[發(fā)明專利]一種制作機車制動盤螺栓的鈦合金材料及其加工工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510583413.1
• 申請日: 2015-09-14
• 公開（公告）號: CN105088013B
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜春燕;周杰;王永偉;高嶺昕
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽泰恒通用技術(shù)有限公司
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22F1/18
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)21234
• 代理人: 俞魯江

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于緊固零件，涉及一種鈦合金緊固件，尤其涉及一種鐵路機車車輛制動系統(tǒng)專用鈦合金緊固螺栓。

背景技術(shù)

隨著鐵路列車的提速，對于機車車輛制動系統(tǒng)的零部件性能要求越來越高。制動系統(tǒng)的主要組成部分：制動盤及閘片，制動盤通過緊固件與車輪或車軸連接并緊固，緊固件在列車制動過程中的作用非常重要。機車車輛上目前使用的緊固件材料主要是碳鋼和不銹鋼。列車制動盤緊固件，在制動過程中，與制動盤一樣需承受較惡劣的工作環(huán)境的作用。制動盤緊固件的主要性能要求如下：(1)具有較高的強度。由于列車制動時，制動盤緊固件將承受較大的剪切應(yīng)力作用，因此，要求制動盤螺栓具有較高的強度。(2)較好的抗熱裂性能。列車制動時，制動盤在急冷急熱的環(huán)境中工作，這使得緊固件的工作環(huán)境也隨之變化，因此要求，制動盤螺栓需具有較好的抗熱裂性能。(3)較高的高低溫力學(xué)性能。機車制動盤制動時工作溫度約為300℃，高速列車(動車)制動時的溫度可能高于300℃，因此，螺栓材料還需具有較好的高溫力學(xué)性能。同時，列車行駛的地域不一樣，有的列車需在-40℃的環(huán)境中行駛，這也要求螺栓具有良好的低溫力學(xué)性能。(4)耐蝕性能好。列車的運行環(huán)境及條件，決定了其零部件需具有好的耐蝕性能。(5)疲勞性能好。螺栓在列車運行中，需反復(fù)承受力的作用，因此，其需具有好的疲勞性能。(6)密度小。對列車輕量化具有重要意義。目前使用的碳鋼緊固件及不銹鋼緊固件重量較大，同時綜合力學(xué)性能不高，耐腐蝕性能較差。同時，碳鋼在低溫環(huán)境中使用，具有低溫脆性，容易發(fā)生斷裂。鋼在較高溫度下，性能較常溫性能差。鈦合金在高溫下能保持良好的機械性能。目前，鈦合金緊固件的使用領(lǐng)域涉及航空、航天及化工等領(lǐng)域，且應(yīng)用范圍不斷拓開，在軌道交通設(shè)備上沒有應(yīng)用。

制動系統(tǒng)緊固件大部分采用10.9級鋼制緊固件，抗拉強度1040MPa，屈服強度940MPa，延伸率9％，斷面收縮率48％，硬度HRC32-39HRC，沖擊功20J。

本發(fā)明是針對機車車輛制動系統(tǒng)研制的鈦合金緊固螺栓，不僅具有好的減重效果，具有高強度、抗疲勞、耐腐蝕等優(yōu)異的綜合性能。鈦合金緊固螺栓在鐵路機車車輛上的應(yīng)用將具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種鐵路機車車輛制動系統(tǒng)專用鈦合金緊固螺栓，并公開一種鈦合金緊固螺栓的加工方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

第一步、熔煉鑄錠：采用真空自耗電弧爐熔煉，進行三次真空自耗熔煉；

第二步、開坯鍛造：開坯鍛造加熱溫度1080℃-1180℃；

第三步、換向鐓拔鍛造：進行三墩三拔，第一次1050℃-1100℃高溫鐓拔，第二次980℃-1020℃鐓拔，第三次鐓拔溫度850℃，三次鐓拔后形成棒材；

第四步、棒材軋制：加熱至950℃，軋制成所需尺寸；

第五步、表面處理：采用氟硼酸鉀溶液，氯化鋇溶液，硝酸銨溶液及水按一定比例配制，加熱至80-90℃，將需成型的棒材放入其中恒溫浸泡30min；

第六步、熱墩成型：六角頭螺栓頭部采用兩次熱墩成型，第一次熱墩將棒頭加熱至1030℃，第二次熱墩將棒頭連續(xù)加熱至950℃，采用兩次成型，得到完整的螺栓頭部，不需后續(xù)加工；

第七步、滾絲：滾壓壓力10-15t，進給量1mm/s，轉(zhuǎn)速25-40r/min，滾壓時間5s，滾壓全過程采用冷卻液冷卻；

第八步、退火熱處理：加熱溫度820℃±10℃，保溫2小時，空冷。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

提高鐵路機車車輛制動系統(tǒng)緊固螺栓室溫綜合力學(xué)性能；提高緊固件高低溫力學(xué)性能，擴大應(yīng)用溫度范圍；提高耐腐蝕性能，延長使用壽命。本發(fā)明用于公稱直徑小于20mm的螺栓。

附圖說明

圖1為螺栓的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。

一種制作機車制動盤螺栓的鈦合金材料，鈦合金材料按質(zhì)量百分比包含以下成分：Al:6.0％-6.5％，Cr:1％-1.5％，Si:0.15％-0.20％，Mo:2.6％-3.3％，F(xiàn)e:0.35％-0.45％，Zr:0.1-0.5％，余量為Ti。

Al:6.0％-6.2％，Cr:1.3％-1.5％，Si:0.18％-0.20％，Mo:2.7％-3.0％，F(xiàn)e:0.38％-0.40％，Zr:0.3-0.5％，余量為Ti。

Al:6.0％，Cr:1.4％，Si:0.18％，Mo:2.9％，F(xiàn)e:0.38％，Zr:0.5％，余量為Ti。