[发明专利]一种不锈钢/碳钢冶金复合螺栓双道次热镦成型工艺

说明书

本发明提供一种不锈钢/碳钢冶金复合螺栓双道次热镦成型工艺，包括下述步骤：(1)以不锈钢管和碳钢钢筋为原料，不锈钢管内表面和碳钢钢筋的外表面进行表面清理；(2)将碳钢钢筋穿入到不锈钢管中并进行冷拉拔处理，减径率5～10％；(3)将拉拔后的不锈钢/碳钢复合钢筋定尺切段并两端焊封；(4)将制备的复合坯料以20℃/s的速率高频加热至1100～1150℃，采用专用模具进行第一道次热镦螺栓杆定径，第二道次热镦螺栓头部成型；(5)热镦完成的螺杆在900‑1050℃下保温1～2h，快速冷却至室温。本发明工艺简单，成本低，采用双道次热镦工艺生产的不锈钢/碳钢冶金复合螺栓，其碳钢与不锈钢之间能够形成良好的冶金结合，同时不锈钢壁厚分布均匀，表面质量高。

技术领域

本发明涉及标准件技术领域和复合材料领域，具体涉及一种不锈钢/碳钢冶金复合螺栓双道次热镦成型工艺。

背景技术

普通碳钢螺栓作为最常见的紧固件应用十分广泛，但是在雨雪、日晒、昼夜温差等环境因素的影响下往往会发生腐蚀。对于碳钢螺栓的防腐，最常见的是在碳钢表面热镀和电镀锌层，但这种方法只对普通环境具有一定防腐蚀能力，但例如化工厂、核电站这种高腐蚀性的环境，螺栓腐蚀更加严重。一些重要管道或反应釜等由螺栓紧固和密封，且螺栓腐蚀又非常不起眼，但是螺栓一旦因腐蚀而失效，其影响和危害巨大。因此这种环境中普通镀锌碳钢螺栓已经不能满足其耐腐蚀要求和安全要求。

不锈钢具有很高的抗腐蚀能力，因此不锈钢螺栓应用而生，但是由于不锈钢较更高，限制其大范围使用。不锈钢/碳钢冶金复合螺栓，在碳钢表面包覆一层不锈钢并使两者实现冶金结合，使其既具有单一不锈钢的防腐能力，又较单一不锈钢螺栓具有价格低廉的优点。

对于单一金属的碳钢螺栓或不锈钢螺栓的成型工艺已经非常成熟，也有专用的螺栓加工设备，其生产过程主要有如下步骤：切料、冷镦、搓丝、表面处理等，其生产过程中不用考虑金属间的变形协调问题和冶金复合的问题，而对于高强度螺栓，一般采用红打工艺，但也只是把螺栓头部加热到800-1000℃。因此，相对于单一金属螺栓的成型工艺，不锈钢/碳钢冶金复合螺栓的出现本身就具有创新性，其双道次热镦成型工艺又具有其自身的独特性和操作性。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法简单，成本低廉，冶金复合并且适合工业化生产的不锈钢/碳钢冶金复合螺栓双道次热镦成型工艺。

本发明采用不锈钢管和碳钢钢筋作为原料，经过坯料制备，双道次热镦成型、热处理、搓丝、后处理等工序而成。

本发明的生产方法如下：

1、原料：

不锈钢钢管和碳钢钢筋。不锈钢管为无缝管或直缝焊管，材质可根据耐腐蚀要求选择304、304L、316、316L等，管壁厚度可根据螺栓尺寸取2～8mm；所使用的碳钢钢筋材质可根据强度和塑性要求选择低碳钢、高碳钢、合金钢等，碳钢钢筋直径为5-50mm。不锈钢管内径比碳钢钢筋直径大1～2mm。

2、原料及处理：

对不锈钢管的内壁以及碳钢钢筋的外壁进行抛刷、高压清洗、干燥处理，使表面粗糙度处于Rz3.2～Rz12.5之间。

3、复合坯料制备：

将上述处理完毕的碳钢钢筋穿入不锈钢管内，在拉丝机上进行冷拉拔减径处理，拉拔速度为0.05～0.5m/s，减径率5～10％，使两金属紧密贴合并将管内空气排出。拉拔后，按照冶金复合螺栓成型后的体积将冷拉复合钢筋定尺切段；用专用钻削工具将成段后的复合钢筋两端的碳钢芯钻削一部分，钻削直径与碳钢芯直径一致，钻削深度略小于拉拔后不锈钢管半径。钻削加工后，将裸露出的不锈钢管进行紧口、压实，最后用不锈钢焊条焊封。

4、双道次热镦