[发明专利]外包自收口的钢结构接头及其制造方法

权利要求书

1.一种外包自收口的钢结构接头的制造方法，其特征在于包括以下阶段：

1)制造前准备

①原材料准备：准备含碳量不高于0.3％的钢坯、球面硬度不低于50HRC的球头杆(3)、足量固体滑膜涂层材料；

②工装准备：准备与最终设计钢基体形状相适应的上端开口且开口处由外及里设置有分别呈30°、20°和10°锥面的筒状收口工装(5)、准备与最终设计钢基体外圆相适应的高频感应工装、准备与最终设计钢基体内圆弧相适应的膜层涂覆工装；

③设备准备：准备激光熔覆设备、液压装置、烘箱、高频感应装置；

2)钢基体(1)加工

①将阶段1)步骤①准备的钢坯加工成下端圆柱上端倒锥筒且锥面相对于轴线斜度为30°的两段式结构，为初始钢结构；

②以步骤①获得的初始钢结构上端面中心为基点垂直向下钻锥孔，锥孔顶端角度为60°，孔尖钻至下端圆柱面顶端所处水平面时停止，获得中开孔钢结构；

③在步骤②获得的中开孔钢结构的中间锥孔面上，在靠近锥孔面下端位于距端面长度2/3-3/4的位置，以阶段1)步骤①准备的球头杆(3)的球头半径为加工半径、以锥孔面与端面交接处的圆环为垂直截面的圆心，加工出一圈弧形环面，获得预制基体结构；

④以锥孔尖端所在平面为基准，以加工退刀槽的工艺方法加工出深度与剩余锥面长度相等的退刀槽(2)，获得所需钢基体(1)；

3)预处理

①将阶段2)获得的钢基体(1)采用阶段1)步骤②准备的膜层涂覆工装保护并固定好，以阶段1)步骤②准备的固体滑膜涂层材料为原材料，采用激光熔覆设备对阶段2)步骤③获得的弧形环面进行激光涂覆固体滑膜处理，在弧形环面上固化一层厚度0.08mm-0.2mm的固体滑膜层(4)，获得预处理钢基体(1)；

4)收口包套

①将阶段1)步骤①准备的球头杆(3)、阶段3)获得的预处理钢基体(1)、阶段1)步骤②准备的筒状收口工装(5)从上至下同轴固定，采用阶段1)步骤③准备的液压装置持续施加垂直压紧力，至球头杆(3)、预处理钢基体(1)移动至完全收口并固定，获得收口包套钢结构接头；

②将步骤①获得的收口包套钢结构的外圆置于高频感应工装中，采用阶段1)步骤③准备的高频感应装置进行感应加热，至原钢基体(1)变形区域被加热至钢材料的AC₃温度以上30℃-50℃，然后停止加热并静置至变形结束，获得稳定化钢结构接头；

③重复步骤①-②2次-3次，获得固化钢结构接头；

5)后处理

①将阶段4)获得的固化钢结构接头的外圆置于高频感应工装中，采用阶段1)步骤③准备的高频感应装置进行感应加热，至钢基体(1)整体被加热至钢材料的AC₃温度以上30℃-50℃，然后淬水至温度稳定，采用阶段1)步骤③准备的烘箱将淬水的固化钢结构接头采用200℃-240℃温度、2h-3h时间进行回火处理，获得强化钢结构，该强化钢结构即为所需外包自收口的钢结构接头。

2.根据权利要求1所述的外包自收口的钢结构接头的制造方法，其特征在于：钢基体(1)采用10^#钢制造，球头杆(3)采用GCr6淬火并低温回火后获得。

3.根据权利要求1所述的外包自收口的钢结构接头的制造方法，其特征在于：钢基体(1)采用20Cr制造，球头杆(3)采用32Cr3MoV表面氮化后获得。

4.根据权利要求1所述的外包自收口的钢结构接头的制造方法，其特征在于：钢基体(1)采用30CrMnSi制造，球头杆(3)采用12CrNi3表面渗碳、淬火并低温回火后获得。

5.根据权利要求1所述的外包自收口的钢结构接头的制造方法，其特征在于：固体滑膜涂层材料是银、硫化铁、二硫化钼中的任意一种。