孔亦无任何损伤。
【附图说明】
[0044] 图1是本发明的螺栓结构示意图；
[0045] 图2是本发明螺栓螺纹牙形示意图；
[0046] 图3是保护螺栓与螺孔的公差配合示意图。图中：G、H为螺孔差带；e、f、g、h均为 保护螺栓的公差带。
[0047] 图4是螺孔加工完成后的状态示意图；
[0048] 图5是热处理前保护螺栓装入螺孔的状态示意图；
[0049] 图6是热处理后拆掉保护螺栓后螺孔的状态示意图；
[0050]图7是本发明的流程图。图中：
[0051] 1.基本牙形；2.实际牙形。
【具体实施方式】
[0052] 本实施例是一种通过不锈钢螺栓在热处理中保护螺孔的方法。所述热处理工件的 材质为碳钢或合金钢。
[0053] 所述的不锈钢螺栓根据所保护的螺孔的尺寸选用。本实施例中，选用六方头螺栓 用于保护M8的螺孔。
[0054] 本实施例的具体过程是：
[0055] 步骤1，螺栓材料的选择。在选择螺栓的材料时，须考虑以下三个方面：材料的线 膨胀系数、材料合金元素的亲和力和材料的热处理性能。
[0056] 材料的线膨胀系数。所选用螺栓材料的线膨胀系数多零件的线膨胀系数。
[0057] 本实施例中，碳钢和合金钢的线膨胀系数常温下为10X10 6~11X10 6/°C。 碳钢和合金钢在900°C时的线膨胀系数为13X10 6~14X10 6/°C。不锈钢常温下 为16X106/°C~16.5X106/°C，该不锈钢在900°C时的线膨胀系数为18X106/°C~ 19X10 6/°C。在常温或高温下，不锈钢的线膨胀系数都大于碳钢或合金钢，且两者之间的差 值在5X10 6/°C，故采用不锈钢作为螺栓制造材料。
[0058] 材料合金元素的亲和力。所使用螺栓的材质与热处理工件材质需不同，即不能选 用与工件相同材质的螺栓用于热处理工件螺孔的保护。对于碳钢或合金钢的热处理工件， 选用的lCrl8Ni9Ti不锈钢作为螺栓的材质。
[0059] 材料热的处理性能。选择在经过热处理后不易出现裂纹以及发生变脆现象的材质 制作螺栓材料。根据试验结果，确定选用lCrlSNi不锈钢作为保护螺栓的材质。
[0060] 步骤2,确定保护螺栓的结构
[0061 ] 本实施例中的保护螺栓是对现有技术的螺栓在结构上进行改进后得到的。
[0062] 所述的对现有技术的改进包括对螺栓螺纹根部的改进、螺栓六方头根部的改进和 螺栓顶端的改进。如图2所示：
[0063] 所述螺栓的实际牙形2是螺栓螺纹在基本牙形1的基础上在根部圆角处进行改进 得到的。通过公式确定螺栓螺纹根部圆角的高度C:
[0064]Cnax=H/4-Rnin{l-cos[π/3-arcos(1-Td2/4XRnin)]}+Td2/2
[0065] Cnin= 0. 125P=H/7
[0066] 公式中：P为螺纹螺距。H为基本牙形高度。Td2为外螺纹中径公差。R为螺栓螺纹 根部圆角的半径。cmax为高度最大值。cmin为高度最小值。
[0067] 将得到的C_计算结果减0. 03mm，为改进后的螺栓螺纹根部实际高度。改进后的 螺栓螺纹根部实际高度值不得小于C_。
[0068] 为了保证牙底的配合间隙，将得到的C_计算结果减0. 03mm，为改进后的螺栓螺 纹根部实际高度，改进后的螺栓螺纹根部实际高度值不得小于C_。
[0069] 保护螺栓六方头根部的改进。为减少现有技术中螺栓根部产生应力集中，使螺栓 出现螺纹和拆卸时断裂，本发明中，保护螺栓根部圆角半径r= 2~5mm。本实施例中，所述 保护螺栓根部圆角半径r为3mm。
[0070] 所述螺栓顶端的改进。在螺栓头部保留一部分光杆。所述螺栓顶端光杆段的长度 L= 3~5mm。本实施例中所述螺栓顶端光杆段的长度L= 4mm。
[0071] 步骤3,确定螺栓与螺孔的配合要求。
[0072] 用螺栓保护螺孔主要是螺孔不被氧化和热处理后螺栓能顺利卸下，因此螺栓和螺 孔的配合精度既要合理的配合间隙。
[0073] 如图3所示。对于被保护螺孔来说，该螺孔螺纹配合基本偏差有G和Η两种，其中 G的基本偏差为正值、Η的基本偏差为零。螺栓螺纹的基本偏差有e、f、g和h四种，其中h 的基本偏差为零、e、f、g的基本偏差为负值。所述螺孔螺纹配合基本偏差及螺栓螺纹的基 本偏差均通过机械设计手册获得。
[0074] 本实施例中，螺孔螺纹的配合基本偏差选H，螺栓螺纹的基本偏差选h，即H/h配 合。
[0075] 所述螺孔与保护螺栓之间的配合精度为六级。
[0076] 步骤4,加工保护螺栓。
[0077] 根据确定的保护螺栓的结构和尺寸，按常规机械加工的方法，通过车加工和铣加 工的方式制作所述保护螺栓。
[0078] 步骤5,安装保护螺栓。
[0079] 将制作保护螺栓安装在被保护螺孔4中。安装时，须使该保护螺栓的螺纹完全处 于螺孔内，以防止被氧化的螺纹上的氧化物进入螺孔损伤螺纹，甚至使螺栓无法拆卸。
[0080] 步骤6,热处理。
[0081] 将安装有保护螺栓的工件置于热处理炉内，采用常规的热处理方法，按设定的工 艺要求进行热处理。
[0082] 步骤7，卸除保护螺栓。
[0083] 经过热处理的工件降温至室温。卸除工件上的保护螺栓。
[0084] 至此，通过安装保护螺栓，实现了在热处理中对螺孔的保护。
【主权项】
1. 一种在热处理中保护螺孔的方法，其特征在于，具体过程是： 步骤1，螺栓材料的选择：根据材料的线膨胀系数、材料合金元素的亲和力和材料的热 处理性能选择螺栓的材料； 材料的线膨胀系数；所选用螺栓材料的线膨胀系数多零件的线膨胀系数； 材料合金元素的亲和力；所使用螺栓的材质与热处理工件材质需不同； 材料的热处理性能；选择经过热处理后不易出现裂纹和变脆的材质制作螺栓材料； 步骤2,确定保护螺栓的结构： 所述的确定保护螺栓的结构包括对螺栓螺纹根部的改进、螺栓六方头根部的改进和螺 栓顶端的改进； I所述螺栓螺纹根部的改进是指对螺栓螺纹根部圆角的改进； 通过公式确定螺栓螺纹根部圆角的高度C: cnax=H/4-Rnin{l-cos[ 31 /3-arcos(l-Td2/4XRnin)]}+Td2/2 C_= 0· 125P=H/7 公式中：P为螺纹螺距；H为基本牙形高度；Td2为外螺纹中径公差；R为螺栓螺纹根部圆 角的半径为高度最大值；C_为高度最小值； 将得到的C_计算结果减0. 03mm，为改进后的螺栓螺纹根部实际高度；改进后的螺栓 螺纹根部实际高度值不得小于C_; II保护螺栓六方头根部的改进；保护螺栓根部圆角半径r= 2~5mm; III所述螺栓顶端的改进；在螺栓头部保留一部分光杆；所述螺栓顶端光杆段的长度L=3 ~5mm; 步骤3,确定螺栓与螺孔的配合要求； 螺孔螺纹的配合基本偏差为H，螺栓螺纹的基本偏差为h，使螺栓与螺孔的配合为H/h配合； 所述螺孔与保护螺栓之间的配合精度为六级； 步骤4,加工保护螺栓； 根据确定的保护螺栓的结构和尺寸，按常规机械加工的方法，通过车加工和铣加工的 方式制作所述保护螺栓； 步骤5,安装保护螺栓； 将制作保护螺栓安装在热处理工件上的待保护螺孔中；安装时，须使该保护螺栓的螺 纹完全处于螺孔内，以防止被氧化的螺纹上的氧化物进入螺孔损伤螺纹，甚至使螺栓无法 拆卸； 步骤6,热处理； 将安装有保护螺栓的热处理工件置于热处理炉内，采用常规的热处理方法，按设定的 工艺要求进行热处理； 步骤7,卸除保护螺栓； 经过热处理的工件降温至室温；卸除工件上的保护螺栓； 至此，通过安装保护螺栓实现了在热处理中对螺孔的保护。2. 如权利要求1所述在热处理中保护螺孔的方法，其特征在于，所述热处理工件的材 质为碳钢或合金钢；保护螺栓的材质选用不锈钢，首选lCrlSNi。
【专利摘要】一种在热处理中保护螺孔的方法，由于不锈钢材料的线膨胀系数大于碳钢、合金钢的膨胀系数，随着热处理加热温度的升高，螺栓牙形面与螺孔牙形面接触并挤出残留空气，这样在热处理高温阶段防止螺孔的氧化和脱碳，而在热处理后零件或产品冷却，不锈钢螺栓的牙形面和螺孔的牙形面分离便于卸下不锈钢螺栓，这样在热处理的过程能有效防止螺孔的氧化和脱碳同时又便于拆卸不锈钢螺栓，拆卸不会损伤螺孔牙形。本发明适用于碳钢或合金钢的热处理工件，按照螺孔的尺寸制作不锈钢螺栓在热处理前拧在需要保护的螺孔上，在热处理时能够有效保护螺孔。卸下的不锈钢螺栓可以重复使用。
【IPC分类】C21D9/00, C21D1/70
【公开号】CN105420466
【申请号】CN201510872741
【发明人】王浩刚, 任长洁, 赵润辉, 李秀华, 曲中兴, 秦占领, 曲涛, 郭强
【申请人】西安航天动力机械厂
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月2日