一种高温环境下设备用紧固件及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及紧固件加工领域，特别涉及一种高强度耐磨紧固件及其制造方法。
【背景技术】
[0002]随着科技在不同领域的不断进步，越来越多的未开发领域需要人进入，对于这些特殊环境，对设备零件的性能要求极高，紧固件的主要目的是用来连接各种部件，在设备的连接中起着非常重要的目的，因此其耐磨性和强度对设备的使用寿命有着非常非常大的影响，提高紧固件耐磨性和强度主要可通过对工艺进行改进，对紧固件材料配方进行改进，以及对紧固件原料进行精确配比来实现，传统的紧固件生产工艺为了保证各步骤工艺生产精度虽然通过感应器进行及时检测，但是往往没有统一管理，因此无法对工艺进行改进，随着生产技术的不断发展，现在已经可以通过电脑对整个生产过程进行全程监控。
【发明内容】
[0003]根据以上情况，本发明提供一种高强度耐磨紧固件及其制造方法，利用电脑对高强度耐磨紧固件的制造进行全程监控，因此可去除一些不必要的检测程序提高生产率，并可对部分重要步骤中所得数据进行及时反馈调整，并进行极值监控，从而可得到配比精确度极高的性能极其优秀的紧固件生产原料，从而能最大限度的提高紧固件的强度及耐磨性能，为达此目的，本发明提供如下技术方案:
一种高温环境下设备用紧固件，其特征在于:制造紧固件的原料包括主要原料以及辅助原料，主要原料的成分为:Mg:10-25%, T:5-15%, L1:10-15%, Co:1_3%，Ni =15-25%,
V:l-5%, Mn:l-2%, Mo:0.5-1%, Nb:0.5-1% ;辅助原料的成分为:聚丙烯:20_30%，润滑剂:1-10%，无机矿物:1-10%。
[0004]在上述成分设计中，Mg具有优秀的热消散性。Ti具有稳定的化学性质，同时具有良好的耐高温性。Mn可以提高珠光体含量，进而提高抗拉强度，但当含量过高时容易产生偏析，显著提高韧脆转变温度，降低合金的塑性以及韧性，因此将Mn的质量百分比控制在1-2%。Ni为强增加淬透性元素，可充分提高紧固件淬透性以及抗冲击韧性。微量的V可以赋予合金一些特殊机能，如提高抗张强度和屈服点。少量的Nb可使合金的晶粒细化，降低合金的过热敏感性以及回火脆性，提高强度和抗蚀性。
[0005]具体制造方法如下:
(I)取样分析，精确配比；
对制备好的原料进行取样，通过光谱分析仪得到取样配料中的元素种类，通过密度检测仪得到取样配料的密度，将所得数据经电脑进行比对行分析，得到样品各元素配比精度，各元素配比精确度误差为±0.05%;根据所得配比增加相应的辅料，保证整个生产中原料各金属含量的配比达到所需标准配比的要求，其中制造紧固件的原料包括主要原料以及辅助原料，主要原料的成分为:Mg:10-25%, T:5-15%, L1:10-15%, Co:1_3%，Ni =15-25%,
V:l-5%, Mn:l-2%, Mo:0.5-1%, Nb:0.5-1% ;辅助原料的成分为:聚丙烯:20_30%，润滑剂:1-10%，无机矿物:1-10% ；
(2)使用配料制备用于制造紧固件的原料；
将主要配料依次放入搅拌机中，将转速控制在55-75转/分，搅拌5分钟后，将其升温至50°C，继续搅拌5分钟，将其搅拌均匀，搅拌均匀后将其进行真空中频感应熔炼、浇注铸锭、碾磨成纳米合金粉；将制备得到的纳米合金粉与全部聚丙烯以及1/3润滑剂、1/3无机矿物依次加入搅拌机，搅拌5分钟，并且按25-30°C /分的速度升温至125-150°C，升温完毕后，继续搅拌10分钟，将剩余2/3润滑剂加入搅拌机，在5分钟之内均匀升温至200°C，最后再将剩余2/3无机矿物加入搅拌机，将搅拌机转速控制在125转/分，搅拌30分钟后得到纳米合金粉、聚丙烯以及无机矿物的混合液；最后将获得的混合液进行均匀化处理，在双螺旋杆挤出机中熔融混合分散，挤入模具中待处理。
[0006]( 3 )原料熔炼并初炼；
将用于制造紧固件的原料加入中频感应炉中进行熔炼，中频感应炉中设置温度感应器，对熔炼温度进行实时监控，通过电脑控制保证温度为1590±0.5°C ;进行造渣与电炉底吹，采用造渣剂进行造渣，通过置于炉底的喷嘴将底吹气体吹入炉内熔池，将喷嘴每平方米风速由计算机控制在0.5±0.05m3 /s，再搅拌钢水进行初炼；
(4)炉外精炼；
将初炼完成的钢水在真空或含有惰性气体的容器内进行脱气、脱氧、脱硫处理，去除钢水内的夹杂物，经检测保证钢水中杂质的含量配比低于的各杂质元素配比，保证钢水中各杂质的含量配比精确度误差为±0.05% ；
(5)浇注处理并进行热处理；
将钢水升温到所需温度，通过电脑控制保证温度为1420-1520°C，再进行出炉，出炉后镇静，保证镇静时间在2-3分钟后温度达1400-1500°C，将该温度的合金钢钢水浇注于模具中，浇注成所需形状的待加工紧固件材料；对浇注成所需形状的待加工紧固件材料进行热处理，通过电脑控制材料按不高于65°C /h的速度在电炉中进行升温至820-920°C，保温5小时，炉冷至室温；再通过电脑控制材料按不高于85°C /h的速度升温至780-870°C，保温4小时；出炉后通过电脑控制在55-75°C的水中淬火至250-300°C ;在电炉中通过电脑控制升温至300-350°C，进行低温回火处理，保温5小时，出炉空冷；
(6)退火;
通过电脑控制将待加工紧固件加热到900-950°C，保温4-5小时，之后通过电脑控制以450C /h的速度冷却到600-650°C，出炉进行空冷；
(7)热冲压处理
将待加工紧固件材料按所需尺寸进行热冲压；
(8)表面处理
先对紧固件表面进行除油除水并干燥，对紧固件表面进行清洗脱脂，脱脂后晾干，进行清洗浙水；然后使用润滑液对紧固件进行浸泡，在紧固件表面形成润滑干膜；最后通过电脑控制将紧固件放入60-70°C的容器内进行烘干，并保温I小时。
[0007]辅助原料中的润滑剂为硬脂酸钙；所述配料中的无机矿物质为硅灰石。
[0008]步骤(3)中的造渣剂为中高碳埋弧造渣剂，成分为:CaO:65-75%, S12:4-10%,MgO:l-3%, Al2037-14%, C:6_8%，S〈0.08% ;所述底吹气体为 N20
[0009]采用中高碳埋弧造渣剂进行造渣能够生成足够流动性和碱度的熔渣，以便把S与P降低到设计值的上限以下，并且可以使吹氧时喷溅和溢渣的量减至最小。通过置于炉底的喷嘴将N2吹入炉内熔池，可以时合金加速熔化，缩短冶炼时间，降低能耗，提高金属和合金的收得率，改善合金质量，降低成本，提高生产率。
[0010]所述步骤(8)中的清洗脱脂为电解清洗；所述润滑剂为聚四氟乙烯与粘结剂的混合液。利用电解清洗进行脱脂最为高效；采用聚四氟乙烯与粘结剂的混合液作为润滑液，具有耐高温、高润滑的特点，同时无毒害。
[0011]本发明为一种高温环境下设备用紧固件的制造方法，该方法采用计算机对整个高温环境下设备用紧固件的制造进行全程监控，从而可得到配比精确度极高的合金钢生产紧固件，并去除一些不必要的检测程序，并可对部分程序进行改进，从而可简化生产流程，提高生产效率，此外本发明在各个步骤中均增加各种不同感应器对各步骤中不同数据进行及时收集，进而可对部分重要步骤中所得数据进行及时反馈收集再根据整个制造过程进行及时调整，并可对部分重要数据进行极值监控，从而得到的紧固件强度及耐高温性极高。
【具体实施方式】
[0012]以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述【具体实施方式】仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
[0013]一种高温环境下设备用紧固件，制造紧固件的原料包括主要原料以及辅助原料，主要原料的成分为:Mg:10-25%, T:5-15%, L1: 10-15%，Co:1_3%，N1: 15-25%，V:1_5%，Mn:1-2%，Mo:0.5-1%，Nb:0.5-1% ;辅助原料的成分为:聚丙烯:20_30%，润滑剂:1_10%，无机矿物:1-10%。
[0014]具体制造方法如下:
(1)取样分析，精确配比；
对制备好的原料进行取样，通过光谱分析仪得到取样配料中的元素种类，通过密度检测仪得到取样配料的密度，将所得数据经电脑进行比对行分析，得到样品各元素配比精度，各元素配比精确度误差为±0.05%;根据所得配比增加相应的辅料，保证整个生产中原料各金属含量的配比达到所需标准配比的要求，其中制造紧固件的原料包括主要原料以及辅助原料，主要原料的成分为:Mg:10-25%, T:5-15%, L1:10-15%, Co:1_3%，Ni =15-25%,V:l-5%, Mn:l-2%, Mo:0.5-1%, Nb:0.5-1% ;辅助原料的成分为:聚丙烯:20_30%，润滑剂:1-10%，无机矿物:1-10% ;辅助原料中的润滑剂为硬脂酸钙；所述配料中的无机矿物质为硅灰石;
(2)使用配料制备用于制造紧固件的原料；