一种防松垫圈的制作方法及防松垫圈的制作方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及防松垫圈的制作方法及防松垫圈。
【【背景技术】】
[0002]如图1所示，防松垫圈包括分别设置在垫圈两面的呈放射状的小齿牙101和大齿牙102，且大齿牙102的牙面倾斜角度大于配套使用的螺栓或螺母的螺纹升角。如图2所示和图3所示，分别为小齿牙所在的面和大齿牙所在的面的俯视图，垫圈为圆形中空结构，小齿牙和大齿牙分别分布在垫圈的上下两面，小齿牙所在的面齿牙数量多、尺寸小；大齿牙所在的面齿牙数量少、尺寸大。
[0003]如图4所示，为两个垫圈配合形成双叠自锁式防松垫圈时的结构示意图。两个垫圈I和2的大齿牙面相互咬合。工作时，螺栓套上防松垫圈后放入待固定安装的物体的通孔或螺纹孔内，上端防松垫圈的上表面小齿与螺栓头接触，下端防松垫圈的下表面小齿与固定安装的物体接触。如果是通孔，在螺栓伸出的一头将防松垫圈和螺母依次套上，此时伸出的一头中，上端防松垫圈的上表面小齿与固定安装的物体接触，下端防松垫圈的下表面小齿与螺母接触。当螺栓头被旋紧时，或者螺栓和螺母被拧紧时，双叠自锁防松垫圈的一个外侧面，即一个垫圈的小齿牙面的牙尖压入待固定安装的物体的接触表面，双叠自锁防松垫圈的另一个外侧面，即另一个垫圈的小齿牙面的牙尖压入螺栓头或螺母的接触表面内。当螺栓受到振动，螺栓头被振松，或者螺栓与螺母之间会产生松动趋势，此时两片垫圈的小齿牙面分别被各自的接触面咬合，其中与螺栓头或螺母咬合的垫圈会随螺栓头或螺母向松开的方向转动，从而带动垫圈内侧大齿牙面的大齿牙相对错动抬升，由于垫圈内侧大齿牙面的倾斜角度大于固定螺栓螺纹的升角，所以双叠自锁防松垫圈因错开产生的抬升距离大于螺栓松动带来的紧固长度的变化，抬升张力在螺栓连接处产生一个较高的抵抗力来经受强烈振动，从而达到优良的防松效果。双叠自锁防松垫圈已被广泛应用于轨道交通、石油化工、能源、汽车制造、工程机械和海洋工业等领域。
[0004]目前，市面上的不锈钢双叠自锁式防松垫圈的防松效果通常不太好。而瑞典Nord-Lock公司生产的垫圈，其防松效果较好，但无论是奥氏体不锈钢材质的还是碳钢材质的，其制造成本均比国内厂家生产的防松垫圈的成本要高。
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【发明内容】
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[0005]本发明所要解决的技术问题是:弥补上述现有技术的不足，提出一种防松垫圈的制作方法及防松垫圈，防松效果较好，且制造成本也较低。
[0006]本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决:
[0007]一种防松垫圈的制作方法，包括以下步骤:1)制备具有如下齿牙结构、不锈钢材质的防松垫圈:小齿牙横截面的长边与短边夹角为80?110°，小齿牙的深度为0.1?0.3毫米，小齿牙横截面的长边与垫圈基平面的夹角为5?10° ;大齿牙横截面的长边与防松垫圈基平面的夹角A比配套使用的螺栓或螺母的螺纹升角B大0.1°?1° ;2)对所述防松垫圈的表面进行处理，去除表面的钝化层；3)对步骤2)处理后的防松垫圈进行低温渗碳、低温渗氮或低温氮碳共渗处理，在表面形成硬化层；4)清洗，最终制得防松垫圈。
[0008]一种防松垫圈，所述防松垫圈的材质为不锈钢，包括大齿牙和小齿牙，所述小齿牙横截面的长边与短边夹角为80?110°，小齿牙的深度为0.1?0.3毫米，小齿牙横截面的长边与垫圈基平面的夹角为5?10° ;大齿牙横截面的长边与防松垫圈基平面的夹角A比配套使用的螺栓或螺母的螺纹升角B大0.1°?1° ;所述防松垫圈的表面具有一层经低温渗碳、低温渗氮或低温氮碳共渗工艺处理形成的硬化层。
[0009]本发明与现有技术对比的有益效果是:
[0010]本发明的防松垫圈的制作方法，针对不锈钢材质的垫圈，制备特定齿牙结构的垫圈后进行低温渗碳、低温渗氮或低温氮碳共渗处理，特定齿牙结构对应尖锐的小齿牙尖和倾斜角度合适的大齿牙，低温渗碳、低温渗氮或低温氮碳共渗工艺处理后使得不锈钢表面具有硬化层，提高表面硬度。这样，在螺栓被拧紧时垫圈外侧的小齿牙面的小齿牙尖越尖锐、越硬，就越能够轻松压入接触面，与接触面牢固接合。而大齿牙的结构使得相互咬合的大齿牙能彼此错开进行防松，且可配合小齿牙等的结构，确保小齿牙较好地嵌入接触面，确保防松效果较好。整个方法中采用低温渗碳、低温渗氮或低温氮碳共渗处理，可有效提高垫圈的表面硬度，相对于瑞典Nord-Lock公司通过其专有工艺对垫圈进行表面处理的方式，表面硬度更高(高出市面上的通用硬度水平400HVa(l5)，且低温渗碳、低温渗氮或低温氮碳共渗工艺更简便，成本较低。
【【附图说明】】
[0011]图1是现有的防松垫圈的结构示意图；
[0012]图2是图1所示的防松垫圈的小齿牙所在的面的俯视示意图；
[0013]图3是图1所示的防松垫圈的大齿牙所在的面的俯视示意图；
[0014]图4是两个图1所示的防松垫圈组合形成双叠自锁式防松垫圈时的结构示意图；
[0015]图5是本发明的【具体实施方式】中防松垫圈的有关小齿牙的局部放大示意图；
[0016]图6是本发明的【具体实施方式】中防松垫圈的有关大齿牙的局部放大示意图；
[0017]图7是本发明的【具体实施方式】中制得的316L不锈钢材质的防松垫圈在显微镜下的金相结构示意图；
[0018]图8是本发明的【具体实施方式】中制得的304不锈钢材质的防松垫圈在显微镜下的金相结构示意图；
[0019]图9是本发明的【具体实施方式】中测试时I号防松垫圈对应的螺母接触表面的压痕图；
[0020]图10是本发明的【具体实施方式】中测试时2号防松垫圈对应的螺母接触表面的压痕图；
[0021]图11是本发明的【具体实施方式】中测试时3号防松垫圈对应的螺母接触表面的压痕图；
[0022]图12是本发明的【具体实施方式】中测试时4号防松垫圈对应的螺母接触表面的压痕图。【【具体实施方式】】
[0023]下面结合【具体实施方式】并对照附图对本发明做进一步详细说明。
[0024]本发明的构思是:通过垫圈齿牙结构(齿牙尖锐度，深度，齿牙倾斜度)的改进配合表面硬化处理来解决防松效果方面的问题。对于不锈钢材质的防松垫圈，特别是奥氏体不锈钢，其最大缺点是不能通过传统热处理工艺(如淬火)来使表面硬度提高。为此，市面上大多数厂家生产的垫圈，采用冷加工在表面形成加工硬化层，加工硬化后的硬度也仅为250?400HVa 05o瑞典Nord-Lock公司采用其专有技术对垫圈进行硬化处理，但处理后垫圈表面硬度也仅大于520HVa(l5。本发明人提出通过对特定结构的不锈钢防松垫圈进行低温渗碳、低温渗氮或低温氮碳共渗工艺处理形成硬化层以提高垫圈表面硬度。进而结合特定的结构改进，使得齿牙尖锐锋利，硬度高，从而齿牙能够轻松压入接触面，与接触面牢固结合，增强防松效果。
[0025]本【具体实施方式】的防松垫圈的制作方法，包括以下步骤:
[0026]I)制备具有如下齿牙结构、不锈钢材质的防松垫圈:小齿牙横截面的长边与短边夹角为80?110°，小齿牙的深度为0.1?0.3毫米，小齿牙横截面的长边与垫圈基平面的夹角为5?10° ;大齿牙横截面的长边与防松垫圈基平面的夹角A比配套使用的螺栓或螺母的螺纹升角B大0.1°?1°。
[0027]如图5所示，为有关小齿牙横截面的局部放大示意图。小齿牙横截面由长边M和短边N组成。为了达到防松效果，要求螺纹联结件松动时，小齿牙能够逆松动方向更深地压入螺母、螺栓头和被固定物体。对于正向螺纹联结(顺时针紧固)，面对小齿牙面时，沿顺时针方向，短边在前、长边在后。对于反向螺纹联结(逆时针紧固)，面对小齿牙面时，沿顺时针方向，长边在前、短边在后。图5所示为正向螺纹联结的小齿牙。
[0028]小齿牙横截面的长边与短边夹角C = 80?110°。目前市面上的小齿牙夹角普遍为大于110°，小于等于150°的范围，当小齿牙夹角减小可使尖部更尖锐，紧固时在相同力矩下更容易压入被固定物，从而起到防松效果。但太小的小齿牙夹角会造成小齿牙强度不够，紧固时容易被压塌，从而影响防松效果或导致防松垫圈不能被重复利用。当夹角C在80?110°的范围时，优选地在85?100°的范围内，经验证，一方面能满足尖锐度的要求，另一方面，强度也适当。
[0029]小齿牙深度Hl = 0.1?0.3毫米。小