专利名称：高强度挖掘机用螺栓的制备方法
技术领域：
本发明涉及到螺栓的加工方法，尤其是一种高强度挖掘机用螺栓的制备方法。
背景技术：
挖掘机用螺栓是机械行业中常用的紧固件，目前的加工方式一般为车削的成型，强度往往难以保证，有时在使用中产生掉头、杆部断裂等不安全现象，对工业生产危害很大。因此对高强度螺栓生产方法加以研究和改进，确保高强度螺栓的质量稳定性，对技术和经济的发展具有重要作用。此外，螺栓处于相对潮湿的环境中时，容易生锈腐蚀，最终导致断裂或裂纹，形成潜在的事故源。鉴于此，有必要提供一种挖掘机用螺栓制备方法，生产更耐腐蚀、更耐磨损的高强度螺栓。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处，而提供一种高强度挖掘机用螺栓的制备方法。本发明的目的通过以下技术方案如下:
高强度挖掘机用螺栓的制备方法，加工步骤包括:
a、铸造杆料毛坯，杆料毛坯中化学成分重量百分比为:0.221% ≤ C ≤ 0.262%，
0.32% ≤ Si ≤ 0.90%, 0.25% ≤ Mn ≤0.35%, 0.013% ≤ P ≤ 0.030%, 0.023% ≤ S ≤ 0.030%,
1.20% ≤ Cr ≤ 1.50%，痕量≤B≤0.0018%, 0.012%≤Cu ≤ 0.030%，余量为铁及不可避免的杂质；浇注成型的毛坯温度降至350°C，再加热至670-780°C，保温3_5小时，炉冷至300°C，保温3小时，再加热至650-760°C，保温10小时，以45°C /小时冷却至400°C，再以25V /小时，冷却至常温；
b、经过铸造成型后的杆料做酸洗处理；依照螺栓的线径要求，对其进行抽线，以使所述杆料收缩到螺栓所需的线径；将收缩线径后的杆料切断至螺栓所需的长度，在常温下将切断后的杆料放入覆盖有草木灰的模具型腔内，以镦锻力使杆料形成螺栓所需的头部和杆部尺寸；利用精密车床在杆料杆部的外周面车削形成螺纹，车床上的刀具为陶瓷车刀，工件转动速度保证在3350-3550r.P.M，并由盘头部相对的一端开始进刀，切削液采用水基切削液；
C、对螺栓进行热强化处理，即先在600°C 620°C温度下进行第一阶段热处理2-3小时，再在620°C 650温度下进行二阶段强化热处理4 5小时；第三阶段为650°C 670°C温度下进行第三阶段热处理2-3小时；
d、热处理
将精密车床车削成型的螺栓外螺纹在750±5°C下，用淬火油进行淬火，再将淬火后的螺栓在5000C下进行回火，持续时间60-80分钟，将螺栓的光杆段在800°C ±20°C下，用水性淬火液进行淬火，再将淬火后的螺栓在650°C下进行回火，持续时间60-70分钟，最后进行渗碳处理，将渗碳剂送入回火炉内，在1100 1150 °C温度范围内渗碳处理80 120min ；
e、钝化处理，将热处理后的螺栓浸入温度为100-120°C的钝化处理液中处理4-5min，所述钝化处理液是由下述重量配比的物质混合制备而成:4 6份水溶性钥酸盐、8 12份乌洛托品、70 100份碱性硅溶胶、80 100份水溶性丙烯酸树脂，80-100份水；
f、渗硼处理，按重量份计:首先将75-80份无水硼砂放入处理容器内，加热到880°C，然后加入13-15份SiC粉进行搅拌，待无水硼砂完全熔化，再加入8-12份Na2CO3，加强搅拌到溶池温度达到930°C，将钝化处理后的螺栓放置入硼砂浴中渗硼，溶池温度保持880°C恒温，时间2-4小时，自然冷却到常温；
g、磷化处理，将渗硼处理处理后的螺栓放入50-60°C磷化处理液中浸泡2-5min，再进行清洗、风干，即得成品螺栓，其中磷化处理液各组成成分的重量份为:60 80份聚乙二醇400，25 35份马日夫盐，4 6份硝酸钠，1.5 3.5份三氯化铁，100-120份水。所述钝化处理，将热处理后的螺栓浸入温度为110°C的钝化处理液中处理
4.5min，钝化处理液是由下述重量配比的物质制备而成:5份水溶性钥酸盐、10份乌洛托品、85份碱性硅溶胶、90份水溶性丙烯酸树脂，90份水。本发明的高强度挖掘机用螺栓的制备方法，采用冷挤压工艺螺栓加工，提高了螺栓的强度，达到了高强度螺栓所需的硬度值、强度值，解决了高强度下螺栓的延迟断裂和疲劳断裂，在使用中连接可靠，不易折断，提高了螺栓寿命，满足了社会上各行业对高强度螺栓的使用需求。本发明的有益效果在于:
1、本发明细化了材质的整形加工工艺，使线材硬度适中，表面具有良好的磷化皮膜，润滑性能好，线材无氢脆，可塑性好；
2、本发明螺栓进行了多次冷镦挤压成型，提高了高强度螺栓整体强度，螺栓精度高，质量好，生产效率高，无切削无废料，单位成本大大下降。得到了整体金属流向方向一致的螺检，大大提闻了其抗拉强度；
3、热处理工艺的发明突破了螺栓传统热处理的合金钢材的极限，其超强超韧性的特色已领先国内紧固件行业水平。
具体实施例方式结合以下实施例对本发明作进一步描述:
高强度挖掘机用螺栓的制备方法，加工步骤包括:
a、铸造杆料毛坯，杆料毛坯中化学成分重量百分比为:0.234%C，0.64% Si,0.30% Mn，
0.024% P, 0.026% S，1.4% Cr, 0.001% B, 0.022% Cu，余量为铁及不可避免的杂质；浇注成型的毛坯温度降至250°C，再加热至670-780°C，保温3_5小时，炉冷至300°C，保温3小时，再加热至650-760°C，保温10小时，以45°C /小时冷却至400°C，再以25°C /小时，冷却至常温；
b、经过铸造成型后的杆料做酸洗处理；依照螺栓的线径要求，对其进行抽线，以使所述杆料收缩到螺栓所需的线径；将收缩线径后的杆料切断至螺栓所需的长度，在常温下将切断后的杆料放入覆盖有草木灰的模具型腔内，以镦锻力使杆料形成螺栓所需的头部和杆部尺寸；利用精密车床在杆料杆部的外周面车削形成螺纹，车床上的刀具为陶瓷车刀，工件转动速度保证在3350-3550r.P.M，并由盘头部相对的一端开始进刀，切削液采用水基切削液；
C、对螺栓进行热强化处理，即先在600°C 620°C温度下进行第一阶段热处理2-3小时，再在620°C 650温度下进行二阶段强化热处理4 5小时；第三阶段为650°C 670°C温度下进行第三阶段热处理2-3小时；
d、热处理
将精密车床车削成型的螺栓外螺纹在750 ± 5°C下，用淬火油进行淬火，再将淬火后的螺栓在5000C下进行回火，持续时间60-80分钟，将螺栓的光杆段在800°C ±20°C下，用水性淬火液进行淬火，再将淬火后的螺栓在650°C下进行回火，持续时间60-70分钟，最后进行渗碳处理，将渗碳剂送入回火炉内，在1100 1150 °C温度范围内渗碳处理80 120min ；
e、钝化处理，将热处理后的螺栓浸入温度为110°C的钝化处理液中处理4.5min，钝化处理液是由下述重量配比的物质混合制备而成:5份水溶性钥酸盐、10份乌洛托品、85份碱性硅溶胶、90份水溶性丙烯酸树脂，90份水；
f、渗硼处理，按重量份计:首先将75-80份无水硼砂放入处理容器内，加热到880°C，然后加入13-15份SiC粉进行搅拌，待无水硼砂完全熔化，再加入8-12份Na2CO3，加强搅拌到溶池温度达到930°C，将钝化处理后的螺栓放置入硼砂浴中渗硼，溶池温度保持880°C恒温，时间2-4小时，自然冷却到常温；
g、磷化处理，将渗硼处理处理后的螺栓放入50-60°C磷化处理液中浸泡2-5min，再进行清洗、风干，即得成品螺栓，其中磷化处理液各组成成分的重量份为:60 80份聚乙二醇400，25 35份马日夫盐，4 6份硝酸钠，1.5 3.5份三氯化铁，100-120份水。根据本发明的高强度挖掘机用螺栓的制备方法生产的螺栓，经过检测试验其机械性能数值如下，螺栓心部硬度达43-46HRC、抗拉强度达到1254Mpa，屈服强度达到1245Mpa，延伸率大于13%，断面收缩率大于35%，冲击韧性大于65J/cm2，综合机械性能比现有工艺制造出的螺栓高12-14%。最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
权利要求
1.高强度挖掘机用螺栓的制备方法，其特征在于，加工步骤包括: a、铸造杆料毛坯，杆料毛坯中化学成分重量百分比为:0.221% ≤ C ≤ 0.262%，0.32% ≤ Si ≤ 0.90%, 0.25% ≤ Mn ≤ 0.35%, 0.013% ≤ P ≤ 0.030%, 0.023% ≤ S ≤ 0.030%,1.20% ≤ Cr ≤ 1.50%，痕量≤B≤0.0018%, 0.012%≤Cu ≤ 0.030%，余量为铁及不可避免的杂质；浇注成型的毛坯温度降至350°C，再加热至670-780°C，保温3_5小时，炉冷至300°C，保温3小时，再加热至650-760°C，保温10小时，以45°C /小时冷却至400°C，再以25V /小时，冷却至常温； b、经过铸造成型后的杆料做酸洗处理；依照螺栓的线径要求，对其进行抽线，以使所述杆料收缩到螺栓所需的线径；将收缩线径后的杆料切断至螺栓所需的长度，在常温下将切断后的杆料放入覆盖有草木灰的模具型腔内，以镦锻力使杆料形成螺栓所需的头部和杆部尺寸；利用精密车床在杆料杆部的外周面车削形成螺纹，车床上的刀具为陶瓷车刀，工件转动速度保证在3350-3550r.P.M，并由盘头部相对的一端开始进刀，切削液采用水基切削液； C、对螺栓进行热强化处理，即先在600°C 620°C温度下进行第一阶段热处理2-3小时，再在620°C 650温度下进行二阶段强化热处理4 5小时；第三阶段为650°C 670°C温度下进行第三阶段热处理2-3小时； d、热处理 将精密车床车削成型的螺栓外螺纹在750 ± 5°C下，用淬火油进行淬火，再将淬火后的螺栓在5000C下进行回火，持续时间60-80分钟，将螺栓的光杆段在800°C ±20°C下，用水性淬火液进行淬火，再将淬火后的螺栓在650°C下进行回火，持续时间60-70分钟，最后进行渗碳处理，将渗碳剂送入回火炉内，在1100 1150 °C温度范围内渗碳处理80 120min ； e、钝化处理，将热处理后的螺栓浸入温度为100-120°C的钝化处理液中处理4-5min，所述钝化处理液是由下述重量配比的物质混合制备而成:4 6份水溶性钥酸盐、8 12份乌洛托品、70 100份碱性硅溶胶、80 100份水溶性丙烯酸树脂，80-100份水； f、渗硼处理，按重量份计:首先将75-80份无水硼砂放入处理容器内，加热到880°C，然后加入13-15份SiC粉进行搅拌，待无水硼砂完全熔化，再加入8-12份Na2CO3，加强搅拌到溶池温度达到930°C，将钝化处理后的螺栓放置入硼砂浴中渗硼，溶池温度保持880°C恒温，时间2-4小时，自然冷却到常温； g、磷化处理，将渗硼处理处理后的螺栓放入50-60°C磷化处理液中浸泡2-5min，再进行清洗、风干，即得成品螺栓，其中磷化处理液各组成成分的重量份为:60 80份聚乙二醇400，25 35份马日夫盐，4 6份硝酸钠，1.5 3.5份三氯化铁，100-120份水。
2.根据权利要求1所述的高强度挖掘机用螺栓的制备方法，其特征在于:所述钝化处理，将热处理后的螺栓浸入温度为110°C的钝化处理液中处理4.5min，钝化处理液是由下述重量配比的物质制备而成:5份水溶性钥酸盐、10份乌洛托品、85份碱性硅溶胶、90份水溶性丙烯酸树脂，90份水。
全文摘要
本发明公开了高强度挖掘机用螺栓的制备方法，加工步骤包括铸造杆料毛坯，杆料毛坯中化学成分重量百分比为0.221%≤C≤0.262%，0.32%≤Si≤0.90%，0.25%≤Mn≤0.35%，0.013%≤P≤0.030%，0.023%≤S≤0.030%，1.20%≤Cr≤1.50%，痕量≤B≤0.0018%，0.012%≤Cu≤0.030%，余量为铁及不可避免的杂质。本发明采用冷挤压工艺螺栓加工，提高了螺栓的强度，达到了高强度螺栓所需的硬度值、强度值，解决了高强度下螺栓的延迟断裂和疲劳断裂，在使用中连接可靠，不易折断，提高了螺栓寿命，满足了社会上各行业对高强度螺栓的使用需求。
文档编号B23P15/00GK103203593SQ20131004212
公开日2013年7月17日 申请日期2013年2月4日 优先权日2013年2月4日
发明者赵光明 申请人:繁昌县琪鑫铸造有限公司