[发明专利]一种不锈钢高强度螺栓的加工方法

说明书

技术领域

本发明属于机械制造技术领域，特别涉及一种不锈钢高强度螺栓的加工方法。

背景技术

在航空、航天、高铁等行业的标准件中，高强度螺栓是经常在一些强度要求高、工作环境恶劣（如高振动、高空气湿度、温差大等）的条件下装配使用的紧固件，目前，我国一般使用中碳低合金超高强度钢制作高强度螺栓（σb≥1500ＭＰa），使用时在高应力作用下容易发生脆性断裂，即氢脆易导致螺栓掉头、杆部断裂等不安全现象的出现；且该螺栓的加工工艺一般采用冷镦成型，为了提高零件强度，冷镦成型前原材料需进行拉拔工序来提高原材料强度，但是拉拔工序易对原料表面造成脱碳，不利于产品最终热处理，而且热处理回火温度一般在310℃左右，硬度大于HRC50，这样的零件抗冲击韧性差，屈服强度低；且热处理工序都是安排在螺纹滚制完工后来增加强度，螺栓精度等不到保证的同时加工成本也高。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种不锈钢高强度螺栓的加工方法，以解决传统加工方法加工的高强度螺栓易出现的脆性断裂导致的掉头、杆部断裂、抗冲击韧性差，屈服强度低、加工质量难以控制、精度低和加工成本高的问题。

本发明的目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种不锈钢高强度螺栓的加工方法，该方法包括以下步骤：

（a）将坯料按螺栓加工长度、直径下料；

（b）对下料后的坯料分段进行镀铜润滑；

（c）将坯料放入镦制模具内热镦出螺栓头型；

（d）在真空或惰性气体炉内进行固溶处理，固溶温度为930℃～985±25℃，时间为2～3.5小时；

（e）在固溶处理后24小时内将工件在冷却气体下冷却2小时；

（f）喷砂去除冷却后工件表面的氧化皮；

（g）采用缩杆加工的方式加工出螺纹滚丝坯径；

（h）在480℃～550℃下经4小时的时效处理，再在195℃～210℃下进行12小时去应力处理；

（i）采用无心磨对工件杆部和螺纹坯径进行抛光打磨；

（j）按产品螺纹要求选择加工设备滚制螺纹；

（k）滚制支撑面与杆部连接部位的圆弧Ｒ；

（l）荧光检查；

（m）用清洗剂洗去工件表面油污后钝化。

所述坯料为沉淀硬化型不锈钢0Cr13Ni8Mo2Al，该材料具有高强度、高韧性和耐腐蚀等特点，能有效提升成品螺栓的强度韧性和耐腐蚀性。

由于坯料为沉淀硬化型不锈钢0Cr13Ni8Mo2Al，其强度高，为防止镦制模具的损坏，故所述镦制模具的材料为硬质合金YG15。

所述步骤（j）中的加工设备为意大利ORT公司生产的RP18/24/30/50E CNC系列螺纹滚丝机。

所述步骤（m）中的清洗剂为航空煤油。

所述步骤（c）中热镦成型后的首件工件做金相检查，防止过烧、过热。

与现有技术相比，本发明提供的不锈钢高强度螺栓的加工方法，选择沉淀硬化型不锈钢0Cr13Ni8Mo2Al作为零件加工坯料、头部通过热镦一次成型，大大减少了加工周期、螺纹坯径采用缩杆加工、在时效处理后滚制螺纹，提高产品螺纹部份使用强度；滚制螺纹后有探伤，防止了热镦、热处理、滚制螺纹等工序造成的开裂产品流入装配使用、滚制螺栓头下R等工艺提高产品头部与杆部连接强度，大大增强了螺栓的强度，成品零件硬度在HRC45左右，具有较强的抗冲击韧性和屈服强度。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步说明，但所要求保护的范围并不局限于所述：

实施例1：需加工出螺纹规格小于等于M8的高强度螺栓时，先将沉淀硬化型不锈钢0Cr13Ni8Mo2Al按螺栓尺寸下料，下料后的坯料经镀铜润滑后放入镦制模具内热镦出螺栓头型，在930±25℃下将工件在真空或惰性气体炉内进行固溶处理2小时，再用温度为-73℃的氮气冷却2小时，喷砂去除冷却后工件表面的氧化皮后采用缩杆加工的方式加工出螺纹滚丝坯径，在480℃下经4小时的时效处理，再在195℃下进行12小时去应力处理，采用无心磨对工件杆部和螺纹坯径进行抛光打磨，选用意大利ORT公司生产的RP18E CNC螺纹滚丝机滚制螺纹和支撑面与杆部连接部位的圆弧Ｒ，荧光检测后用航空煤油清洗工件，去除表面油污后钝化即得成品。