某型密封托板自鎖螺母產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究

謝松武

【摘要】隨著航天航空、高鐵及船舶等現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，軍機(jī)、民機(jī)、高鐵、艦船等領(lǐng)域新型號(hào)不斷投入研制，嚴(yán)酷環(huán)境下使用的某型密托板自鎖螺母需求量與日俱增，因此該密封托板自鎖螺母產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究刻不容緩，否則難以解決這對(duì)曠日持久的供需茅盾。

【關(guān)鍵詞】自鎖螺母 ????產(chǎn)業(yè)化 ??技術(shù)研究

1、研究背景

目前常用的托板自鎖螺母使用環(huán)境溫度通常在100℃左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足高溫環(huán)境溫度下正常工作的要求，常用的托板自鎖螺母在生產(chǎn)、調(diào)試及交付使用過(guò)程中存在耐高低溫性能不足，密封性能差、抗震性和防松效果不好、使用壽命短等缺陷。經(jīng)過(guò)多年研究，某型密封托板自鎖螺母最高工作溫度可達(dá)到300℃，最低工作溫度可達(dá)到-50℃;工作介質(zhì)為水、空氣、煤油、汽油;工作壓力可達(dá)2MPa，它具有防松、抗振、密封、耐高低溫特性。不失為航空航天、船舶、高鐵等行業(yè)中工作溫差范圍大、環(huán)境惡劣條件下所需的大量具有高密封性、高鎖緊性的一種密封型托板自鎖螺母，有望大力推動(dòng)航空航天、高鐵、船舶等領(lǐng)域緊固件技術(shù)進(jìn)步，市場(chǎng)前景看好。這種產(chǎn)品所用到的材料種類(lèi)多，不但有高溫合金、優(yōu)質(zhì)鋼還要用到塑料橡膠等，因此制作工藝也很復(fù)雜。

2、產(chǎn)業(yè)化情況

在此之前，我國(guó)航空航天、高鐵及船舶行業(yè)已有密封性托板自鎖螺母，但還沒(méi)有耐高低溫范圍超過(guò)100℃的，尤其高溫工作溫度從未有能達(dá)到300℃的密封性托板自鎖螺母，該產(chǎn)品研制成功后，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)該項(xiàng)產(chǎn)品空白，為國(guó)內(nèi)航空航天、船舶及高鐵行業(yè)在安裝中提供高標(biāo)準(zhǔn)、高性能的高溫密封性托板自鎖螺母。

產(chǎn)品的研究成功，改善了目前航空航天、高鐵及船舶行業(yè)裝配中自鎖螺母耐高低溫環(huán)境工作性能的不穩(wěn)定的缺陷和密封性能不佳的弊端，為航空、船舶及高鐵業(yè)高溫密封型托板自鎖螺母緊固件的生產(chǎn)提供新的生產(chǎn)技術(shù)參考。對(duì)于促進(jìn)航空基礎(chǔ)件自主生產(chǎn)有積極影響，社會(huì)效益顯著。產(chǎn)品銷(xiāo)往國(guó)內(nèi)各大飛機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、船舶工業(yè)集團(tuán)等國(guó)有大中型企業(yè)，性能穩(wěn)定、質(zhì)量良好、可靠性高，廣受業(yè)界好評(píng)。

3、技術(shù)研制內(nèi)容

3.1產(chǎn)業(yè)化中的螺母體收口工藝完善，收口沖力控制在42t±1t之間;優(yōu)化熱處理參數(shù)，由淬火變更為熱蒸，熱蒸溫度450℃±10℃;

3.2螺紋切削加工方法研究，新設(shè)計(jì)凸臺(tái)模具，保證各分零件裝配后的密封性能;

3.3研究工作環(huán)境下氣密試驗(yàn)穩(wěn)定的方法，保證密封穩(wěn)定性，提高生產(chǎn)效率;

3.4產(chǎn)品研究完成了各分零件間的配合密封性能。合理設(shè)計(jì)各零件的形狀與各配合部位之間的尺寸，使產(chǎn)品裝配后在不同溫度、環(huán)境下能長(zhǎng)久滿(mǎn)足使用和保持良好密封。

3.5建立密封托板自鎖螺母生產(chǎn)專(zhuān)線(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品批量生產(chǎn)需要。

4、產(chǎn)品、技術(shù)及生產(chǎn)工藝創(chuàng)新情況

4.1、產(chǎn)品情況

這種密封托板自鎖螺母最高工作溫度可達(dá)到300℃，最低工作溫度可達(dá)-50℃;工作介質(zhì)為水、空氣、煤油、汽油;工作壓力可達(dá)2atm，它具有防松、抗振、密封、耐高低溫特性，一般游動(dòng)托板自鎖螺母工作溫度在100℃。其技術(shù)創(chuàng)新為解決航空航天、船舶、高鐵等行業(yè)中工作溫差大、環(huán)境惡劣條件下所需的大量具有高密封性、高鎖緊性的一種密封型托板自鎖螺母，推動(dòng)了國(guó)內(nèi)航空航天、高鐵、船舶等領(lǐng)域緊固件技術(shù)進(jìn)步。

4.2技術(shù)及生產(chǎn)工藝創(chuàng)新情況

4.2.1研究使項(xiàng)目產(chǎn)品工作溫度達(dá)到-50℃～+300℃。針對(duì)不同工作介質(zhì)，選擇螺母體材料、密封材料，并對(duì)鐓制、熱處理工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)定和控制，以達(dá)到工作溫度要求;

4.2.2研究在工作溫度下氣密試驗(yàn)穩(wěn)定性的方法。合理設(shè)計(jì)工裝夾具對(duì)產(chǎn)品加工和試驗(yàn)進(jìn)行保障;

4.2.3托板螺母體的制造工藝研究。鐓制參數(shù)的設(shè)定、收口數(shù)據(jù)的確定、冷壓成型過(guò)程的彈性控制以及熱處理參數(shù)及過(guò)程控制等。

4.2.4各分零件間的配合密封性能研究。合理設(shè)計(jì)各零件的形狀與各配合面之間的尺寸，使產(chǎn)品裝配后在不同溫度、環(huán)境下能長(zhǎng)久滿(mǎn)足使用密封壓力。

4.2.5工藝路線(xiàn)：備料→冷鐓→滾光→退火→磷化處理→精壓→清洗→數(shù)控車(chē)→清洗→切邊沖孔→去毛刺→攻絲→數(shù)控車(chē)→收口→熱處理→噴砂→探傷→表面處理→總檢→包裝入庫(kù)。

4.2.6關(guān)鍵技術(shù)及難點(diǎn)，密封圈、密封墊材料選配：通過(guò)選擇合理的材料，并進(jìn)行特殊工藝處理，使其具有優(yōu)良的彈性和耐磨性，較好的耐老化性，優(yōu)異的耐高溫和耐低溫性能，且易于加工。螺母體及密封件創(chuàng)新設(shè)計(jì)：通過(guò)對(duì)螺母體凸臺(tái)式設(shè)計(jì)，并與密封圈和密封墊的優(yōu)化配合，使其密封性能更加優(yōu)越。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及工、模具創(chuàng)新設(shè)計(jì)：通過(guò)對(duì)螺母體、密封罩、密封圈和密封墊的優(yōu)化組合設(shè)計(jì)，以及收口工裝的錐度設(shè)計(jì)，達(dá)到鎖緊和密封的穩(wěn)定性。

5存在問(wèn)題分析

5.1奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti加工螺母基體研究，1Cr18Ni9Ti不銹鋼具有良好的天然防磁性能，非常適合作為螺母基體材料，但是一種難切削材料，相對(duì)可切削性約為0.3-0.5之間，其難加工性主要表現(xiàn)在：高溫強(qiáng)度和高溫硬度高，一般鋼材切削時(shí)，隨著切削溫度的升高其強(qiáng)度會(huì)明顯降低，切屑易被切離，而1Cr18Ni9Ti在加工時(shí)不能隨著切削溫度的升高降低其機(jī)械性能，切屑不易切離、卷曲和折斷，切屑變形所消耗的功能增多，大部分的熱量被刀具吸收，粘附現(xiàn)象嚴(yán)重，致使刀具的溫度升高，加劇刀具磨損。

5.2改善螺母體材料及密封材料性能，優(yōu)化控制冷鐓、熱處理工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)定和控制，提高工作溫度研究。在使用的過(guò)程中，密封材料和螺母體是擠壓接觸，被擠壓的密封材料對(duì)螺栓產(chǎn)生一個(gè)很大的回彈力，增大了摩擦，這個(gè)力使得螺栓不容易松動(dòng)，保持很好的密封性，實(shí)現(xiàn)鎖緊的作用。而密封圈和螺栓之間的擠壓變形除了與密封材料自身形變量有關(guān)系外，還與密封圈和螺母基體之間的尺寸配合有重要關(guān)系。若密封圈和基體尺寸間隙過(guò)大，在使用中就會(huì)導(dǎo)致尼龍圈和螺栓之間的摩擦減小，容易導(dǎo)致松動(dòng)和泄漏。若間隙過(guò)小，不僅會(huì)螺栓擰入過(guò)程麻煩，而且容易發(fā)生撕裂的情況。

5.3在隨著溫度的升高中，橡膠類(lèi)密封材料有易脆、易老化的特點(diǎn)，而在生產(chǎn)過(guò)程中優(yōu)化密封圈、墊材料的性能，是項(xiàng)目產(chǎn)品解決耐高低溫性能的關(guān)鍵。為此，將在對(duì)密封材料進(jìn)行特殊工藝處理，改變其溫度特性;同時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)螺母體的熱處理工藝參數(shù)，提高其密封性能和耐高低溫性能。

結(jié)束語(yǔ)

密封托板自鎖螺母產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究成功，改善了目前航空航天、高鐵及船舶行業(yè)裝配中自鎖螺母耐高低溫環(huán)境工作性能的不穩(wěn)定的缺陷和密封性能不佳的弊端，為航空、船舶及高鐵業(yè)高溫密封型托板自鎖螺母緊固件的生產(chǎn)提供新的生產(chǎn)技術(shù)。對(duì)于促進(jìn)航空基礎(chǔ)件自主生產(chǎn)有積極影響，社會(huì)效益顯著。

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