一种耐低温真空螺丝的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于紧固件制造技术领域，具体涉及一种耐低温真空螺丝的制造方法。
【背景技术】
[0002] 真空螺丝又称排气螺丝，是用于真空系统中的螺丝。其外形与普通螺丝几乎一样， 差别在于真空螺丝中轴从头至尾有一个贯穿的孔。在真空系统设备中，螺丝孔一端是封闭 的，当螺丝锁入时，会有空气被"关"在螺丝尾端以及螺丝孔底端之间（即盲孔）;如用普通螺 丝，当系统抽真空时，这些被"关"住的空气，会因为螺丝的阻挡而不会被迅速抽走，反而会 在抽真空后从螺纹槽缝隙中缓慢排出，对真空系统造成影响甚至污染，使系统真空无法达 到目标值。如果采用真空螺丝，盲孔内的气体会从螺丝中央贯穿的孔被快速抽走，让系统真 空达到目标值。因此真空螺丝是真空系统设备中至关重要的部件之一。
[0003] 现有的真空螺丝大多采用先浇注螺丝本体，再通过打孔装置在其中轴进行贯穿钻 孔。采用此种方法进行铸造时，会出现卷入空气以及熔融金属浇铸不足等情况，获得的真空 螺丝内部往往容易出现气孔、缩孔等缺陷问题。并且对其中轴进行钻孔时，一旦偏离中轴即 可能导致真空螺丝的产品质量降低，甚至整个真空系统设备的运行故障，并且容易导致真 空螺丝损坏，提高生产成本。尤其当真空螺丝用于低温系统设备中，其耐低温性能更是决定 整个低温系统设备能否高效稳定运行的一个重要保障。
[0004] 因此，针对以上存在的问题研制出一种制造耐低温真空螺丝的方法，使得制造出 的真空螺丝中气孔、缩孔出现概率降至最低，同时能够保证在低温环境下保持高效稳定运 行是本领域技术人员所急需解决的难题。
【发明内容】
[0005] 为解决上述问题，本发明公开了一种耐低温真空螺丝的制造方法。
[0006] 为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案： 一种耐低温真空螺丝的制造方法，方法为：设备烘干、预热除湿、熔炼原料、精炼、铸造、 螺纹加工以及表面处理；铸造步骤为不等压铸造，预先制作真空螺丝模具，将熔炼获得的合 金液注入真空螺丝模具中进行压力变化的铸造。
[0007] 具体方法为： (1) 设备烘干：除去熔炼设备表面可能含有的涂料以及锈迹，将其升温至300-350°C 后，在其表面均匀喷涂一层保护涂料；将温度按照不高于25°C/min的速度升温至 450-650°C，并保温0. 5-lh烘干至发黄备用； (2) 预热除湿：对熔炼过程中使用到的添加剂升温至100-150°C并保温20-30min，进行 充分脱水烘干； (3) 熔炼原料：按照给定的成分重量配比进行配料，作为合金原料加入感应熔炼炉中， 并升温至1500-1600°C;待其完全熔化后向其中加入15-25%的添加剂，形成合金液；并向炉 中充入惰性气体防止合金液吸入氢气； (4) 精炼：采用旋转除气法减少合金液中的气体含量，并对合金液进行脱氧、脱硫处 理； (5) 铸造：将步骤（4)中的合金液注入铸造保温坩埚，设定不等压铸造工艺参数：气 源压力为〇? 9-1. 15Mpa，同步压力为0? 75-0. 85Mpa，升液速度为60-68mm/s，充型速度为 55-72mm/s，增压速度为97-108mm/s，结晶增压压力为0? 007-0. 017Mpa; 注入模具，进行不等压铸造的升液、充型、保压、卸压；向模具型腔和保温坩埚同时通入 压缩空气，调节升液压力为〇. 13-0. 16Mpa，充型压力为0. 13-0. 16Mpa，下工作罐内的坩埚 内的熔体在压力差的作用下经升液管沿反重力方向充填石英砂铸型，充型完成后按照设定 的增压速度增压；当上下工作罐的压力差达到〇. 〇5Mpa时进行保压，保压时间为5-10min; 之后将合金液平稳注入模具中，并在不等压作用下凝固结晶形成螺丝本体铸件；结晶 时长为15-25s，保压时间为85-110s，最后卸压取出，获得螺丝本体； (6) 螺纹加工：根据需要对螺丝本体进行车螺纹，得到真空螺丝； (7) 使用镀膜材料在步骤（6)中获得的真空螺丝的表面进行镀膜。
[0008] 作为优选，步骤（3)中的合金原料的组成成分以及各成分所占质量百分比分别为： C:0? 5-1. 5%、Mn:1. 5-2%、Nb:0? 5-2. 5%、Ti:0? 5-2%、Si:5-10%、V:0? 1-0. 25%，其余为Fe。
[0009] 作为优选，步骤（7)中的镀膜材料为聚偏二氟乙烯。
[0010] 作为优选，步骤（2)与步骤（3)中的添加剂都为含65%Cr的工业用Cr添加剂。
[0011] 作为优选，步骤（3)中的惰性气体为氮气、氦气或者氩气。
[0012] 本发明中真空螺丝采用C:0? 5-1. 5%、Mn:1. 5-2%、Nb:0? 5-2. 5%、Ti:0? 5-2%、Si: 5-10%、V:0. 1-0. 25%，其余为Fe的组成成分；C能够提高冲击韧性，但含碳量过高也容易造 成缺陷，因此C的质量百分比不宜过高，控制在0. 5-1. 5%为宜；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，降低真空螺丝的塑性以及韧性，因此将Mn 的质量百分比控制在1. 5-2% ;少量的Nb能够使真空螺丝本体晶粒细化，降低其过热敏感 性，提高强度和抗蚀性；降入少量的Ti能够显著降低真空螺丝的脆性；Si在贝氏体转变过 程中具有强烈抑制碳化物析出的特点，并稳定和细化奥氏体，增加C与Mn的偏聚，充分提高 真空螺丝的淬透性以及抗冲击韧性；而微量的V能够赋予真空螺丝一些特殊机能，如提高 其条件屈服强度。
[0013] 本发明与现有技术相比，螺丝本体选用特殊的成分配比，并采用在中轴处预留穿 孔的不等压铸造方式，取代了原先的钻孔操作，铸造加工更为方便；并且在铸造过程中通过 除氢减少铸件内部气体含量、降低气孔缩孔出现概率，使得真空螺丝铸件疏松显著降低，组 织更为致密，力学性能显著提高；并且真空螺丝的表面采用聚偏二氟乙烯进行镀膜，具有优 良的耐磨性、柔韧性以及耐冲击强度，大大降低了由于低温导致脆性提高带来的负面影响。
【具体实施方式】
[0014] 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。
[0015] 实施例1 : 一种耐低温真空螺丝的制造方法，方法为：设备烘干、预热除湿、熔炼原料、精炼、铸造、 螺纹加工以及表面处理；铸造步骤为不等压铸造，预先制作真空螺丝模具，将熔炼获得的合 金液注入真空螺丝模具中进行压力变化的铸造。
[0016] 具体方法为： (1) 设备烘干：除去熔炼设备表面可能含有的涂料以及锈迹，将其升温至300°C后，在 其表面均匀喷涂一层保护涂料；将温度按照25°C/min的速度升温至450°C，并保温0. 5h烘 干至发黄备用； (2) 预热除湿：对熔炼过程中使用到的添加剂升温至KKTC并保温20min，进行充分脱 水烘干； (3) 熔炼原料：按照组成成分以及各成分所占质量百分比分别为：C:0. 5%、Mn:1. 5%、 Nb: 1%、Ti: 1%、Si:7%、V:0. 25%，其余为Fe的成分配比进行配料，作为合金原料加入感应熔 炼炉中，并升温至1500°C;待其完全熔化后向其中加入25%的含65%Cr的工业用Cr添加剂， 形成合金液；并向炉中充入氮气防止合金液吸入氢气； (4) 精炼：采用旋转除气法减少合金液中的气体含量，并对合金液进行脱氧、脱硫处 理； (5) 铸造：将步骤（4)中的合金液注入铸造保温坩埚，设定不等压铸造工艺参数：气源 压力为0? 9Mpa，同步压力为0? 75Mpa，升液速度为68mm/s，充型速度为72mm/s，增压速度为 105mm/s，结晶增压压力为0? 008Mpa; 注入模具，进行不等压铸造的升液、充型、保压、卸压；向模具型腔和保温坩埚同时通入 压缩空气，调节升液压力为〇. 13Mpa，充型压力为0. 13Mpa，下工作罐内的坩埚内的熔体在 压力差的作用下经升液管沿反重力方向充填石英砂铸型，充型完成后按照设定的增压速度 增压；当上下工作罐的压力差达到0. 〇5Mpa时进行保压，保压时间为5min; 之后将合金液平稳注入模具中，并在不等压作用下凝固结晶形成螺丝本体铸件；结晶 时长为15s，保压时间为85s，最后卸压取出，获得螺丝本体； (6) 螺纹加工：根据需要对螺丝本体进行车螺纹，得到真空螺丝； (7) 使用聚偏二氟乙烯在步骤（6)中获得的真空螺丝的表面进行镀膜。
[0017] 通过上述步骤获得的耐低温真空螺丝，组织均匀、晶粒尺寸小，并且在-100°c的环 境下通过测试得出其具有良好的力学性能，具体如下表所示：
一种耐低温真空螺丝的制造方法，方法为：设备烘干、预热除湿、熔炼原料、精炼、铸造、 螺纹加工以及表面处理；铸造步骤为不等压铸造，预先制作真空螺丝模具，将熔炼获得的合 金液注入真空螺丝模具中进行压力变化的