一种高强度耐用滚压外螺纹零件的后处理方法与流程

文档序号:19191481发布日期:2019-11-20 02:13

本发明主要涉及机械零件加工技术领域,尤其涉及一种高强度耐用滚压外螺纹零件的后处理方法。



背景技术:

螺纹是在圆柱或圆锥母体表面上制出的螺旋线形的、具有特定截面的连续凸起部分;螺纹按其母体形状分为圆柱螺纹和圆锥螺纹;按其在母体所处位置分为外螺纹、内螺纹;按其截面形状(牙型)分为三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹及其他特殊形状螺纹;在螺纹的制备过程中通常会使用模具法、滚压法、搓丝法、滚丝法、切削法、螺纹铣削法、螺纹磨削法、螺纹研磨法、攻丝和套丝法及车削法;其中滚压法是用成形滚压模具使工件产生变形以获得螺纹的加工方法,适用于大批量生产标准紧固件和其它螺纹联接件的外螺纹,并且滚压法制备的螺纹表面粗糙度小,而且精度较高,能够用于精密仪器,但是滚压螺纹要求工件材料的硬度不超过hrc40,硬度较高会给滚压螺纹的制备造成很大的困难,但是硬度较低会使零件在使用一段时间后螺纹磨损,缩短零件的使用寿命,因此需要在滚压螺纹零件制成后进行后处理以提高零件的强度和耐用性。

现有专利文件cn1718992公开了一种不锈钢油管接箍内螺纹表面处理方法,具体公开了先对不锈钢油管的内螺纹进行预处理,然后再进行氮化处理、清洗、盐酸活化及磷化,通常都是用作金属涂膜的前处理方法,能够提高金属与涂膜层的结合能力,专利文件中通过多种处理方法是为了提高内螺纹的抗粘扣能力,对金属的强度增强效果不太理想。



技术实现要素:

为了弥补已有技术的缺陷,本发明的目的是提供一种高强度耐用滚压外螺纹零件的后处理方法。

一种高强度耐用滚压外螺纹零件的后处理方法,包括以下步骤:

(1)清理:将成型的滚压外螺纹零件置于碳酸氢钠溶液中进行超声清洗,再用清水冲洗干净,于70~80℃的烘箱中进行干燥,能够去除零件表面的污渍,提高零件的后处理效果,得清理件;

(2)加热:将清理件置于加热炉中,以3~4℃/min的速度加热至340~380℃,保温50~60min,继续加热至660~710℃,保温60~90min,使零件内外温度一致,以4~5℃/min的速度降温至470~490℃,保温30~40min,自然降至室温,通过阶段性加热和降温能够降低零件的晶格粒径,提高零件的致密度,增加零件的硬度和耐磨性,得加热件;

(3)碳氮共渗:将加热件置于真空炉中,先以3~4℃/min的速度加热至840~880℃,保温50~60min,自然降温至530~550℃,通入二氧化碳,保温40~60min,自然降温至500~520℃,再同时通入二氧化碳和氨气,保持温度150~180min,使碳和氮渗入零件内部,对零件起到致密的保护效果,提高零件的硬度和耐腐蚀效果,避免使用过程中环境中的腐蚀性物质对螺纹造成腐蚀,延长螺纹的密封性和使用寿命,得碳氮共渗件;

(4)渗硫:待碳氮共渗件的温度降至280~300℃,通入硫化氢,保持温度120~150min,自然降至室温,使硫与铁进行结合,能够提高零件的耐磨性,避免螺纹在承受加大压力的状况下出现破损现象,延长螺纹的使用效果,得渗硫件;

(5)淬火:将渗硫件加热至870~930℃,保温20~30min,取出,置于淬火液中,自然降温至70~80℃,使淬火液与零件高温接触,不仅能使零件从奥氏体转变为马氏体,进一步减小晶格粒径,还能在零件表面形成致密的纳米保护层,增强零件的致密性和耐磨性,得淬火件;

(6)回火:将淬火件置于加热炉中,以3~4℃/min的速度加热至210~230℃,保温40~50min,再以2~3℃℃/min的速度加热至350~390℃,保温20~30min,消除零件因淬火快速降温而导致内部产生的细小裂纹,提高螺纹和零件的强度和耐用性,得回火件;

(7)覆膜:待回火件温度降至70~80℃,在表面涂油,厚度为10~15μm,保温15~20min,自然降至室温,能够隔离环境中的腐蚀性物质,延长螺纹零件的使用寿命,得高强度耐用滚压外螺纹零件。

所述步骤(1)的碳酸氢钠溶液,温度为40~45℃,质量百分浓度为2~3%。

所述步骤(3)的二氧化碳,二氧化碳的流量为4.8~5.2m3/h。

所述步骤(3)的氨气,氨气的流量为10~12m3/h。

所述步骤(4)的硫化氢,流量为4.1~4.3m3/h。

所述步骤(5)的淬火液,为含有磷酸的纳米二氧化钛分散液,将磷酸加入纳米二氧化钛分散液中,搅拌至完全溶解,使磷酸的浓度为13~15mg/l,纳米二氧化钛的粒径为10~15nm,浓度为20~25ppm。

所述高强度耐用滚压外螺纹零件的后处理方法制备得到的高强度耐用滚压外螺纹零件。

本发明的优点是:本发明提供的高强度耐用滚压外螺纹零件的后处理方法,本申请中将滚压外螺纹的金属零件进行后处理后得到的零件硬度高,耐磨性和耐腐蚀性强,在长期的使用过程中能够延缓螺纹磨损,起到较好的密封效果,能够广泛用于精密仪器,扩大滚压外螺纹零件的适用范围;先将成型后的滚压外螺纹零件进行碳酸氢钠溶液清洗和清水冲洗,能够去除零件表面的污渍,提高零件的后处理效果;清理后对零件进行加热,先加热至一定温度后进行保温,再继续进行加热和长时保温,使零件内外温度一致,再进行快速降温和保温,之后再进行自然降温,通过阶段性加热和降温能够降低零件的晶格粒径,提高零件的致密度,增加零件的硬度和耐磨性;加热后对零件进行先渗碳,然后进行碳氮共渗,使碳和氮渗入零件内部,对零件起到致密的保护效果,提高零件的硬度和耐腐蚀效果,避免使用过程中环境中的腐蚀性物质对螺纹造成腐蚀,延长螺纹的密封性和使用寿命;碳氮共渗后待零件降至一定温度再进行渗硫,使硫与铁进行结合,能够提高零件的耐磨性,避免螺纹在承受加大压力的状况下出现破损现象,延长螺纹的使用效果;渗硫后对零件进行淬火,使淬火液与零件高温接触,不仅能使零件从奥氏体转变为马氏体,进一步减小晶格粒径,还能在零件表面形成致密的纳米保护层,增强零件的致密性和耐磨性;然后再进行回火,消除零件因淬火快速降温而导致内部产生的细小裂纹,提高螺纹和零件的强度和耐用性;最后再零件表面进行涂油,能够隔离环境中的腐蚀性物质,延长螺纹零件的使用寿命。

具体实施方式

下面用具体实施例说明本发明。

实施例1

一种高强度耐用滚压外螺纹零件的后处理方法,包括以下步骤:

(1)清理:将成型的滚压外螺纹零件置于温度为40℃、质量百分浓度为2%的碳酸氢钠溶液中进行超声清洗,再用清水冲洗干净,于70℃的烘箱中进行干燥,能够去除零件表面的污渍,提高零件的后处理效果,得清理件;

(2)加热:将清理件置于加热炉中,以3℃/min的速度加热至340℃,保温50min,继续加热至660℃,保温60min,使零件内外温度一致,以4℃/min的速度降温至470℃,保温30min,自然降至室温,通过阶段性加热和降温能够降低零件的晶格粒径,提高零件的致密度,增加零件的硬度和耐磨性,得加热件;

(3)碳氮共渗:将加热件置于真空炉中,先以3℃/min的速度加热至840℃,保温50min,自然降温至530℃,通入二氧化碳,二氧化碳的流量为4.8m3/h,保温40min,自然降温至500℃,再同时通入二氧化碳和氨气,二氧化碳的流量为4.8m3/h,氨气的流量为10m3/h,保持温度150min,使碳和氮渗入零件内部,对零件起到致密的保护效果,提高零件的硬度和耐腐蚀效果,避免使用过程中环境中的腐蚀性物质对螺纹造成腐蚀,延长螺纹的密封性和使用寿命,得碳氮共渗件;

(4)渗硫:待碳氮共渗件的温度降至280℃,通入硫化氢,流量为4.1m3/h,保持温度120min,自然降至室温,使硫与铁进行结合,能够提高零件的耐磨性,避免螺纹在承受加大压力的状况下出现破损现象,延长螺纹的使用效果,得渗硫件;

(5)淬火:将渗硫件加热至870℃,保温20min,取出,置于淬火液中,所述的淬火液,为含有磷酸的纳米二氧化钛分散液,将磷酸加入纳米二氧化钛分散液中,搅拌至完全溶解,使磷酸的浓度为13mg/l,纳米二氧化钛的粒径为10nm,浓度为20ppm,自然降温至70℃,使淬火液与零件高温接触,不仅能使零件从奥氏体转变为马氏体,进一步减小晶格粒径,还能在零件表面形成致密的纳米保护层,增强零件的致密性和耐磨性,得淬火件;

(6)回火:将淬火件置于加热炉中,以3℃/min的速度加热至210℃,保温40min,再以2℃℃/min的速度加热至350℃,保温20min,消除零件因淬火快速降温而导致内部产生的细小裂纹,提高螺纹和零件的强度和耐用性,得回火件;

(7)覆膜:待回火件温度降至70℃,在表面涂油,厚度为10~15μm,保温15min,自然降至室温,能够隔离环境中的腐蚀性物质,延长螺纹零件的使用寿命,得高强度耐用滚压外螺纹零件。

实施例2

一种高强度耐用滚压外螺纹零件的后处理方法,包括以下步骤:

(1)清理:将成型的滚压外螺纹零件置于温度为43℃、质量百分浓度为2.5%的碳酸氢钠溶液中进行超声清洗,再用清水冲洗干净,于75℃的烘箱中进行干燥,能够去除零件表面的污渍,提高零件的后处理效果,得清理件;

(2)加热:将清理件置于加热炉中,以3.5℃/min的速度加热至360℃,保温55min,继续加热至680℃,保温75min,使零件内外温度一致,以4.5℃/min的速度降温至480℃,保温35min,自然降至室温,通过阶段性加热和降温能够降低零件的晶格粒径,提高零件的致密度,增加零件的硬度和耐磨性,得加热件;

(3)碳氮共渗:将加热件置于真空炉中,先以3.5℃/min的速度加热至860℃,保温55min,自然降温至540℃,通入二氧化碳,二氧化碳的流量为5m3/h,保温50min,自然降温至510℃,再同时通入二氧化碳和氨气,二氧化碳的流量为5m3/h,氨气的流量为11m3/h,保持温度165min,使碳和氮渗入零件内部,对零件起到致密的保护效果,提高零件的硬度和耐腐蚀效果,避免使用过程中环境中的腐蚀性物质对螺纹造成腐蚀,延长螺纹的密封性和使用寿命,得碳氮共渗件;

(4)渗硫:待碳氮共渗件的温度降至290℃,通入硫化氢,流量为4.2m3/h,保持温度130min,自然降至室温,使硫与铁进行结合,能够提高零件的耐磨性,避免螺纹在承受加大压力的状况下出现破损现象,延长螺纹的使用效果,得渗硫件;

(5)淬火:将渗硫件加热至900℃,保温25min,取出,置于淬火液中,所述的淬火液,为含有磷酸的纳米二氧化钛分散液,将磷酸加入纳米二氧化钛分散液中,搅拌至完全溶解,使磷酸的浓度为14mg/l,纳米二氧化钛的粒径为13nm,浓度为23ppm,自然降温至75℃,使淬火液与零件高温接触,不仅能使零件从奥氏体转变为马氏体,进一步减小晶格粒径,还能在零件表面形成致密的纳米保护层,增强零件的致密性和耐磨性,得淬火件;

(6)回火:将淬火件置于加热炉中,以3.5℃/min的速度加热至220℃,保温45min,再以2.5℃℃/min的速度加热至370℃,保温25min,消除零件因淬火快速降温而导致内部产生的细小裂纹,提高螺纹和零件的强度和耐用性,得回火件;

(7)覆膜:待回火件温度降至75℃,在表面涂油,厚度为10~15μm,保温18min,自然降至室温,能够隔离环境中的腐蚀性物质,延长螺纹零件的使用寿命,得高强度耐用滚压外螺纹零件。

实施例3

一种高强度耐用滚压外螺纹零件的后处理方法,包括以下步骤:

(1)清理:将成型的滚压外螺纹零件置于温度为45℃、质量百分浓度为3%的碳酸氢钠溶液中进行超声清洗,再用清水冲洗干净,于80℃的烘箱中进行干燥,能够去除零件表面的污渍,提高零件的后处理效果,得清理件;

(2)加热:将清理件置于加热炉中,以4℃/min的速度加热至380℃,保温60min,继续加热至710℃,保温90min,使零件内外温度一致,以5℃/min的速度降温至490℃,保温40min,自然降至室温,通过阶段性加热和降温能够降低零件的晶格粒径,提高零件的致密度,增加零件的硬度和耐磨性,得加热件;

(3)碳氮共渗:将加热件置于真空炉中,先以4℃/min的速度加热至880℃,保温60min,自然降温至550℃,通入二氧化碳,二氧化碳的流量为5.2m3/h,保温60min,自然降温至520℃,再同时通入二氧化碳和氨气,二氧化碳的流量为5.2m3/h,氨气的流量为12m3/h,保持温度180min,使碳和氮渗入零件内部,对零件起到致密的保护效果,提高零件的硬度和耐腐蚀效果,避免使用过程中环境中的腐蚀性物质对螺纹造成腐蚀,延长螺纹的密封性和使用寿命,得碳氮共渗件;

(4)渗硫:待碳氮共渗件的温度降至300℃,通入硫化氢,流量为4.3m3/h,保持温度150min,自然降至室温,使硫与铁进行结合,能够提高零件的耐磨性,避免螺纹在承受加大压力的状况下出现破损现象,延长螺纹的使用效果,得渗硫件;

(5)淬火:将渗硫件加热至930℃,保温30min,取出,置于淬火液中,所述的淬火液,为含有磷酸的纳米二氧化钛分散液,将磷酸加入纳米二氧化钛分散液中,搅拌至完全溶解,使磷酸的浓度为15mg/l,纳米二氧化钛的粒径为15nm,浓度为5ppm,自然降温至80℃,使淬火液与零件高温接触,不仅能使零件从奥氏体转变为马氏体,进一步减小晶格粒径,还能在零件表面形成致密的纳米保护层,增强零件的致密性和耐磨性,得淬火件;

(6)回火:将淬火件置于加热炉中,以4℃/min的速度加热至230℃,保温50min,再以3℃℃/min的速度加热至390℃,保温30min,消除零件因淬火快速降温而导致内部产生的细小裂纹,提高螺纹和零件的强度和耐用性,得回火件;

(7)覆膜:待回火件温度降至80℃,在表面涂油,厚度为10~15μm,保温20min,自然降至室温,能够隔离环境中的腐蚀性物质,延长螺纹零件的使用寿命,得高强度耐用滚压外螺纹零件。

对比例1

去除步骤(2)中的继续加热阶段,相应延长第一次加热的保温时间,其余方法,同实施例1。

对比例2

去除步骤(3)中的通入二氧化碳,直接将二氧化碳和氨气同时通入,其余方法,同实施例1。

对比例3

步骤(4)中的硫化氢的流量为6.3m3/h,其余方法,同实施例1。

对比例4

去除步骤(5)中的淬火液中的磷酸,其余方法,同实施例1。

对比例5

现有专利文件cn1718992公开了一种不锈钢油管接箍内螺纹表面处理方法。

实施例和对比例螺纹零件的性能参数:

分别选择实施例和对比例1~5的螺纹零件,按照gb/t228-2010检测各组螺纹零件的硬度hrc和抗拉强度rm(n/mm2);选择2件用于表面检测,记录粗糙度(μm)和耐磨性(mm3);在常温常压下,各组分别选择2件置于6mol/l的nacl水溶液,选择2件置于6mol/l的hcl水溶液,选择2件置于6mol/l的naoh水溶液中,观察各组螺纹零件出现腐蚀的时间(d),实施例和对比例转向轴的性能参数见表1。

表1:实施例和对比例转向轴的性能参数

从表1的结果表明,实施例的高强度耐用滚压外螺纹零件,硬度和抗拉强度高,粗糙度明显较对比例小,摩擦后的体积损失量明显较对比例小,耐酸、碱、盐的性能明显较对比例强,说明本发明提供的高强度耐用滚压外螺纹零件具有较高的实用性。

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