[发明专利]用于提高金属的销状固定部件的强度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于提高金属的销状固定部件强度的方法，以及通过本方法制成的金属的销状固定部件，尤其是螺栓。

背景技术

已知由钢、一般由金属包括金属合金制成的螺栓。它们具有在一端上的螺栓头和螺纹。螺纹可以一直达到头部或者在头部与螺纹之间存在无螺纹的柄杆。本发明尤其针对后一种螺栓或者一般性地针对金属的销状固定部件。除了螺栓，它们例如也可以是锚栓、涨栓、锚杆。在这里没有详细列举。

已知由轧制线材加工螺栓，即，由通过毛坯变形制成的线材。接着拉伸轧制线材或其它线材，即，通过拉力负荷变形。在此拉伸线材，即，线材延长并且其横截面缩小。通过拉伸、即拉伸变形提高线材的抗拉强度和屈服强度、即强度。在拉伸后加工螺纹和头部，其中原则上顺序是任意的并且也可以同时进行。能够切屑地实现螺纹加工，一般轧制螺纹，也称为“滚轧螺纹”。滚轧螺纹同样是一种变形。但是，螺纹加工的形式和是否加工螺纹或者加工金属的无螺纹的销状固定部件，对于本发明没有意义。

已知通过顶锻加工头部，其中可以在一步或多步中顶锻。顶锻同样是一种变形，其中在这里首先通过顶压力变形。在头部顶锻时同样顶锻螺栓杆，通过顶锻力、它是顶压力加载螺栓杆。螺栓的抗拉强度通过顶锻几乎不变化，而屈服强度在通过顶锻力加载的杆部位明显减小。屈服强度减小导致螺栓弯曲强度相应地较低。

屈服强度减小的原因可能是所谓的鲍氏效应。当金属塑性变形时，产生鲍氏效应。然后在相反方向上变形时减小弹性强度并由此减小屈服强度。在加工螺栓时拉伸线材，即拉伸变形，然后至少一部分形成螺栓柄杆的线材在顶锻头部时承受压力。顶锻头部、也加载螺栓柄杆降低在接着柄杆拉负荷时的弹性强度，屈服强度和弯曲强度减小。

由文献GB 430 124 A已知一种用于螺栓的加工方法，其中线材通过多次顶压通过模具在直径上减小并且顶锻螺栓头部。为了避免形成靠近头部的轴肩，该文献建议，在顶锻头部以后使柄杆靠近头部的部分通过顶压均衡其余柄杆的直径。

发明内容

本发明的目的是，在顶锻头部以后或者一般地在拉伸变形并接着顶压变形以后再提高屈服强度。

这个目的通过下述方法得以实现：如同公知的那样，通过拉伸线材、加工螺纹和顶锻头部加工金属的螺栓，其中可以在加工头部之前、之后或者同时加工螺纹。按照本发明在通过变形顶锻头部的同时或者最好在之后使螺栓柄杆横截面或者一般使销状固定部件横截面通过变形、即塑性变形减小。该横截面可以在销状固定部件的整个长度上或者在相邻的长度部位中实现，该部位直接或以短的距离连接在头部上。已经证实，通过变形又提高在横截面减小时的屈服强度，其中屈服强度达到在顶锻头部之前的值，或者甚至还超过。抗拉强度基本保持不变。通过在保持抗拉强度时加大屈服强度提高螺栓的弯曲强度。

本发明不局限于螺栓，而是如上所述一般性地针对金属的销状固定部件。代替头部一般可以通过顶锻成形横截面加大，除了头部例如可以是法兰或环绕的凸起。横截面加大不必一定在销状固定部件的一端上。

对于本发明不重要的是，屈服强度加大是否是鲍氏效应或者反向的鲍氏效应，即，在顶锻头部时的顶压负荷并接着在相反方向上的负荷、即在横截面缩小时的拉负荷。可想像的其它解释是提高屈服强度或者一般地与滚轧时相比提高强度。

所述横截面最好只很少地缩小，其中1/10mm范围或者横尺寸约1-2%范围的缩小视为“很少”。本发明的扩展结构规定通过拉伸或最好通过顶压、例如通过冲挤或最好挤压缩小直径。

如上所述，本发明尤其规定螺栓的加工。同样包括针对一般销状的固定部件，在其上通过顶锻成形头部、扩涨锥或其它横截面加大，在成形前已经发生拉伸变形。这种固定部件可以是销轴、销子、锚栓、锚杆和类似的更多部件。

在加工螺栓时本发明的扩展结构规定，在顶锻头部的同时或之后螺栓在螺栓头部与螺纹之间的柄杆横截面按照本发明通过变形缩小。

由于加工技术的原因本发明的扩展结构规定，横截面的缩小直到接近头部或者一般直到接近横截面加大，由此横截面的缩小随着缩短与头部或者一般与横截面加大的距离结束。在螺栓承受弯曲负荷时弯曲应力向着螺栓头部接近零，因此靠近头部高强度或者高屈服强度意义不大。

通过按照本发明的方法加工了金属的销状固定部件，该固定部件已经在上面通过按照本发明方法的解释解释过。