高硬度合金及制备方法、其制造紧固件的加工设备及方法与流程

文档序号:12698311阅读:142来源:国知局

本发明涉及合金技术、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。



背景技术:

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,于是就发明了自锁螺母。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。



技术实现要素:

本发明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。

本发明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发明,所述高硬度合金采用含下述质量份的原材料制备而成:

余量为Al。

如高硬度合金的制备方法,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。

进一步的为更好地实现本发明所述的高硬度合金制备方法,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。

用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,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。

进一步的为更好地实现本发明所述的高硬度合金制造紧固件的加工设备,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。

进一步的为更好地实现本发明所述的高硬度合金制造紧固件的加工设备,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。

进一步的为更好地实现本发明所述的高硬度合金制造紧固件的加工设备,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。

用高硬度合金制造紧固件的加工设备制造紧固件的方法,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加工设备组内相应的加工设备中进行参数调整及控制,让前一加工工序加工的产品符合预制的图样信息和参数信息后才输送至后一加工工序内继续加工,不符合的产品将被剔除重新加工;

3)钝化处理后将螺母件输送至盐雾试验设备中进行盐雾试验,在进行盐雾试验时,智能控制电路将下发盐雾试验测试参数数据到盐雾试验设备内,盐雾试验设备将根据盐雾试验测试参数数据抽样10~20%对钝化后螺母件进行盐雾试验,抽样产品中满足98~100%的产品符合盐雾试验参数数据时则不追加抽样率;反之则增加抽样率至25%,且当增加抽样率后抽样产品满足97%以上产品符合盐雾试验参数数据时,则该批次产品不在进行抽样盐雾试验,并剔除抽样中残次品,将抽样合格产品和该批次为抽样产品输送至下一工序继续加工;盐雾试验数据结果将被输送至中央处理器内并采用图表、文本信息相结合的方式保存在数据存储器内;

4)经过清洗设备清洗,而后利用烘干设备烘干后的螺母件将按照2~3%抽样率标准进行硬度检测,当抽样合格率为99~99.9%则抛出不合格产品后,整批次产品为全部可投放市场产品;当抽样合格率小于99%时,加大抽样量检测至5%,并当抽样合格率为97~99%时,则抛出不合格产品后,整批次产品为全部可投放市场产品;抽样合格产品和为抽样产品将被涂敷防锈油后得到能够投放市场的所述螺纹开槽自锁螺母类紧固件;

5)在进行螺纹开槽自锁螺母类紧固件每一道加工工序时,视频监测电路对加工设备组及质检设备工作状态图像数据进行实时采集,并反馈到智能控制电路内。

进一步的为更好地实现本发明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,所述步骤1)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包括以下具体加工工序:

1.1)截断设备接收到智能控制电路所发出的控制信号后,将高硬度合金按照图样信息和参数信息截断加工成螺母胚料;在加工时,加工的实时信息将被反馈回智能控制电路内,同预制信息进行对比,当对比存在数据出入时,将调用对比控制策略进行截断设备的加工控制;

1.2)称重设备接收到智能控制电路所发出的控制信号后,从截断设备输出的螺母胚料将被称重设备进行称重,并通过称重设备进行称重数据统计,当某个螺母胚料的称重数据超过或低于参数信息中所设定的基础重量0.05%的时候,该螺母胚料将被剔除,反之则被输送至下一工序加工设备中进行加工;在加工时,加工的实时信息将被反馈回智能控制电路内,同预制信息进行对比,当对比存在数据出入时,将调用对比控制策略进行称重设备的控制及数据采集处理;

1.3)成型设备接收到智能控制电路所发出的控制信号后,将进行成型加工,在成型加工时,成型设备将称重合格的螺母胚料进行成型加工,加工成含内通孔、外落方且锁紧段开槽的螺母初胚;在加工时,加工的实时信息将被反馈回智能控制电路内,同预制信息进行对比,当对比存在数据出入时,将调用对比控制策略进行成型设备的加工控制和数据采集;

1.4)滚丝设备接收到智能控制电路所发出的控制信号后,将进行滚丝加工,在滚丝加工时,滚丝设备对螺母初胚的外落方及锁紧段进行内孔滚丝,形成内螺纹,得到螺母半成品;在加工时,加工的实时信息将被反馈回智能控制电路内,同预制信息进行对比,当对比存在数据出入时,将调用对比控制策略进行滚丝设备的加工控制;

1.5)抛光设备接收到智能控制电路所发出的控制信号后,将进行抛光加工,在抛光加工时,所述抛光设备,将螺母半成品的丝口部位及外落方部位进行抛光处理:将螺纹段上的翅屑抛光,并在外落方的上下部的落方面之间形成圆弧,且落方面的面与面之间的愣边圆弧处理;在加工时,加工的实时信息将被反馈回智能控制电路内,同预制信息进行对比,当对比存在数据出入时,将调用对比控制策略进行抛光设备的加工控制;

1.6)钝化设备接收到智能控制电路所发出的控制信号后,将进行钝化处理加工,在钝化处理加工时,所述钝化设备,利用钝化剂在经过抛光处理后的螺母半成品上形成一层钝化膜,所述钝化膜厚度为0.001~0.01mm;在加工时,加工的实时信息将被反馈回智能控制电路内,同预制信息进行对比,当对比存在数据出入时,将调用对比控制策略进行钝化设备的加工控制;

1.7)清洗设备接收到智能控制电路所发出的控制信号后,将对钝化处理后经过盐雾试验后可以进行下一工序加工的螺母半成品进行清洗加工,在清洗处理工艺时,所述清洗设备,将经过步骤1.6)后的螺母件在化学清洗剂作用下进行清洗,去除螺母半成品表面的污渍;在加工时,加工的实时信息将被反馈回智能控制电路内,同预制信息进行对比,当对比存在数据出入时,将调用对比控制策略进行清洗设备的加工控制;

1.8)烘干设备接收到智能控制电路所发出的控制信号后,将对经过步骤1.7)后的螺母半成品进行烘干处理加工,在烘干处理加工时,所述烘干设备,将经过清洗后的螺母件在60~120℃条件下进行烘干,而后在80~90℃条件下涂敷防锈油,而后保温20~30s,后冷却至室温,得所述螺纹开槽自锁螺母类紧固件成品;在加工时,加工的实时信息将被反馈回智能控制电路内,同预制信息进行对比,当对比存在数据出入时,将调用对比控制策略进行烘干设备的加工控制。

本发明与现有技术相比,具有以下优点及有益效果:

(1)本发明所提供的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。

(2)本发明所提供的高硬度合金,具有相变稳定性好,定型后无形变,使用广,耐高低温性能强等特性,尤其适用于航天器材、零部件的加工及应用。

(3)本发明所提供的高硬度合金的制备方法采用将原材料分两次分别加载,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。

(4)本发明在原材料加载之前就将原材料分成含Ti粉、Mg粉、Ta粉及Cr粉的前置混合料和含Cu粉、Fe粉、V粉、Mo粉及Al粉的后置混合料,并分别在不同转速条件下的球磨机内进行球磨混合,使得两种配料更加细腻均匀,为后期熔炼提供基础保障。

(5)本发明在进行高硬度合金的原材料焙烧、熔炼、降温处理等加工时,采用多种温度参数(加工时间参数)控制,使得合金中的原材料配合度更佳,合成所得的高硬度合金相变稳定性更佳,不会出现相变失衡的情况,为后期制作各种结构件提供质量保障。

(6)本发明在制合金精胚时,采用真空炉结合惰性气体进行改性,使得所得高硬度合金产品的韧性更佳、强度和硬度更高;并且采用保温墩拔进行成型处理,有效保障高硬度合金成型结构的整体使用性能以及硬度、强度和韧性。

(7)本发明所提供的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。

(8)本发明所提供的用高硬度合金制造紧固件的加工设备结合CCD图像处理技术、人工交互技术、存储器技术、数字电路/模拟电路技术智能检测技术共同构建智能控制电路,从而实现智能化、自动化的对各生产工艺环节进行管理控制,使得生产所得的紧固件质量得到有效的保障。

(9)本发明所提供的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。

(10)本发明所提供的高硬度合金制造紧固件的加工设备制造紧固件的方法利用智能监测技术、CCD图像检测技术,使得每一个工艺环节都能够严格按照预制的图像信息、参数信息进行生产控制,避免由于两者不对应而使得残次品率增高,并且当出现加工参数信息有出入时,又将调用对比控制策略进行控制,以期智能化、自动化的进行紧固件生产加工,得到符合质量要求的产成品。

附图说明

图1为本发明所述高硬度合金制造紧固件的加工设备结构图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明,但本发明的实施方式不限于此。

实施例1:

本发明提出了高硬度合金,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:所述高硬度合金包括下述质量份的原料:

余量为Al。

实施例2:

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化,进一步的为更好地实现本发明,所述高硬度合金采用含下述质量份的原材料制备而成:

余量为Al。

实施例3:

如高硬度合金的制备方法,采用将原材料分两次分别加载,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;优选的取Ti粉15质量份,Cu粉2.8质量份,Mg粉3.2质量份,Ta粉0.5质量份,Cr粉10质量份,Mo粉2.5质量份,Fe粉1质量份,V粉8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;优选的将Ti粉、Mg粉、Ta粉及Cr粉在1000~1200r/min的球磨机中混合均匀,进一步的优选方案为将Ti粉、Mg粉、Ta粉及Cr粉在800r/min或900r/min或1000r/min或1050r/min或1100r/min或1200r/min或1300r/min或1500r/min的球磨机中混合均匀得前置混合料;优选的,将Cu粉、Fe粉、V粉、Mo粉及Al粉在1000~1500r/min的球磨机中混合均匀,进一步的优选方案为将Cu粉、Fe粉、V粉、Mo粉及Al粉在800r/min或900r/min或1100r/min或1200r/min或1300r/min或1500r/min或1600r/min或1800r/min的球磨机中混合均匀得到后置混合料;

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;优选的,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或800或900℃,在该温度下熔炼0.5h或40min或1h;而后加入后置混合料升温至900或950或990℃,持续加热2或2.5或3或3.5或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;优选的,经步骤3)后,将熔炼炉内温升至1000或1050或1100℃,在该温度下熔炼2或2.5或3h,进一步优选的,经步骤3)后将熔炼炉内温升至1200或1250或1300,在该温度下熔炼0.5h或40min或50min或1h;更进一步优选的,经步骤3)后将熔炼炉内温升至1350或1400或1500或1550℃,在该温度下熔炼10或15或20或25或30min;

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;优选的在780℃保温10.5min,在800℃保温5.5min,在828℃保温3min,在840℃保温5min,在880℃保温6min,在900℃保温4min;优选的,在600℃保温15min,在580℃保温20min,在550℃保温30min,在525℃保温25min,在500s℃保温15min;优选的,在300℃保温2min,在250℃保温1min,在225℃保温1min,在200℃保温2.5min,得到合金初胚;

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;优选的,将合金初胚置于真空炉内,在真空度为10-5KPa条件下再以10或10.5或或11或11.5或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或1.3或1.4或1.5L/min,保温1.5h,再以6或6.5或7或7.5或7.8或8℃/min的速度冷却至80或90或95或100或110或115或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。优选的将合金精胚放入电阻炉内加热至700℃保温20min,720℃保温20min,750℃保温10min,780℃保温15min,800℃保温20min,多次墩拔(在各保温节点内分别墩拔2、4、5、5、3次)后得到高硬度合金;

实施例4:

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化,进一步的为更好地实现本发明所述的高硬度合金制备方法,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。

实施例5:

本实施例所在实施例3或4的基础上进一步优化,高硬度合金制备方法,包括以下步骤:

1)配料:取Ti粉8质量份,Cu粉2质量份,Mg粉3质量份,Ta粉0.3质量份,Cr粉11质量份,Mo粉2.2质量份,Fe粉0.9质量份,V粉10质量份,余量为Al粉;

2)混合:将Ti粉、Mg粉、Ta粉及Cr粉在880r/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1200r/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780℃,在该温度下熔炼55min;而后加入后置混合料升温至990℃,持续加热3h;

4)高温熔炼:经步骤3)后,将熔炼炉内温升至1205℃,在该温度下熔炼45min;

5)降温处理:经高温熔炼后将炉温降低至780℃保温10.5min,800℃保温5.5min,820℃保温2min,850℃保温3min,880℃保温5min,900℃保温4min,而后再次将炉温降低至600℃保温15min,580℃保温15min,550℃保温35min,525℃保温20min,500s℃保温22min,而后将炉温将至300℃保温2min,250℃保温1.5min,225℃保温1min,200℃保温2min,得到合金初胚;

6)制合金精胚:将合金初胚置于真空炉内,在真空度为10-5KPa条件下以10℃/min的速度加热至850℃,保温5min,而后在真空炉内通入氮和氦的混合气体,通入混合气体的流量为1.3L/min,保温1.5h,再以6.5℃/min的速度冷却至80℃,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780℃,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。优选的将合金精胚放入电阻炉内加热至710℃保温30min,740℃保温15min,760℃保温8min,790℃保温12min,800℃保温15min,而后在710、740、760、790、800℃条件下分别墩拔2、3、4、2、2次后,得到高硬度合金。

实施例6:

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,用于将高硬度合金加工成螺纹开槽自锁螺母类紧固件,如图1所示,特别采用下述设置结构:设置有用于对整个加工设备组和质检设备进行管理控制的智能控制电路,用于将高硬度合金加工成螺纹开槽自锁螺母类紧固件的加工设备组及用于在进行螺纹开槽自锁螺母类紧固件加工时进行质量检测、调理等处理的质检设备,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用于对加工设备组及质检设备工作状态、其区域内工作人员的操作情况实时监控及数据采集的视频监测电路,用于实现视频信号处理、采集的加工数据信号处理及各种控制策略运算处理的控制电路;用于将控制电路所下发的控制指令转换为各加工设备或质检设备所能够接收并执行指令,同时能够将各加工设备或质检设备运行时的实时数据并需要上传到控制电路内的数据转换为控制电路所能够处理的数据的信号收发电路,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。

在设置使用时,所述截断设备,接收到来之控制电路内的螺母胚料加工数据(蕴含在图样信息和参数信息内)后,将高硬度合金截断加工成螺母胚料;所述称重设备,对每一个螺母胚料进行称重,并进行统计,超过或低于基础重量(蕴含在图样信息和参数信息内)0.05%的螺母胚料将被剔除;所述成型设备根据图样信息和参数信息将螺母胚料进行成型加工,形成含内通孔、外落方且锁紧段开槽的螺母初胚;所述滚丝设备对螺母初胚的外落方及锁紧段进行内孔滚丝,形成内螺纹,滚丝的具体数据信息皆蕴含在图样信息和参数信息之内;所述抛光设备,将经过滚丝处理后的螺母初胚的丝口部位及外落方部位进行抛光处理;所述钝化设备,利用钝化剂在经过抛光处理后的螺母初胚上形成一层钝化膜;所述清洗设备,将经过钝化设备处理后的螺母件在化学清洗剂作用下进行清洗;所述烘干设备,将经过清洗后的螺母件在60~120℃条件下进行烘干,而后在80~90℃条件下涂敷防锈油,而后保温20~30s,后冷却至室温,得所述螺纹开槽自锁螺母类紧固件成品;所述盐雾试验设备,将经过钝化处理后的螺母件采用盐雾试验法进行耐蚀检测,检测合格的产品就将被送入清洗设备内进行清洗,不合格者将再次在钝化设备内进行钝化处理;所述硬度检测设备,按照2~3%抽样率标准对未涂敷防锈油的螺母件进行硬度检测,当抽样合格率为99~99.9%则抛出不合格产品后,整批次产品为全部可投放市场产品;当抽样合格率小于99%时,加大抽样量检测至5%,并当抽样合格率为97~99%时,则抛出不合格产品后,整批次产品为全部可投放市场产品。

实施例7:

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化,如图1所示,进一步的为更好地实现本发明所述的高硬度合金制造紧固件的加工设备,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。

所述中央处理器,作为整个高硬度合金制造紧固件的加工设备的控制核心,优选采用Xilinx公司45nm工艺超低功耗的FPGA处理器,其功能作用表现在对图样信息、参数信息、主控制策略对比控制策略等进行处理,并以此下方相应控制指令到相应的加工设备和质检设备上进行管理控制,同时下方采集指令到各加工设备和质检设备上进行主动信息采集,壹被动接收各加工设备和质检设备所传输上来的实时数据信息,工作时,结合数据存储器、程序存储器及信号收发电路进行数据处理;

所述人机交互界面,实现人与机器之间的通话,方便操作者进行整个高硬度合金制造紧固件的加工设备的管理控制,操作者可以通过其进行各种信息的录入,以及进行人工干扰整个高硬度合金制造紧固件的加工设备的运行;

所述接口电路,技术人员可以通过其对高硬度合金制造紧固件的加工设备进行参数调试,使其运行更加稳定;

所述程序存储器,用于储存中央处理器运行程序,使得控制电路的性能更加稳定,不会出现由于运行不稳定而宕机的情况发生;

所述数据存储器,用于储存诸如图样信息、参数信息、主控制策略、对比控制策略、各加工设备的运行加工数据、采集数据等信息,同程序分别储存,能够进一步的提高控制电路的运行性能和运行速度;

所述显示电路,实时的大屏显示各加工设备或质检设备所采集的实时数据信息,使得多技术人员能够同时知晓每一个工艺节点是否安全可靠的运行,优选的,可以将其设置在后台技术人员集中工作区域处,亦可同时在每一种加工设备及质检设备所设立的区域内,方便该区域内的技术员及时知晓别的工艺节点是否安全可靠的运行;

所述D/A转换器,将中央处理器所下发到加工设备组和质检设备内的数据信息由数字信号转换为模拟信号而后通过发射电路进行调制、放大等处理后传输到相应的加工设备组或质检设备上,使其按照所接收到的信息指令工作;

所述A/D转换器,将由接收电路接收到的加工设备组或质检设备的数据信号由模拟信号转换为能够被中央处理器处理的数字信号后,传输至中央处理器中进行后续处理。

实施例8:

本实施例是在所述6或7的基础上进一步优化,如图1所示,进一步的为更好地实现本发明所述的高硬度合金制造紧固件的加工设备,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;所述盐雾试验设备,能够对经过钝化处理后的螺母件进行盐雾试验,检测其耐蚀性能;所述硬度检测设备,能够对经过清洗后烘干处理的螺母件进行硬度检测,两种质检设备检测的数据豆浆被传输至控制电路内,以便进行对比分析等处理。

实施例9:

本实施例是在实施例6-8任一实施例的基础上进一步优化,如图1所示,进一步的为更好地实现本发明所述的高硬度合金制造紧固件的加工设备,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;所述CCD图像传感器能够对质检设备、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运行状态,及区域内工作人员工作状态和区域内环境状况进行采集;所述CCD图像处理电路,将CCD图像传感器所收集的图像信息进一步处理为能够被中央处理器所处理的数据信号。

实施例10:

本实施例是在实施例6-9任一实施例的基础上进一步优化,如图1所示,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,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加工设备组内相应的加工设备中进行参数调整及控制,让前一加工工序加工的产品符合预制的图样信息和参数信息后才输送至后一加工工序内继续加工,不符合的产品将被剔除重新加工;

3)钝化处理后将螺母件输送至盐雾试验设备中进行盐雾试验,在进行盐雾试验时,智能控制电路将下发盐雾试验测试参数数据到盐雾试验设备内,盐雾试验设备将根据盐雾试验测试参数数据抽样10~20%对钝化后螺母件进行盐雾试验,抽样产品中满足98~100%的产品符合盐雾试验参数数据时则不追加抽样率;反之则增加抽样率至25%,且当增加抽样率后抽样产品满足97%以上产品符合盐雾试验参数数据时,则该批次产品不在进行抽样盐雾试验,并剔除抽样中残次品,将抽样合格产品和该批次为抽样产品输送至下一工序继续加工;盐雾试验数据结果将被输送至中央处理器内并采用图表、文本信息相结合的方式保存在数据存储器内;

4)经过清洗设备清洗,而后利用烘干设备烘干后的螺母件将按照2~3%抽样率标准进行硬度检测,当抽样合格率为99~99.9%则抛出不合格产品后,整批次产品为全部可投放市场产品;当抽样合格率小于99%时,加大抽样量检测至5%,并当抽样合格率为97~99%时,则抛出不合格产品后,整批次产品为全部可投放市场产品;抽样合格产品和为抽样产品将被涂敷防锈油后得到能够投放市场的所述螺纹开槽自锁螺母类紧固件;

5)在进行螺纹开槽自锁螺母类紧固件每一道加工工序时,视频监测电路对加工设备组及质检设备工作状态图像数据进行实时采集,并反馈到智能控制电路内。

实施例11:

本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化,如图1所示,进一步的为更好地实现本发明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,所述步骤1)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包括以下具体加工工序:

1.1)截断设备接收到智能控制电路所发出的控制信号后,将高硬度合金按照图样信息和参数信息截断加工成螺母胚料;在加工时,加工的实时信息将被反馈回智能控制电路内,同预制信息进行对比,当对比存在数据出入时,将调用对比控制策略进行截断设备的加工控制;

1.2)称重设备接收到智能控制电路所发出的控制信号后,从截断设备输出的螺母胚料将被称重设备进行称重,并通过称重设备进行称重数据统计,当某个螺母胚料的称重数据超过或低于参数信息中所设定的基础重量0.05%的时候,该螺母胚料将被剔除,反之则被输送至下一工序加工设备中进行加工;在加工时,加工的实时信息将被反馈回智能控制电路内,同预制信息进行对比,当对比存在数据出入时,将调用对比控制策略进行称重设备的控制及数据采集处理;

1.3)成型设备接收到智能控制电路所发出的控制信号后,将进行成型加工,在成型加工时,成型设备将称重合格的螺母胚料进行成型加工,加工成含内通孔、外落方且锁紧段开槽的螺母初胚;在加工时,加工的实时信息将被反馈回智能控制电路内,同预制信息进行对比,当对比存在数据出入时,将调用对比控制策略进行成型设备的加工控制和数据采集;

1.4)滚丝设备接收到智能控制电路所发出的控制信号后,将进行滚丝加工,在滚丝加工时,滚丝设备对螺母初胚的外落方及锁紧段进行内孔滚丝,形成内螺纹,得到螺母半成品;在加工时,加工的实时信息将被反馈回智能控制电路内,同预制信息进行对比,当对比存在数据出入时,将调用对比控制策略进行滚丝设备的加工控制;

1.5)抛光设备接收到智能控制电路所发出的控制信号后,将进行抛光加工,在抛光加工时,所述抛光设备,将螺母半成品的丝口部位及外落方部位进行抛光处理:将螺纹段上的翅屑抛光,并在外落方的上下部的落方面之间形成圆弧,且落方面的面与面之间的愣边圆弧处理;在加工时,加工的实时信息将被反馈回智能控制电路内,同预制信息进行对比,当对比存在数据出入时,将调用对比控制策略进行抛光设备的加工控制;

1.6)钝化设备接收到智能控制电路所发出的控制信号后,将进行钝化处理加工,在钝化处理加工时,所述钝化设备,利用钝化剂在经过抛光处理后的螺母半成品上形成一层钝化膜,所述钝化膜厚度为0.001~0.01mm;在加工时,加工的实时信息将被反馈回智能控制电路内,同预制信息进行对比,当对比存在数据出入时,将调用对比控制策略进行钝化设备的加工控制;

1.7)清洗设备接收到智能控制电路所发出的控制信号后,将对钝化处理后经过盐雾试验后可以进行下一工序加工的螺母半成品进行清洗加工,在清洗处理工艺时,所述清洗设备,将经过步骤1.6)后的螺母件在化学清洗剂作用下进行清洗,去除螺母半成品表面的污渍;在加工时,加工的实时信息将被反馈回智能控制电路内,同预制信息进行对比,当对比存在数据出入时,将调用对比控制策略进行清洗设备的加工控制;

1.8)烘干设备接收到智能控制电路所发出的控制信号后,将对经过步骤1.7)后的螺母半成品进行烘干处理加工,在烘干处理加工时,所述烘干设备,将经过清洗后的螺母件在60~120℃条件下进行烘干,而后在80~90℃条件下涂敷防锈油,而后保温20~30s,后冷却至室温,得所述螺纹开槽自锁螺母类紧固件成品;在加工时,加工的实时信息将被反馈回智能控制电路内,同预制信息进行对比,当对比存在数据出入时,将调用对比控制策略进行烘干设备的加工控制。

以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明做任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化,均落入本发明的保护范围之内。

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