制动盘高强度螺栓成形方法技术

本发明专利技术公开了一种制动盘高强度螺栓成形方法，将圆钢用高频加热炉加热至900‑1000℃，送入楔横轧机成形，使螺栓杆部缩颈楔横轧成形，然后送入冲床墩头，使六角螺栓头成型，最后送搓丝机加工螺纹，调质处理，进行达克罗表面处理。本发明专利技术方法提高了制动盘强度、减轻了重量，提高了安全系数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于零件塑性成形领域，涉及一种制动盘高强度螺栓成形方法。
技术介绍
按规定螺栓的性能等级在8.8级以上者，称为高强度螺栓，高强度螺栓就是可承受的载荷比同规格的普通螺栓要大，高强螺栓与普通螺栓区别在于材料强度的不同，高强度螺栓采用高强度材料制造。高强螺栓的螺杆、螺帽和垫圈都由高强钢材制作，常用45号钢、40硼钢、20锰钛硼钢、35CrMoA等。普通螺栓常用Q235(相当于过去的A3)钢制造，从强度等级上看:高强螺栓8.8级以上，普通螺栓强度等级要低，一般为4.4级、4.8级、5.6级和8.8级从受力特点来看:高强度螺栓施加预拉力和靠摩擦力传递外力。普通螺栓连接靠栓杆抗剪和孔壁承压来传递剪力，拧紧螺帽时产生预拉力很小，其影响可以忽略不计，而高强螺栓除了其材料强度很高之外，还给螺栓施加很大预拉力，使连接构件间产生挤压力，从而使垂直于螺杆方向有很大摩擦力，而且预拉力、抗滑移系数和钢材种类都直接影响高强螺栓的承载力。根据受力特点分承压型和摩擦型.两者计算方法不同。高强度螺栓摩擦型和承压型连接的区别：高强螺栓连接是通过螺栓杆内很大的拧紧预拉力把连接板的板件夹紧，足以产生很大的摩擦力，从而提高连接的整体性和刚度，当受剪力时，按照设计和受力要求的不同，可分为高强螺栓摩擦型连接和高强螺栓承压型连接两种，两者的本质区别是极限状态不同，虽然是同一种螺栓，但是在计算方法、要求、适用范围等方面都有很大的不同。在抗剪设计时，高强螺栓摩擦型连接是以外剪力达到板件接触面间由螺栓拧紧力所提供的可能最大摩擦力作为极限状态，也即是保证连接在整个使用期间内外剪力不超过最大摩擦力。板件不会发生相对滑移变形(螺杆和孔壁之间始终保持原有的空隙量)，被连接板件按弹性整体受力。在抗剪设计时，高强螺栓承压型连接中允许外剪力超过最大摩擦力，这时被连接板件之间发生相对滑移变形，直到螺栓杆与孔壁接触，此后连接就靠螺栓杆身剪切和孔壁承压以及板件接触面间的摩擦力共同传力，最后以杆身剪切或孔壁承压破坏作为连接受剪的极限状态。总之，摩擦型高强螺栓和承压型高强螺栓实际上是同一种螺栓，是设计选用条件不同。从上所述螺栓提高强度的方法有3种，材质，工艺，结构，目前市面上的高强度螺栓材质为45号钢、40硼钢、20锰钛硼钢、35CrMoA，工艺上搓丝为最好的工艺。
技术实现思路
技术问题：本专利技术提供一种提高了强度、减轻了重量，提高了安全系数的制动盘高强度螺栓成形方法。技术方案：本专利技术的制动盘高强度螺栓成形方法，包括以下步骤：将圆钢用高频加热炉加热至900-1000℃，送入楔横轧机成形，使螺栓杆部缩颈楔横轧成形，然后送入冲床墩头，使六角螺栓头成型，最后送搓丝机加工螺纹，调质处理，进行达克罗表面处理。进一步的，本专利技术方法中，圆钢使用的是42CrMo合金。进一步的，本专利技术方法中，所述的楔横轧机成形，是使单一直径的轴状螺栓杆部缩颈楔横轧成形，变成多直径的阶梯轴，使螺栓头部，螺杆非螺纹部，螺杆螺纹部达到不同尺寸要求，完成材料分配作用。进一步的，本专利技术方法中，所述的冲床墩头工艺采用的是热墩头工艺，利用前一工序的余热继续热变形，使螺栓头部完成成型。进一步的，本专利技术方法中，所述的搓丝机加工螺纹，是再次利用前一工序的余热继续热变形加工。进一步的，本专利技术方法中，所述楔横轧机成形，冲床墩头，搓丝机加工螺纹是连续的工位，工件一次加热，三个工位连续进行加工。进一步的，本专利技术方法中，所述调质处理是先在840±10℃下进行淬油处理，然后在470℃下进行回火处理，使螺栓硬度达到HRC41-45。本专利技术结合铁路动车制动盘的特殊要求，选用42CrMo作为材质，使螺栓强度得到进一步提高，热处理使用调质处理，使材质的机械性能达到最好使用的状态，在工艺上，使用楔横轧挤压杆部，使杆部材质更为致密，从而为杆部缩颈提供条件，为减重成为可能，使用搓丝加工螺纹使螺纹部位的强度得到提高。在结构上缩颈减重，实施等强度设计，为铁路轻量化设计提供保障。有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：1.高强度螺栓采用的材质是42CrMo，超高强度钢，抗拉强度σb(MPa):≥1080（45钢600，40Cr钢980），屈服强度σs(MPa):≥930（45钢355，40Cr钢785）该材料不是螺栓制作的通用材质，常用于齿轮制作，热处理淬透性好，能极大的提高螺栓的强度。2.螺栓的原材料采用轧制圆钢，楔横轧杆部，使圆钢纤维方向进一步拉伸，对螺栓强度得到提高，同时轧制材质的晶粒细化，有利于强度提高。3.螺纹采用搓丝工艺加工，不采用机加工方法切断纤维方法，使螺纹的抗剪性能得到提高，使螺栓强度得到提升。4.一般螺纹处的强度是最弱的地方，螺杆部非螺纹处强度显著富余，在该处采取束腰法，可减轻重量，不降低螺栓强度，最大的好处就是降低螺栓的弹性系数K，具体分析如下：A.根据预紧力公式F=K*X，在同一预紧力F0作用下，F0=K*X0本螺栓的伸长量X0比通用的螺栓大，X0附近有个变化量△X，X0-△X接近0的可能性很小，预紧力等于0的可能性很小。B.根据△F=K*△X，预紧力的变化量△F就小，有效地控制了预紧力变化幅度。C.而螺栓的自锁力与预紧力成正比关系，螺栓的自锁力得到保证，加强了安全性，螺栓不能自锁是相当危险的。附图说明图1为本专利技术方法制备的制动盘高强度螺栓示意图。具体实施方式下面结合实施例和说明书附图对本专利技术作进一步的说明。本专利技术选用42CrMo超高强度钢作为材质，极大的提高了螺栓强度，使用楔横轧使杆部材质更为致密，使用搓丝加工螺纹使螺纹部位的强度得到提高。本专利技术的制动盘高强度螺栓成形方法，包括以下步骤：圆钢下料→加热→楔横轧成形→墩头→搓丝→热处理→达克罗表面处理。本专利技术工艺为无废料加工方法，材料利用率高，按试验尺寸下料，用高频加热炉加热至900-1000℃，送入楔横轧机成形，使螺杆部位细化，送入冲床墩头，六角螺栓头成型，送搓丝机加工螺纹，调质处理，达克罗表面处理。本专利技术中，高强度螺栓使用的是42CrMo，属于超高强度钢，具有高强度和韧性，淬透性也较好，无明显的回火脆性，调质处理后有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力，低温冲击韧性良好。作为对安全要求较高的铁路专用制动盘，使用42CrMo制造制动盘高强度螺栓，最合适了，其性能超过螺栓常用材料45钢或40Cr。抗拉强度σb(MPa):≥1080（45钢600，40Cr钢980）屈服强度σs(MPa):≥930（45钢355，40Cr钢785）伸长率δ(%):≥12（45钢16，40Cr钢9）断面收缩率ψ(%):≥45（45钢40，40Cr钢45）冲击功Akv(J):≥63（45钢39，40Cr钢47）冲击韧性值αkv(J/cm2):≥78制动盘工况温度变化大-60~300℃，螺栓同样也承受周期性的热负荷，42CrMo低温冲击韧度良好，高温时有高的蠕变强度和持久强度。本专利技术方法中，螺栓杆部缩颈楔横轧成形，一般螺栓强度最低处位于螺纹根部，杆部强度显然富余，为了减轻重量，可减少杆部直径，机加工方法会切断纤维，楔横轧不会切断纤维，还会加强纤维功能，提高杆部变形量，提高锻造比，杆部中心组织进一步致密，使杆部强度得到提升。可使杆部直径小于螺纹底径，而不影响螺栓强度。螺栓杆部缩颈楔横轧成形，使螺栓头本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制动盘高强度螺栓成形方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将圆钢用高频加热炉加热至900‑1000℃，送入楔横轧机成形，使螺栓杆部缩颈楔横轧成形，然后送入冲床墩头，使六角螺栓头成型，最后送搓丝机加工螺纹，调质处理，进行达克罗表面处理。

【技术特征摘要】
1.一种制动盘高强度螺栓成形方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将圆钢用高频加热炉加热至900-1000℃，送入楔横轧机成形，使螺栓杆部缩颈楔横轧成形，然后送入冲床墩头，使六角螺栓头成型，最后送搓丝机加工螺纹，调质处理，进行达克罗表面处理。2.根据权利要求1所述的制动盘高强度螺栓成形方法，其特征在于，所述圆钢使用的是42CrMo合金。3.根据权利要求1所述的制动盘高强度螺栓成形方法，其特征在于，所述的楔横轧机成形，是使单一直径的轴状螺栓杆部缩颈楔横轧成形，变成多直径的阶梯轴，使螺栓头部，螺杆非螺纹部，螺杆螺纹部达到不同尺寸要求，完成材料分配作用。4.根据权利要求1、2或3所述的制动盘...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾奇夫，
申请(专利权)人：南京东电检测科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32