[发明专利]一种椎体方头螺栓的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械零件加工技术领域，尤其是一种椎体方头螺栓的制备方法。

背景技术

方头螺栓主要用于紧固承载货压力量较大的设备；在紧固螺帽时，以四方头螺栓为例，四方头螺栓的一端与设备四方孔成四个接触，四方头螺栓头承受的载货相对普通六角和圆柱头螺栓而言，四方头螺栓的接触面大，压力小，保护了设备紧固件在使用中的安全运行。而对于方头螺栓的生产工艺，传统技术主要是通过采用圆钢下料成所需要尺寸的坯料，再将坯料锻造成锻件，锻件在铣床上铣出方头，再将铣好的方头坯料置于车床上加工，加工到螺栓的基础尺寸，再将基础尺寸的工件制备出所需要的螺纹尺寸，检查总体尺寸并清理毛刺，包装即可完成；该工艺流程较为复杂，工艺流程长，生产周期长，使得生产成本较大，劳动力耗费较多；同时，该工艺难以保证产品的质量，产品统一性较差，基本尺寸难以得到保障，并且整个生产过程中的单价较高；为此，有研究者从上述技术问题出发进行研究与探索，为方头螺栓的生产过程中，工艺简化，降低成本以及确保产品质量等方面作出贡献。

如专利号为201210278010.2的《AP1000型核电站反应堆压力容器主螺栓的锻制方法》包括原材料准备、锻坯加热、锻件成型、锻件冷却和锻后热处理、锻件性能热处理步骤，锻件在锻造加热过程中采用延长中温阶段的保温时间，缩短高温阶段的加热时间和保温时间，并采用两次回火，在第二次回火开始时，即增大锻坯变形量和终锻温度，使主螺栓强度保持不变，并且冲击值较高，它提高了锻件的综合力学性能，其非金属夹杂物，晶粒度等完全满足ASME标准的要求，从而确保了主螺栓的使用寿命；但是该过程工艺流程较长、生产周期长、能耗大、生产成本较高。

由此可见，在现有技术中，对于方头螺栓的生产工艺还普遍较为复杂，生产周期较长，进而导致生产的成本较大，同时，传统的方头螺栓的生产工艺难以确保方头螺栓产品的质量统一性。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种生产工艺流程短，生产周期短，成本低，并且能够确保方头螺栓质量的椎体方头螺栓的制备方法。

具体是通过以下技术方案得以实现的：

一种椎体方头螺栓的制备方法，采用精密铸造椎体方头螺栓，具体是通过以下步骤实现的：

(1)制模：采用蜡按照所需的椎体方头螺栓的尺寸，采用压力为100MPa挤压做成椎体方头螺栓模型，并采用温度为30℃的砂喷涂在椎体方头螺栓模型的表面，并加热至温度为38℃，再按照降温速度为4℃/min降温至温度为8℃，采用压力为100MPa继续挤压喷涂砂的椎体方头螺栓模型，随后采用升温速度为10℃/min升温至温度为100℃，使蜡溶解成液体，并采用抽机抽出蜡液，使其形成空壳砂模，待用；

(2)原料配制浇注：选用80-90份钢粉、1-10份钼粉、13-18份铝粉、11-15份铜粉、1-7份镍粉、1-5份二氧化硅粉、1-8份碳粉混合均匀，并采用升温速度为5℃/min升温至68℃后，搅拌1-3h，搅拌速度为60r/min，搅拌结束后，将混合粉浇注于步骤1)制备好的空壳砂模中，并采用升压速度为10MPa/min升压至压力为120MPa，再恒压挤压20min，再以降压速度为15MPa/min降压至压力为15MPa，恒压挤压10min后，清除砂模，获得椎体方头螺栓初成品；

(3)总体尺寸控制：根据传统工艺和椎体方头螺栓的尺寸需求，将步骤2)获得椎体方头螺栓初成品进行整体尺寸的调整，并加工出螺纹，检查螺栓尺寸规格，待用；

(4)调质：将步骤3)检验合格的螺栓用于调质处理，调质的具体方法是将椎体方头螺栓置于温度为1000-1050℃的环境中，并调整真空度为0.8MPa的加热炉，冲入氦气为60VOL％，加热10min后，再以降温速度为15℃/min，降温至800℃，保温3h，再以降温速度为10℃/min，降温至400℃后，保温7h，再以降温速度为5℃/min，降温至80℃，保温10h；再用喷头，采用5L澄清石灰水喷洒椎体方头螺栓初成品10s，继续升温至温度为300℃，回火处理2h，自然冷却至常温，获得椎体方头螺栓半成品；