的真空時(shí)效處理包括以下步驟首先，對(duì)半成品螺栓工件進(jìn)行溫度為718°C的回火處理，回火時(shí)間為8小時(shí)；然后將半成品螺栓工件降溫至621°C，保溫8小時(shí)；最后，將半成品至于氬氣中冷卻，氬氣的氣壓為150至200MPa，露點(diǎn)為-56°C。所述步驟四中的真空時(shí)效處理的真空爐的真空度為lX10-3Pa ;爐子的泄露率為20 μ mHg/hο所述步驟七中的表面處理包括以下步驟首先，除去成品螺栓工件的油潰；然后，·將成品螺栓工件晾干；最后，在成品螺栓工件的表面進(jìn)行鍍銀處理。步驟二和步驟三之間檢測(cè)半成品螺栓工件的頭部到干部的金屬流線，并在在晾干與表面進(jìn)行鍍銀處理之間，對(duì)成品螺栓工件進(jìn)行探傷。本發(fā)明通過(guò)熱墩-固溶處理-粗加工-自然失效處理-精加工和滾壓加工外螺紋-表面處理-檢測(cè)，這一套工藝流程來(lái)加工螺栓，其中真空失效處理提前至粗加工和精加工之間，并在熱墩和粗加工之間增設(shè)了固溶處理，從而保證了在對(duì)半成品螺栓工件精加工和滾壓加工外螺紋之間，使半成品螺栓工件的內(nèi)部金屬流線分布均勻，避免了半成品螺栓工件精加工和滾壓加工外螺紋后，成品螺栓工件的內(nèi)部金屬流線斷裂的問(wèn)題，保證了成品螺栓工件的硬度和強(qiáng)度，進(jìn)而解決了現(xiàn)有技術(shù)加工十二角頭法蘭面螺栓使其內(nèi)部金屬流線被切斷的問(wèn)題。


圖I是具有保險(xiǎn)孔的十二角頭法蘭面螺栓的結(jié)構(gòu)示意 圖2是圖I的俯視 圖3是圖I中十二角頭法蘭面螺栓的頭部和桿部之間的金屬流線示意 圖4是圖I中十二角頭法蘭面螺栓的外螺紋部分的金屬流線示意 圖5是本發(fā)明的實(shí)施例中基材的結(jié)構(gòu)示意 圖6是本發(fā)明的實(shí)施例中半成品螺栓工件的結(jié)構(gòu)示意 圖7是本發(fā)明的實(shí)施例中半成品螺栓工件經(jīng)步驟四加工后的結(jié)構(gòu)示意 圖8是本發(fā)明的實(shí)施例中半成品螺栓工件經(jīng)步驟五加工后的結(jié)構(gòu)示意 圖9是圖8的俯視 圖10是本發(fā)明的實(shí)施例中半成品螺栓工件經(jīng)步驟六加工后的結(jié)構(gòu)示意 圖11是本發(fā)明的實(shí)施例中半成品螺栓工件經(jīng)步驟八加工后的結(jié)構(gòu)示意 圖12是本發(fā)明的實(shí)施例中成品螺栓工件的結(jié)構(gòu)示意 圖13是本發(fā)明的實(shí)施例中成品螺栓工件的頭部的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的螺栓的制造加工工藝的實(shí)施例如圖I至圖11所示，包括以下步驟 步驟一，先根據(jù)螺栓的規(guī)格及長(zhǎng)度計(jì)算鐓制該規(guī)格及長(zhǎng)度的螺栓需要的原料(選用材料型號(hào)為INC0178的高溫合金棒料)的直徑和長(zhǎng)度，根據(jù)單件螺栓用料長(zhǎng)度將高溫合金棒裝入普通車(chē)床的卡爪或拉管中進(jìn)行車(chē)削加工，以得到適于加工的基材；
步驟二，將車(chē)削后的高溫合金棒放入熱鐓模具中進(jìn)行墩制加工，以得到半成品螺栓工
件；
步驟三，熱鐓后的半成品螺栓工件進(jìn)行固溶處理，固溶熱處理的目的是為了均化組織和降低熱鐓后由于局部加熱和冷卻造成的局部硬化和同一個(gè)螺栓各個(gè)部位硬度不均的情況。固溶熱處理的工藝參數(shù)為升溫至954 982°C，并在此溫度下保溫I小時(shí)，然后進(jìn)行油冷，或者水冷，或者通入惰性氣體冷卻；
步驟四，固溶處理后將鐓制的半成品螺栓裝夾在普通車(chē)床的拉管或卡爪中進(jìn)行車(chē)削加工，也就是對(duì)半成品螺栓工件進(jìn)行外形尺寸的粗加工；
步驟五，在半成品螺栓工件的頭部鉆出標(biāo)準(zhǔn)或圖紙要求的保險(xiǎn)孔；
步驟六，鉆完孔后，將半成品螺栓工件放置在標(biāo)志機(jī)的工作臺(tái)上制作螺栓識(shí)別標(biāo)志；
步驟七，對(duì)標(biāo)志好的半成品螺栓工件進(jìn)行真空時(shí)效處理；
步驟八，時(shí)效處理后將螺栓裝夾在數(shù)控車(chē)床的專(zhuān)用工裝中，進(jìn)行數(shù)控車(chē)削加工，數(shù)控車(chē)削結(jié)束后，無(wú)心磨削螺栓的桿部，使其桿部直徑尺寸達(dá)到滾壓螺紋前的螺坯尺寸要求，也就是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)或圖紙要求的螺栓尺寸對(duì)半成品螺栓工件進(jìn)行外形尺寸的精加工；
步驟九，然后在半成品螺栓工件的桿部進(jìn)行滾壓螺紋加工，也就是在半成品螺栓工件的桿部滾壓加工外螺紋，以得到成品螺栓工件；
步驟十，將滾壓完螺紋的成品螺栓放置在滾壓成品螺栓工件的頭部與桿部過(guò)渡部位的圓弧；
步驟十一，對(duì)成品螺栓工件進(jìn)行表面處理，也就是對(duì)滾壓完工后的成品螺栓工件依次進(jìn)行除油、晾干、探傷、表面鍍銀處理，就完成了十二角法蘭面螺栓的全部加工制造過(guò)程；
步驟十二，根據(jù)加工完成的成品螺栓工件的批量，按標(biāo)準(zhǔn)要求隨機(jī)抽取一定數(shù)量的螺栓，在拉力、疲勞、硬度等試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行螺栓的抗拉強(qiáng)度、疲勞壽命及硬度等機(jī)械性能測(cè)試試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后，出具機(jī)械性能試驗(yàn)報(bào)告書(shū)，將該批螺栓包裝入庫(kù)，即完成整批螺栓的加工和驗(yàn)收工作。本發(fā)明十二角法蘭面高強(qiáng)度螺栓制造加工工藝路線為備料一熱鐓一測(cè)頭部到桿部金屬流線一固溶處理一粗加工一鉆保險(xiǎn)孔一標(biāo)志一真空時(shí)效一測(cè)硬度及強(qiáng)度一數(shù)控車(chē)一無(wú)心磨一滾螺紋一測(cè)螺紋部位金屬流線一滾壓頭下圓弧一測(cè)疲勞一除油一晾干一探傷一鍍銀處理一機(jī)械性能試驗(yàn)一包裝，從而實(shí)現(xiàn)使得成品螺栓工件的頭部和桿部之間的過(guò)渡為圓弧過(guò)渡；解決了車(chē)加工時(shí)切斷了螺栓頭部與桿部金屬流線的問(wèn)題，保證了金屬流線的連續(xù)性；熱鐓時(shí)采用單板機(jī)控制，有效的控制了熱鐓時(shí)加熱溫度、加熱時(shí)間、保溫時(shí)間的技術(shù)問(wèn)題，同時(shí)保證了熱鐓后螺栓的晶粒度尺寸完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求，徹底解決了晶粒度尺寸無(wú)法控制的難題。本發(fā)明對(duì)螺栓頭部采用熱鍛加工成型，由于熱鐓是在加熱的情況下，對(duì)螺栓進(jìn)行頭部變形加工，他不僅可以對(duì)冷鐓狀態(tài)下不能變形成型的材料進(jìn)行變形成型加工，而且還可以不破壞金屬流線，避免因機(jī)械切削加工將頭部金屬流線切斷的情況發(fā)生。由于金屬流線是連續(xù)的，間接的提高了螺栓受力后頭部發(fā)生斷裂的情況。由于高強(qiáng)度螺栓使用在航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)部位，因此采用的材料為耐高溫的高溫合金INCO 718材料，該材料無(wú)法實(shí)現(xiàn)冷變形加工，又由于該螺栓為十二角法蘭面頭型，因此為了獲得良好的頭部形狀和穩(wěn)定的質(zhì)量，我們采用了熱鐓成型，既達(dá)到了獲得頭部形狀的目的，又保證了頭部金屬流線不被切削切斷。本發(fā)明采用先固溶再時(shí)效的熱處理工藝，通過(guò)真空度為lX10_3Pa，泄露率為
20μ mHg/h的真空爐真空處理以去除半成品螺栓工件的表面污染和氧化層。先固溶處理，有效的解決了熱鐓后，半成品螺栓工件的頭部與桿部硬度不均勻的問(wèn)題，(由于熱鐓時(shí)采用的是局部加熱，熱鐓結(jié)束后螺栓頭部發(fā)生局部硬化，常導(dǎo)致頭部與桿部硬度不均勻，不一致。)，時(shí)效處理主要是起強(qiáng)化的作用，有效的解決了螺栓的硬度和強(qiáng)度問(wèn)題。時(shí)效工藝制度718°C時(shí)保持8小時(shí)，隨后降溫至621°C，再保持8小時(shí)，然后通入氬氣冷卻，對(duì)氬氣的要求是壓力為150 200MPa，露點(diǎn)為一56°C。本發(fā)明采用先時(shí)效熱處理，后冷滾壓螺紋的加工工藝。由于冷作硬化作用的發(fā)生，使得螺紋得到了強(qiáng)度，最終反映在抗拉強(qiáng)度上，為螺紋的抗拉強(qiáng)度提高。如果先進(jìn)行滾壓螺·紋工序，則上述三個(gè)優(yōu)點(diǎn)均存在，當(dāng)滾壓螺紋結(jié)束后，進(jìn)行真空時(shí)效處理后，由于時(shí)效熱處理的作用，使得組織重新得到了均化，從而使硬度和強(qiáng)度也得到了均化和相同的提高，反映在宏觀上就是零件表面的硬度的一致性，已經(jīng)強(qiáng)化的螺紋又被重新均化。但是如果先真空時(shí)效熱處理，就會(huì)先使組織在熱處理作用發(fā)生均化，反映在宏觀硬度上就是零件的表面硬度一致，再進(jìn)行滾壓螺紋工序，則由于螺栓除螺紋部位被滾壓，螺紋被冷作硬化，宏觀上反映為螺紋強(qiáng)度的提高，但螺栓別的部位并沒(méi)有得到滾壓，因此別的部位沒(méi)有發(fā)生冷作硬化，僅是熱處理后的組織和硬度。從試驗(yàn)數(shù)據(jù)上可以很容易的看到這個(gè)結(jié)論。
權(quán)利要求
1.一種螺栓的制造加工工藝，其特征在于，包括以下步驟 步驟一，選取基材，并通過(guò)熱墩模具對(duì)基材進(jìn)行墩制加工，以得到半成品螺栓工件； 步驟二，對(duì)半成品螺栓工件進(jìn)行固溶處理； 步驟三，對(duì)經(jīng)由步驟二加工得來(lái)的半成品螺栓工件進(jìn)行外形尺寸的粗加工，并在半成品螺栓工件的頭部鉆設(shè)保險(xiǎn)孔； 步驟四，對(duì)經(jīng)由步驟三加工得來(lái)的半成品螺栓工件進(jìn)行真空時(shí)效處理； 步驟五，對(duì)經(jīng)由步驟四加工得來(lái)的半成品螺栓工件進(jìn)行外形尺寸的精加工，并在半成品螺栓工件的桿部滾壓加工外螺紋，以得到成品螺栓工件； 步驟六，對(duì)成品螺栓工件進(jìn)行表面處理，并對(duì)成品螺栓工件的機(jī)械性能進(jìn)行檢測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的螺栓的制造加工工藝，其特征在于，所述基材的材料為型號(hào)為INC0718的高溫合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的螺栓的制造加工工藝，其特征在于，所述基材的外形的棒狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的螺栓的制造加工工藝，其特征在于，所述步驟一中墩制加工之前，通過(guò)普通車(chē)床對(duì)基材進(jìn)行車(chē)削加工。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的螺栓的制造加工工藝，其特征在于，在步驟四和步驟五之間，對(duì)成品螺栓工件的頭部和桿部的過(guò)渡處進(jìn)行滾壓加工。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的螺栓的制造加工工藝，其特征在于，在步驟三和步驟四之間，在經(jīng)由步驟四加工得來(lái)的半成品工件上進(jìn)行標(biāo)記加工。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的螺栓的制造加工工藝，其特征在于，所述步驟四中的真空時(shí)效處理包括以下步驟首先，對(duì)半成品螺栓工件進(jìn)行溫度為718°C的回火處理，回火時(shí)間為8小時(shí)；然后將半成品螺栓工件降溫至621°C，保溫8小時(shí)；最后，將半成品至于氬氣中冷卻，氬氣的氣壓為150至200MPa，露點(diǎn)為-56°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的螺栓的制造加工工藝，其特征在于，所述步驟四中的真空時(shí)效處理的真空爐的真空度為I X 10_3Pa ;爐子的泄露率為20 μ mHg/h。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的螺栓的制造加工工藝，其特征在于，所述步驟七中的表面處理包括以下步驟首先，除去成品螺栓工件的油潰；然后，將成品螺栓工件晾干；最后，在成品螺栓工件的表面進(jìn)行鍍銀處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的螺栓的制造加工工藝，其特征在于，步驟二和步驟三之間檢測(cè)半成品螺栓工件的頭部到干部的金屬流線，并在在晾干與表面進(jìn)行鍍銀處理之間，對(duì)成品螺栓工件進(jìn)行探傷。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種螺栓的制造加工工藝，本發(fā)明通過(guò)熱墩-固溶處理-粗加工-自然失效處理-精加工和滾壓加工外螺紋-表面處理-檢測(cè)，這一套工藝流程來(lái)加工螺栓，其中真空失效處理提前至粗加工和精加工之間，并在熱墩和粗加工之間增設(shè)了固溶處理，從而保證了在對(duì)半成品螺栓工件精加工和滾壓加工外螺紋之間，使半成品螺栓工件的內(nèi)部金屬流線分布均勻，避免了半成品螺栓工件精加工和滾壓加工外螺紋后，成品螺栓工件的內(nèi)部金屬流線斷裂的問(wèn)題，保證了成品螺栓工件的硬度和強(qiáng)度，進(jìn)而解決了現(xiàn)有技術(shù)加工十二角頭法蘭面螺栓使其內(nèi)部金屬流線被切斷的問(wèn)題。
文檔編號(hào)B23P15/00GK102941447SQ20121047821
公開(kāi)日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者王修保, 胡慶寬 申請(qǐng)人:河南航天精工制造有限公司