高硬度合金及制备方法、其制造紧固件的加工设备及方法技术

技术编号:15702425 阅读:192 留言:0更新日期:2017-06-25 19:34
本发明专利技术公开了高硬度合金及制备方法、其制造紧固件的加工设备及方法,采用取Ti粉、Cu粉、Mg粉、Ta粉、Cr粉、Mo粉、Fe粉、V粉和Al粉采用多节温度控制加工模式及改性加工模式熔炼锻造得到高硬度合金,并利用智能控制电路、加工设备组及质检设备所构成的高硬度合金制造紧固件的加工设备采用用高硬度合金制造紧固件的加工设备制造紧固件的方法,采用智能化、自动化的模式将该高硬度合金加工成螺纹开槽自锁螺母类紧固件,使得加工所得紧固件具有硬度高、韧性佳、强度高等特性。

High hardness alloy and its preparation method, processing equipment and method for manufacturing fastener

The invention discloses a high hardness alloy and preparation method, its manufacturing fastener processing equipment and method, using Ti powder, Cu powder, Mg powder, Ta powder, Cr powder, Mo powder, Fe powder, V powder and Al powder using multi section temperature control processing model and modified processing model of melting forging high hardness alloy, processing equipment and manufacturing fasteners with high hardness alloy composed of intelligent control circuit, processing equipment and quality inspection equipment group by processing equipment manufacturing fasteners with high hardness alloy fasteners manufacturing method, using the automatic and intelligent model of the high hardness alloy processed into thread self-locking slot nuts, fasteners, fasteners with higher income makes the processing of high hardness, good toughness and strength properties.

【技术实现步骤摘要】
高硬度合金及制备方法、其制造紧固件的加工设备及方法
本专利技术涉及合金技术、合金加工技术、紧固件生产加工技术等领域,具体的说,是高硬度合金及制备方法、其制造紧固件的加工设备及方法。
技术介绍
合金,是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。一般通过熔合成均匀液体和凝固而得。根据组成元素的数目,可分为二元合金、三元合金和多元合金。人类生产合金是从制作青铜器开始,世界上最早生产合金的是古巴比伦人,6000年前古巴比伦人已开始提炼青铜(红铜与锡的合金)。中国也是世界上最早研究和生产合金的国家之一,在商朝(距今3000多年前)青铜(铜锡合金)工艺就已非常发达;公元前6世纪左右(春秋晚期)已锻打(还进行过热处理)出锋利的剑。常将两种或两种以上的金属元素或以金属为基添加其他非金属元素通过合金化工艺(熔炼、机械合金化、烧结、气相沉积等等)而形成的具有金属特性的金属材料叫做合金。但合金可能只含有一种金属元素,如钢。(钢,是对含碳量质量百分比介于0.02%至2.00%之间的铁合金的统称)合金不是一般概念上的混合物,甚至可以是纯净物,如单一相的金属互化物合金,所添加合金元素可以形成固溶体、化合物,并产生吸热或放热反应,从而改变金属基体的性质。合金的生成常会改善元素单质的性质,例如,钢的强度大于其主要组成元素铁。合金的物理性质,例如密度、反应性、杨氏模量、导电性和导热性可能与合金的组成元素尚有类似之处,但是合金的抗拉强度和抗剪强度却通常与组成元素的性质有很大不同。这是由于合金与单质中的原子排列有很大差异。少量的某种元素可能会对合金的性质造成很大的影响。例如,铁磁性合金中的杂质会使合金的性质发生变化。不同于纯净金属的是,多数合金没有固定的熔点,温度处在熔化温度范围间时,混合物为固液并存状态。因此可以说,合金的熔点比组分金属低。常见的合金中,黄铜是由铜和锌的合金;青铜是锡和铜的合金,用于雕象、装饰品和教堂钟。一些国家的货币都会使用合金(如镍合金)。钛是周期表中第IVB类元素,外观似钢,熔点达1672℃,属难熔金属。钛在地壳中含量较丰富,远高于Cu、Zn、Sn、Pb等常见金属。我国钛的资源极为丰富,仅四川攀枝花地区发现的特大型钒钛磁铁矿中,伴生钛金属储量约达4.2亿吨,接近国外探明钛储量的总和。纯钛机械性能强,可塑性好,易于加工,如有杂质,特别是O、N、C提高钛的强度和硬度,但会降低其塑性,增加脆性。钛是容易钝化的金属,且在含氧环境中,其钝化膜在受到破坏后还能自行愈合。因此干腐蚀介质都是稳定的。钛和钛合金有优异的耐蚀性,只能被氢氟酸浓度的侵蚀。钛的另一重要特性是密度小。其强度是不锈钢的3.5倍,铝合金的1.3倍,是目前所有工业金属材料中最高的。液态的钛几乎能溶解所有的金属,形成固溶体或金属化合物等各种合金。合金元素如Al、V、Zr、Sn、Si、Mo和Mn等的加入,可改善钛的性能,以适应不同部门的需要。例如,Ti-Al-Sn合金有很高的热稳定性,可在相当高的温度下长时间工作;以Ti-Al-V合金为代表的超塑性合金,可以50%~150%地伸长加工成型,其最大伸长可达到2000%。而一般合金的塑性加工的伸长率最大不超过30%。由于上述优异性能,钛享有“未来的金属”的美称。钛合金已广泛用于国民经济各部门,它是火箭、导弹和航天飞机不可缺少的材料。船舶、化工、电子器件和通讯设备以及若干轻工业部门中要大量应用钛合金,只是钛的价格较昂贵,限制了它的广泛使用。紧固件,紧固两个或两个以上零件(或构件)紧固连接成为一件整体时所采用的一类机械零件的总称;是作紧固连接用且应用极为广泛的一类机械零件。紧固件,使用行业广泛,包括能源、电子、电器、机械、化工、冶金、模具、液压等等行业,在各种机械、设备、车辆、船舶、铁路、桥梁、建筑、结构、工具、仪器、化工、仪表和用品等上面,都可以看到各式各样的紧固件,是应用最广泛的机械基础件。它的特点是品种规格繁多,性能用途各异,而且标准化、系列化、通用化的程度也极高。因此,也有人把已有国家标准的一类紧固件称为标准紧固件,或简称为标准件。紧固件是应用最广泛的机械基础件。随着我国2001年加入WTO并步入国际贸易大国的行列。我国紧固件产品大量出口到世界各国、世界各国的紧固件产品也不断涌入中国市场。紧固件作为我国进出口量较大的产品之一,实现与国际接轨,对推动中国紧固件企业走向世界,促进紧固件企业全面参与国际合作与竞争,都具用重要的现实意义和战略意义。由于每个具体紧固件产品的规格、尺寸、公差、重量、性能、表面情况、标记方法,以及验收检查、标志和包装等项目的具体要求。一般的螺母在使用过程由于振动等其它原因会自行松脱,如振动,为防止这种现象,于是就专利技术了自锁螺母。自锁螺母的功能主要是防松、抗振。用于特殊场合。其工作原理一般是靠摩擦力自锁。自锁螺母按功能分类的类型有嵌尼龙圈的、带颈收口的、加金属防松装置的。它们都属于有效力矩型防松螺母(可以参阅GB/T3098.9-2002国家标准)。自锁螺母一般是靠摩擦力,其原理是通过压花齿压入钣金的预置孔里,一般预置孔的孔径略小于压铆螺母。运用螺母与锁紧机构相连,当拧紧螺母时,锁紧机构锁住尺身,尺框不可自由移动,达到锁紧的目的;当松开螺母时,锁紧机构脱开尺身,尺框沿尺身移动。目前,随着航空航天飞机的飞速发展,航空航天飞机的发动机的基体间连接工作条件要求越来越高,开槽自锁螺母能很好的满足发动机某些基体间的连接要求。常见的开槽自锁螺母根据开槽处是否加工有内螺纹分为两种(加工内螺纹和未加工内螺纹),对于开槽处加工有内螺纹结构的开槽自锁螺母,通过使开槽处的槽宽变形对开槽自锁螺纹进行收口已达到自锁的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于设计出高硬度合金及制备方法、其制造紧固件的加工设备及方法,其中,所述高硬度合金具有含钛量低、成本低、重量轻、硬度高、强度大、韧度高、可塑性强等特点;所述高硬度合金的制备方法采用原材料的两次分别加载,并采用优化的锻造工艺参数(多层次的温度控制方式),使得所得高硬度合金与现有工艺基础上所锻造的钛合金相比,其室温抗拉强度提高了20.12~23.89%,室温屈服强度高出22.22~24.29%,450℃高温抗拉强度高出21.49~22.68%,其强度高出18.51~19.87%;并且有效的提高了熔炼得到的高硬度合金的维氏硬度和抗冲击韧性;所述用高硬度合金制造紧固件的加工设备,采用智能化的管理控制技术,对每一个加工环节进行智能化的管理及控制,对各加工设备的加工数据进行收集并与预制的信息进行对比,从而实时调控加工参数,使得所加工产品能够最大化的符合产品质量要求,并在每一个环节出现残次品时能够及时的移除,最终优化生产效率的同时,保障产品的质量;整个加工设备具有设计合理,科学使用,投入产出比高等优点;所述高硬度合金制造紧固件的加工设备制造紧固件的方法采用智能化、自动化的加工管理模式进行螺纹开槽自锁螺母类紧固件的生产加工,在加工工艺中,实时的进行数据采集及对比,使得每一个工艺环节都得到完美的释放,最终保障了产成品的质量。本专利技术通过下述技术方案实现:高硬度合金,所述高硬度合金包括下述质量份的原料:余量为Al。进一步的为更好地实现本专利技术,所述高硬度合金采用含下述本文档来自技高网
...
高硬度合金及制备方法、其制造紧固件的加工设备及方法

【技术保护点】
高硬度合金,其特征在于:所述高硬度合金包括下述质量份的原料:

【技术特征摘要】
1.高硬度合金,其特征在于:所述高硬度合金包括下述质量份的原料:2.根据权利要求1所述的高硬度合金,其特征在于:所述高硬度合金采用含下述质量份的原材料制备而成:3.如权利要求1或2所述的高硬度合金的制备方法,其特征在于:所述高硬度合金的制备方法包括以下步骤:1)配料:取Ti粉8~24质量份,Cu粉2~5质量份,Mg粉2.5~3.5质量份,Ta粉0.3~0.8质量份,Cr粉8~14质量份,Mo粉2~3质量份,Fe粉0.8~1.2质量份,V粉8~12质量份,余量为Al粉;2)混合:将Ti粉、Mg粉、Ta粉及Cr粉在800~1500r/min的球磨机中混合均匀得前置混合料,将Cu粉、Fe粉、V粉、Mo粉及Al粉在900~1800r/min的球磨机中混合均匀得后置混合料;3)焙烧:将步骤2)前置混合原材料投入至熔炼炉中,加热至熔炼炉内温度为700~900℃,在该温度下熔炼0.5~1h;而后加入后置混合料升温至900~990℃,持续加热3~4h;4)高温熔炼:经步骤3)后,将熔炼炉内温升至1200~1300℃,在该温度下熔炼0.5~1h;5)降温处理:经高温熔炼后将炉温降低至700~900℃,保温1h而后再次将炉温降低至500~600℃,保温2h,而后将炉温将至200~300℃,保温10min,得合金初胚;6)制合金精胚:将合金初胚置于真空炉内,在真空度为10-5KPa条件下再以10~12℃/min的速度加热至850℃,保温5min,而后在真空炉内通入惰性气体,通入惰性气体的流量为1.2~1.5L/min,保温1.5h,再以6~8℃/min的速度冷却至80~120℃,得到合金精胚;7)制得高硬度合金:将合金精胚放入电阻炉内加热至700~800℃,保温80~150min并多次墩拔后在10~15℃/min速度下降温至室温得到高硬度合金。4.根据权利要求3所述的高硬度合金制备方法,其特征在于:所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气和氡气中的一种或多种混合。5.用权利要求1-2任一项所述的高硬度合金制造紧固件的加工设备,用于将高硬度合金加工成螺纹开槽自锁螺母类紧固件,其特征在于:设置有智能控制电路、加工设备组及质检设备,所述智能控制电路连接加工设备组和质检设备,加工设备组连接质检设备;在所述智能控制电路内设置有视频监测电路、控制电路、信号收发电路,在所述加工设备组内按照螺纹开槽自锁螺母加工工序先后设置有截断设备、称重设备、成型设备、滚丝设备、抛光设备、钝化设备、清洗设备及烘干设备,所述控制电路分别连接视频监测电路和信号收发电路,信号收发电路分别连接质检设备、截断设备、称重设备、成型设备、滚丝设备、抛光设备、钝化设备、清洗设备及烘干设备,所述钝化设备和烘干设备皆与质检设备相连接。6.根据权利要求5所述的高硬度合金制造紧固件的加工设备,其特征在于:在所述控制电路上设置有中央处理器、人机交互界面、接口电路、程序存储器、数据存储器及显示电路,所述中央处理器分别与人机交互界面、接口电路、程序存储器、数据存储器、显示电路及信号收发电路相连接;在所述信号收发电路上设置有D/A转换器、发射电路、接收电路及A/D转换器,所述中央处理器分别连接D/A转换器和A/D转换器,A/D转换器连接接收电路,D/A转换器连接发射电路,发射电路分别与质检设备、截断设备、称重设备、成型设备、滚丝设备、抛光设备、钝化设备、清洗设备、烘干设备及质检设备相连接,接收电路分别连接质检设备、截断设备、称重设备、成型设备、滚丝设备、抛光设备、钝化设备、清洗设备、烘干设备及质检设备。7.用权利要求6所述的高硬度合金制造紧固件的加工设备,其特征在于:在所述质检设备内设置有盐雾试验设备和硬度检测设备,所述盐雾试验设备连接在钝化设备上,所述硬度检测设备连接在烘干设备上,盐雾试验设备分别与接收电路和发射电路相连接,盐雾试验设备分别与接收电路和发射电路相连接。8.根据权利要求6或7所述的高硬度合金制造紧固件的加工设备,其特征在于:在所述视频监测电路上设置有依次连接的CCD图像处理电路和CCD图像传感器,CCD图像处理电路连接中央处理器,且CCD图像传感器设置在质检设备、截断设备、称重设备、成型设备、滚丝设备、抛光设备、钝化设备、清洗设备及烘干设备的设置区域处。9.用权利要求5-8任一项所述的高硬度合金制造紧固件的加工设备制造紧固件的方法,其特征在于:所述加工设备制造紧固件的方法包括以下步骤:1)将待加工螺纹开槽自锁螺母类紧固件的图样信息、参数信息、主控制策略和对比控制策略通过人机交互界面录入到智能控制电路内,智能控制电路上所设置的中央处理器根据录入的信息指令通过D/A转换器和发射电路将信息指令转换成相应的控制信号分别加载到加工设备组和质检设备内,而后根据螺纹开槽自锁螺母类紧固件的加工工序利用加工设备组进行螺纹开槽自锁螺母类紧固件的加工,并利用质检设备进行螺纹开槽自锁螺母类紧固件的质检;2)加工设备组将各设备加工信息通过A/D转换器和接收电路实时反馈回智能控制电路的中央处理器内,与预制录入的图样信息或参数信息进行对比,而后根据对比结果调用相应的对比控制策略到...

【专利技术属性】
技术研发人员:张耀辉
申请(专利权)人:贵阳白云中航紧固件有限公司
类型:发明
国别省市:贵州,52

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1