[发明专利]一种高强度的铝合金螺栓及其制造方法

说明书

本发明公开了一种高强度的铝合金螺栓及其制造方法，属于螺栓加工领域，螺栓(1)由以下重量份数的组分：硅：0.7％～1.2％，镁：0.7％～1.2％，锰：0.55％～0.65％，铜：0.65％～0.85％，铁≤0.25％，铬≤0.05％，钛≤0.05％，锆：0.10％～0.17％，锌：0.15％～0.25％，余量的铝和不可避免的杂质。本发明所公开的铝合金螺栓的抗拉强度可达到450MPa以上，满足铝合金构件的结构要求，与钢制螺栓相比具有密度小、质量轻：与相同外形的钢制紧固件相比，大约轻65％，啮合长度小：耗材小，螺纹加工的工作周期短，结构紧密，可留给设计人员更多的造型空间；较小的啮合长度，使得连接处的材料得到节约，从而进一步减轻重量。

技术领域

本发明公开了一种高强度的铝合金螺栓及其制造方法，属于螺栓加工领域。

背景技术

在全世界节能环保呼声日益高涨的大形势下,汽车工业正在向轻量化、低能耗方向发展，轻质金属在各个行业被越来越广泛的应用。发动机和变速箱中镁、铝合金构件，基本采用钢制螺栓装配，由于钢与铝性能的差异，可能会出现以下问题：(1)电化学性能的差异(Fe3+：-0.037V，Al3+：-1.663V，Mg2+：-2.363V)，易导致电化学腐蚀；(2)热膨胀系数差异(线性热膨胀系数：Fe≈10.6×10-6/K，Al≈23.4×10-6/K，Mg≈27.0×10-6/K)：温度升高时会产生一个很高的附加拧紧力，导致低强度构件塑性变形，经过较短的时间周期，在连接内部会产生很大的预紧力损耗，导致松弛，连接结构变得不稳定，操作安全受到威胁。

发明内容

本发明的目的在于解决现有的目前钢螺栓连接铝合金构件，会产生电化学腐蚀及预紧力损耗等问题，提出一种高强度的铝合金螺栓及其制造方法。

本发明所要解决的问题是由以下技术方案实现的：

一种高强度的铝合金螺栓，螺栓由以下重量份数的组分：硅：0.7％～1.2％，镁：0.7％～1.2％，锰：0.55％～0.65％，铜：0.65％～0.85％，铁≤0.25％，铬≤0.05％，钛≤0.05％，锆：0.10％～0.17％，锌：0.15％～0.25％，余量的铝和不可避免的杂质。

优选的是，所述螺栓自上而下顺次包括头部和负荷作用区段且二者一体成型，所述负荷作用区段的外缘设有螺纹，所述头部的下半部分呈圆柱形，上半部分为圆锥形且置于下半部分的上端。

优选的是，所述螺栓由以下重量份数的组分：硅：1.05％，镁：0.94％，锰：0.63％，铜：0.84％，铁:0.20％，铬：0.05％，钛0.03％，锆：0.11％，锌：0.19％，余量的铝和不可避免的杂质。

一种高强度的铝合金螺栓制造方法，所述制造方法包括如下步骤：

步骤S1：前处理：将如权利要求1所述化学成分的铝合金螺栓原料先进行均匀化热处理后，通过连续挤压、线材拉拔制备成满足铝合金螺栓冷镦需求的线材；

步骤S2：冷镦成型：螺栓在冷镦机上成型；

步骤S3：热处理：螺栓在540～550℃保温(90～120)min，接着经170～185℃烘烤6～7h，以保证其热处理后性能；

步骤S4：螺纹成型：螺栓的螺纹在滚丝机上成型；

步骤S5：螺栓表面处理：螺栓表面通过表面处理工艺形成润滑薄膜，控制螺栓的表面摩擦系数，以满足使用需求。

优选的是，所述步骤S2冷镦成型包括如下步骤：下料、头部预成型、头部成型、杆部缩径。

优选的是，所述步骤S3中的固溶退火为在540～550℃保温90～120min。

优选的是，所述步骤S3中的时效处理为经170～185℃人工时效处理6～7h，以保证其热处理后性能。