專利名稱：鉆卡螺母的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種螺母及利用粉末冶金方法制造這種螺母，具體地說是制造三爪鉆卡頭的鉆卡螺母。
在鉆機(jī)中鉆卡螺母是關(guān)鍵的零部件之一，靠鉆卡螺母緊固鉆卡的壓力夾緊鉆頭，因此它要求有較高的強(qiáng)度和硬度。通常，鉆卡螺母都采用合金鋼為材質(zhì)，例如50Cr鋼，經(jīng)機(jī)械加工制成螺母。鉆卡螺母安裝過程中，必須將成整體的螺母工件打開成兩部分才能安裝在鉆卡頭中。為防止工件打開過程中螺母產(chǎn)生塑性形變，精加工后的鉆卡螺母必須進(jìn)行熱處理(淬火)增加其硬度和脆性。這種使用通常機(jī)加工方法制造鉆卡螺母，不但價(jià)格較貴的合金鋼材料的利用率低(22%左右)，且加工工續(xù)長。同時這種螺母在使用中還須加油潤滑。另一種制造方法是粉末冶金工藝，采取這種工藝能簡化鉆卡螺母加工的過程，降低生產(chǎn)成本。鉆頭螺母通常是按混粉，壓制成型，燒結(jié)和精加工等工藝方法進(jìn)行加工制造的。在粉末冶金工藝中，原料的混粉，壓制成型和燒結(jié)過程的條件能直接影響產(chǎn)品性能，特別是燒結(jié)過程的氣氛是較難控制的一道工序。因此選擇一定的制造工藝條件，是采取粉末冶金工藝制造工件的關(guān)鍵。
本發(fā)明的目的是利用粉末冶金工藝用普通高碳鋼，取代高鉻合金鋼，來制造一種性能優(yōu)良的鉆頭螺母。它不但能節(jié)約材料，簡化加工過程，又可以提高工件的使用壽命。
本發(fā)明的鉆卡螺母是高碳鋼制成的，其高碳鋼材質(zhì)的組成(重量%)為C1.0～1.3%;P0.1～0.3%，其余為Fe。同時這種材質(zhì)制成的螺母工件中含有孔徑極細(xì)的微孔，其孔隙的體積占螺母體積的7～14%。這種微孔大多是連通的，潤滑油可以通過浸潤，充滿到微孔中，其含有潤滑油的孔隙占總孔隙的50%以上。為保持鉆卡螺母含有適當(dāng)?shù)臐櫥?，同時又能保證工件的強(qiáng)度，其較佳的孔隙體積應(yīng)占螺母體積的9%～11%。
上述的高碳鋼中的含碳量，能直接影響工件的強(qiáng)度，特別是工件的脆性。材質(zhì)中加入少量磷也是為了進(jìn)一步控制其脆性。使精加工后的工件在打開成兩片時容易，且斷裂口齊整，無塑性形變。但是進(jìn)一步增加含碳量(大于1.3%)或含磷量(大于0.2%)，工件雖然硬脆性增加，螺母的韌性卻減少，其加工過程變難，使用壽命也減少。而減小含碳量(小于1.0%)，則其性能發(fā)生相反的變化，也不利于采用。較佳的含碳量為(重量%)1.0～1.1%，含磷量為(重量)0.2%。
本發(fā)明的鉆卡螺母的制造方法是采用粉末冶金 工藝和機(jī)械加工兩個過程。這種工藝主要是(1)混料將一定量鐵粉，石墨粉及磷鐵粉混合加入少量機(jī)油后充分混合均勻;
(2)壓型用600～800MPa壓力對上述(1)的混料進(jìn)行壓制成型;
(3)燒結(jié)燒結(jié)在一氧化碳或氫氣氛中進(jìn)行，燒結(jié)溫度為1100～1180℃，經(jīng)燒結(jié)得到毛坯;
(4)浸油將(3)制造工件毛坯，進(jìn)行浸油處理;
(5)將(4)浸油處理后的工件毛坯進(jìn)行精加工。其機(jī)械加工過程是按已知的加工方法，例如車后平面、車母螺紋、銑母口、磨外圓、磨平面等工序進(jìn)行加工，得到成品鉆卡螺母。當(dāng)然機(jī)械加工過程也可以放在浸油工序之前，即先對上述(3)處理得到的毛坯進(jìn)行機(jī)械精加工，然后再進(jìn)行浸油處理，其效果是一樣的。
在上述制造工藝中，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步說明的是，在混料過程中為利于成型加少量的硬脂酸鋅(占混料重量的0.5%左右)。壓型工序中所選取適當(dāng)?shù)膲簭?qiáng)是為了保證在成型的工件中含有一定的孔隙，壓強(qiáng)過高工件密度加大孔隙減少，反之壓強(qiáng)減少孔隙增大，同時工件的強(qiáng)度減弱。在600～800MPa壓強(qiáng)下可以使得工件中的孔隙體積占工件體積的7～14%。壓強(qiáng)在650～750MPa范圍內(nèi)，可得到較佳的孔隙體積為9～11%。燒結(jié)處理中，除要控制一定的燒結(jié)溫度之外，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格的控制燒結(jié)時的氣氛(避免原料中脫碳)及燒結(jié)的時間，一般應(yīng)燒結(jié)1小時以上。此外，為使?jié)櫥湍艹浞纸櫟焦ぜ目紫吨?，浸油過程應(yīng)當(dāng)在加熱下進(jìn)行，加熱溫度為80～100℃。雖然常壓下浸油處理可以正常進(jìn)行，但在減壓下有利于浸油處理使?jié)櫥统浞值慕櫟焦ぜ目紫吨?。工件含有一定量的潤滑油，不但在加工時容易，產(chǎn)品在使用時，自潤滑效果也顯著，有助于延長工件的使用壽命。
本發(fā)明的鉆卡螺母結(jié)構(gòu)圖如

圖1、2所示。其中，圖1是經(jīng)粉末冶金工藝加工后的螺母工件毛坯的結(jié)構(gòu)圖。圖2是經(jīng)過機(jī)加工后的鉆卡螺母示意圖。圖2中1、螺母;2、螺母中縫。
本發(fā)明的制造方法通過實(shí)例進(jìn)一步給予說明。
實(shí)例按重量%取霧化法生產(chǎn)鐵粉(100目)97.1%，石墨粉(200目)1.1%，磷鐵粉(200目)1.3%，硬脂酸鋅0.5%和少量機(jī)油放入混料器中充分混合成均勻的混料粉。
用750MPa壓力對混料粉末加壓成型，其孔隙體積占工件體積的9%，在連續(xù)燒結(jié)爐中，以一氧化碳作保防氣氛，在1100℃溫度下燒結(jié)1小時，在水套中冷卻。
將上述制造的工件于真空浸油箱中(表壓760mmHg)，加熱至100℃減壓浸油2小時。所得工件再進(jìn)行常規(guī)方法的機(jī)械精加工得到鉆卡螺母。將鉆卡螺沿中縫打開成兩片，可安裝在鉆頭中，利用這種加工方法材料的利用率可以達(dá)到70%，工件中含有(重量%)0.4%左右的潤滑油。
本發(fā)明的一種改進(jìn)的利用粉末冶金技術(shù)制造鉆卡螺母的方法，采用高碳鋼代取了價(jià)格貴重的高鉻合金鋼，降低原料的成本，使材料利用率可達(dá)70%。同時，由于工件具有一定的硬脆性，加工時即免去了通常加工的熱處理工序，又保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。此外這種鉆卡螺母由于含有一定量的潤滑油成份，即能在使用過程中能起到自潤滑作用，又可延長了螺母的使用壽命。
權(quán)利要求
1.一種高碳鋼材質(zhì)的鉆卡螺母，本發(fā)明的特征是其高碳鋼的組成為(重量%)C1.0～1.3%、P0.1～0.3% 其余Fe。
2.按照權(quán)利要求1所述的螺母，其特征是含有孔徑極細(xì)有微孔，其孔隙的體積占螺母體積的7～14%。
3.按照權(quán)利要求1、2所述的螺母，其特征是孔隙內(nèi)用潤滑油浸潤，其含有潤滑油的孔隙，占總孔隙的50%以上。
4.按照權(quán)利要求2所述的螺母，其特征是較佳的孔隙，體積占螺母體積的9～11%。
5.一種權(quán)利要求1所述高碳鋼鉆卡螺母的制造方法，是采用粉未冶金和機(jī)械加工藝，其特點(diǎn)是(1)混料將一定量鐵粉，石墨粉及磷鐵粉的混合物中加入少量機(jī)油后充分混合均勻;(2)壓型用600～800MPa壓力對上述(1)的混料進(jìn)行壓制成型;(3)燒結(jié)燒結(jié)在一氧化碳或氫氣氛中中進(jìn)行，燒結(jié)溫度為1100～1180℃，經(jīng)燒結(jié)得到毛坯;(4)浸油將(3)制造工件毛坯，進(jìn)行浸油處理，對浸油后的工件毛坯進(jìn)行機(jī)械精加工，也可以將(3)制造工件毛坯，進(jìn)行機(jī)械精加工后進(jìn)行浸油處理。
6.按照權(quán)利要求5所述的螺母的制造方法，其特點(diǎn)是其浸油處理過程是在80～100℃溫度下常壓或減壓下進(jìn)行的。
全文摘要
一種利用粉末冶金工藝制造的高碳鋼鉆卡螺母及其制造工藝。螺母的含碳量為1.0～1.3％，含有9～14％體積的孔隙，且孔隙中浸潤一定量的潤滑油。使用這種工藝制造的鉆卡螺母，材料的利用率可達(dá)70％，可大大降低了原料的成本，即改進(jìn)了零部件的機(jī)械性能，又能在使用的過程中螺母起自潤滑作用，有效地延長零件的使用壽命。
文檔編號C22C38/00GK1048180SQ8910511
公開日1991年1月2日 申請日期1989年6月23日 優(yōu)先權(quán)日1989年6月23日
發(fā)明者蘇泉涌, 高楊, 韓金貴, 楊宗坡, 韓學(xué)義, 何風(fēng)鳴 申請人:興城市粉末冶金廠, 東北工學(xué)院金屬材料研究所