[發明專利]一種高強度的鋁合金螺栓及其制造方法

在審

• 申請號: 202110005628.0
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112853169A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 裕莉莉;柴之龍;李琨;王吉洋;井琦;譚福瑞;李慶偉
• 申請（專利權）人: 中國第一汽車股份有限公司
• 主分類號: C22C21/02
• 分類號: C22C21/02;C22C21/08;C22C21/14;C22C21/16;C22C21/18;C22F1/043;C22F1/047;C22F1/05;C22F1/057;B23P15/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 朱世林

本發明公開了一種高強度的鋁合金螺栓及其制造方法，屬于螺栓加工領域，螺栓(1)由以下重量份數的組分：硅：0.7％～1.2％，鎂：0.7％～1.2％，錳：0.55％～0.65％，銅：0.65％～0.85％，鐵≤0.25％，鉻≤0.05％，鈦≤0.05％，鋯：0.10％～0.17％，鋅：0.15％～0.25％，余量的鋁和不可避免的雜質。本發明所公開的鋁合金螺栓的抗拉強度可達到450MPa以上，滿足鋁合金構件的結構要求，與鋼制螺栓相比具有密度小、質量輕：與相同外形的鋼制緊固件相比，大約輕65％，嚙合長度小：耗材小，螺紋加工的工作周期短，結構緊密，可留給設計人員更多的造型空間；較小的嚙合長度，使得連接處的材料得到節約，從而進一步減輕重量。

技術領域

本發明公開了一種高強度的鋁合金螺栓及其制造方法，屬于螺栓加工領域。

背景技術

在全世界節能環保呼聲日益高漲的大形勢下,汽車工業正在向輕量化、低能耗方向發展，輕質金屬在各個行業被越來越廣泛的應用。發動機和變速箱中鎂、鋁合金構件，基本采用鋼制螺栓裝配，由于鋼與鋁性能的差異，可能會出現以下問題：(1)電化學性能的差異(Fe3+：-0.037V，Al3+：-1.663V，Mg2+：-2.363V)，易導致電化學腐蝕；(2)熱膨脹系數差異(線性熱膨脹系數：Fe≈10.6×10-6/K，Al≈23.4×10-6/K，Mg≈27.0×10-6/K)：溫度升高時會產生一個很高的附加擰緊力，導致低強度構件塑性變形，經過較短的時間周期，在連接內部會產生很大的預緊力損耗，導致松弛，連接結構變得不穩定，操作安全受到威脅。

發明內容

本發明的目的在于解決現有的目前鋼螺栓連接鋁合金構件，會產生電化學腐蝕及預緊力損耗等問題，提出一種高強度的鋁合金螺栓及其制造方法。

本發明所要解決的問題是由以下技術方案實現的：

一種高強度的鋁合金螺栓，螺栓由以下重量份數的組分：硅：0.7％～1.2％，鎂：0.7％～1.2％，錳：0.55％～0.65％，銅：0.65％～0.85％，鐵≤0.25％，鉻≤0.05％，鈦≤0.05％，鋯：0.10％～0.17％，鋅：0.15％～0.25％，余量的鋁和不可避免的雜質。

優選的是，所述螺栓自上而下順次包括頭部和負荷作用區段且二者一體成型，所述負荷作用區段的外緣設有螺紋，所述頭部的下半部分呈圓柱形，上半部分為圓錐形且置于下半部分的上端。

優選的是，所述螺栓由以下重量份數的組分：硅：1.05％，鎂：0.94％，錳：0.63％，銅：0.84％，鐵:0.20％，鉻：0.05％，鈦0.03％，鋯：0.11％，鋅：0.19％，余量的鋁和不可避免的雜質。

一種高強度的鋁合金螺栓制造方法，所述制造方法包括如下步驟：

步驟S1：前處理：將如權利要求1所述化學成分的鋁合金螺栓原料先進行均勻化熱處理后，通過連續擠壓、線材拉拔制備成滿足鋁合金螺栓冷鐓需求的線材；

步驟S2：冷鐓成型：螺栓在冷鐓機上成型；

步驟S3：熱處理：螺栓在540～550℃保溫(90～120)min，接著經170～185℃烘烤6～7h，以保證其熱處理后性能；

步驟S4：螺紋成型：螺栓的螺紋在滾絲機上成型；

步驟S5：螺栓表面處理：螺栓表面通過表面處理工藝形成潤滑薄膜，控制螺栓的表面摩擦系數，以滿足使用需求。

優選的是，所述步驟S2冷鐓成型包括如下步驟：下料、頭部預成型、頭部成型、桿部縮徑。

優選的是，所述步驟S3中的固溶退火為在540～550℃保溫90～120min。

優選的是，所述步驟S3中的時效處理為經170～185℃人工時效處理6～7h，以保證其熱處理后性能。