涂覆鎖緊墊圈的方法和具有涂層的鎖緊墊圈的制作方法
【專利說明】 涂覆鎖緊墊圈的方法和具有涂層的鎖緊墊圈
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2007年6月5日、申請(qǐng)?zhí)枮?00780021042.1、發(fā)明名稱為“涂覆鎖緊墊圈的方法和具有涂層的鎖緊墊圈”的中國專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及用于涂覆鎖緊(locking)墊圈的方法。
[0003]本發(fā)明還涉及具有涂層的墊圈。
【背景技術(shù)】
[0004]鎖緊墊圈(例如用于螺栓固定目的)是已知的，其具有片狀形狀和優(yōu)選在一側(cè)具有徑向延伸齒的圖案以及在另一側(cè)具有優(yōu)選徑向延伸凸輪(cam)的圖案，并且包括用于螺栓、螺桿等緊固元件的中心孔。成對(duì)墊圈傾向于在一起使用，凸輪圖案相互面對(duì)并且齒圖案用于與螺栓頭、螺帽等以及支承體等分別嚙合。
[0005]為了獲得有效的嗤合(engagement)以及耐受施加于緊固裝置上的相當(dāng)大的力，墊圈由可硬化的鋼制成并使其硬化。
[0006]此外，尤其是為了防腐蝕，墊圈具有電解涂覆的鋅涂層。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)中涉及的一個(gè)嚴(yán)重問題是在電解涂覆鋅涂層的過程中產(chǎn)生氫，原子級(jí)的氫溶于墊圈鋼中并導(dǎo)致所謂的氫脆，所述氫脆是由于溶解的氫原子鎖定了鋼中的位錯(cuò)所致，由此降低了鋼的塑性。
[0008]為了大幅降低或完全消除氫脆，對(duì)已經(jīng)硬化并且通常稍微回火的墊圈在約200°C下進(jìn)行熱處理約48小時(shí)，以將溶解的氫驅(qū)出所述鋼。這當(dāng)然是昂貴并且費(fèi)時(shí)的操作，但卻是必需的。此外，所述熱處理趨向于增加對(duì)硬化鋼的回火，使得預(yù)期的硬度將得不到保持，相反明顯降低。
[0009]此外，如今需要更硬的墊圈，以與通過墊圈齒圖案來抓牢的更硬的螺栓和帶銷螺栓組合使用。但是這種更硬的墊圈是通過增加鋼的碳含量來獲得的，這使得墊圈在所述熱處理過程中對(duì)于氫脆和附加的回火甚至更加敏感。
[0010]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種解決上述問題的方法和墊圈。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]分別通過以下方案來實(shí)現(xiàn)上述目的:一種用于制造硬化鋼鎖緊墊圈的方法，所述墊圈在一側(cè)具有齒圖案并且在另一側(cè)具有凸輪圖案，所述方法包括為所述墊圈提供防腐蝕涂層的步驟，所述方法的特征在于以下步驟通過加熱到奧氏體化溫度然后淬火來使低合金鋼墊圈(I)硬化，所述鋼具有0.25被％以上的碳含量；和-將包含片狀鋅粉的基礎(chǔ)涂層非電解地涂覆到所述硬化墊圈上；一種在一側(cè)具有齒圖案并在另一側(cè)具有凸輪圖案的硬化鋼鎖緊墊圈，所述墊圈具有防腐蝕涂層，其特征在于，所述墊圈(I)由低合金鋼制成，所述低合金鋼通過加熱到奧氏體化溫度然后淬火來硬化并具有多0.25被％的碳含量；和在所述墊圈上非電解地涂覆包含片狀鋅粉的基礎(chǔ)涂層。其它的優(yōu)點(diǎn)通過在附記中所述的內(nèi)容來實(shí)現(xiàn)。
【附圖說明】
[0012]結(jié)合附圖參照下文的詳細(xì)說明，將更好地理解本發(fā)明，在附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。
[0013]圖1是采用成對(duì)墊圈的現(xiàn)有技術(shù)的螺栓緊固系統(tǒng)的示意圖；
[0014]圖2以方塊圖的形式示意性示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案。
【具體實(shí)施方式】
[0015]在圖1中，附圖標(biāo)記I表示旨在通過根據(jù)本發(fā)明的方法制造并根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的類型的鎖緊墊圈。
[0016]該墊圈用于鎖緊目的，例如用于緊固螺栓2，每個(gè)墊圈均為板狀形狀并且在一側(cè)具有齒圖案3以及在另一側(cè)具有凸輪圖案3’，并且包括用于螺栓、螺桿等緊固元件2的中心孔(未示出)，該墊圈傾向于成對(duì)使用，凸輪圖案?jìng)?cè)相互面對(duì)，并且當(dāng)凸輪的斜度(Pitch) α大于緊固元件的螺紋斜度β時(shí)提供自鎖緊作用，如圖1實(shí)施例所示。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的方法的圖2所示實(shí)施方案，將已經(jīng)通過加熱到奧氏體化溫度隨后淬火而預(yù)先硬化的墊圈I (在一些情況下是在一定的回火之后)供應(yīng)至如箭頭5所示的預(yù)處理步驟4。預(yù)處理可以包括洗滌和噴丸(砂)處理，這取決于硬化墊圈的表面狀態(tài)。在一些情況下，理想的是在涂覆之前使硬化墊圈回火至一定程度，優(yōu)選至非常有限的程度，例如使得鋼硬度的下降幅度為約5-15%，優(yōu)選小于約10%。許多鋼例如低合金硼鋼在硬化態(tài)時(shí)相當(dāng)容易延展，因而不需要為該目的而進(jìn)行任何回火。
[0018]在預(yù)處理之后接著的是基礎(chǔ)涂層涂覆步驟6，優(yōu)選在離心裝置6中進(jìn)行，將墊圈I以及液體形式的涂料分別如箭頭7和8所示轉(zhuǎn)移到該裝置中。在固化步驟(一般由附圖標(biāo)記9所示)中，固化所涂覆的基礎(chǔ)涂層，通過加熱去除基礎(chǔ)涂層中的液體組分。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，固化步驟9可以包括預(yù)加熱步驟9’和主加熱步驟9”以及后續(xù)的冷卻步驟9”’。經(jīng)過固化步驟9之后，墊圈覆蓋有金屬基礎(chǔ)涂層。根據(jù)有時(shí)優(yōu)選的實(shí)施方案，將具有第一基礎(chǔ)涂層的墊圈循環(huán)回到基礎(chǔ)涂層涂覆步驟6，如箭頭10所示，并進(jìn)一步到固化步驟9，以涂覆另一層基礎(chǔ)涂層。
[0019]此外，根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方案，在墊圈的基礎(chǔ)涂層上涂覆后密封面涂層(postsealing top coat)，為此將墊圈轉(zhuǎn)移到面涂層涂覆生產(chǎn)線，如箭頭11所示。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方案，該生產(chǎn)線包括面涂層涂覆步驟12，優(yōu)選采用離心裝置12’的形式，將墊圈和液體形式的面涂層涂料分別轉(zhuǎn)移到該裝置中，如箭頭11和13所示。在固化步驟(一般由附圖標(biāo)記14所示)中，固化所涂覆的面涂層，通過加熱去除面涂層中的液體組分。同樣，該固化步驟可以包括預(yù)加熱步驟14’和主固化步驟14”以及后續(xù)的冷卻步驟14”’。
[0020]在有時(shí)優(yōu)選的替代實(shí)施方案中，在與優(yōu)選采用離心裝置形式的所述基礎(chǔ)涂層涂覆步驟相同的涂覆步驟中優(yōu)選采用離心裝置形式實(shí)施所述面涂層涂覆步驟。
[0021]該實(shí)施方案由圖2中分別指向墊圈和面涂層的步驟6和12”的箭頭11’和13’所示，固化步驟9優(yōu)選也根據(jù)該替代實(shí)施方案用于固化所涂覆的面涂層，但是在施用時(shí)，采取適合于該替代固化步驟的固化步驟9的工藝參數(shù)。但是，在該實(shí)施方案中，也可以設(shè)想用于面涂層的獨(dú)立固化步驟14，如箭頭15所示。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的方法的涂覆步驟是非電解的并且在防止或者基本防止硬化墊圈回火的條件下實(shí)施。
[0023]由此，用于基礎(chǔ)涂層的固化步驟9通常包括在約60_120°C、優(yōu)選在約80°C持續(xù)約10分鐘的預(yù)熱，以及在約200°C、優(yōu)選在約190°C _230°C持續(xù)少于約60分鐘、優(yōu)選少于20分鐘、例如約15分鐘的主固化。
[0024]此外，用于面涂層的固化步驟14通常包括在低于200°C下持續(xù)約10分鐘的預(yù)熱，以及在約200°C、優(yōu)選在約190°C -210°C持續(xù)少于約20分鐘，優(yōu)選少于約10分鐘的主固化。
[0025]固化的基礎(chǔ)涂層包括含片狀鋅粉(flake)的金屬層，更具體地，金屬層包含片狀鋅粉和片狀鋁粉的混合物，基礎(chǔ)涂層為墊圈提供防腐蝕性。通常，金屬層包含約74wt %的鋅以及約8界1:%的銷。
[0026]后密封面涂層為基礎(chǔ)涂層提供密封并確保不會(huì)經(jīng)由基礎(chǔ)涂層中的孔隙發(fā)生墊圈鋼的腐蝕。優(yōu)選面涂層包含氧化鋰。
[0027]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方案，基礎(chǔ)涂層是可在市場(chǎng)上以商品名DELTA PROTEKT? KL100購得的商品，面涂層是可在市場(chǎng)上以商品名DELTA PROTEKT? VH300、優(yōu)選VH 302 GZ或VH 301GZ購得的商品。
[0028]根據(jù)一個(gè)特定的實(shí)施方案，DELTA PROTECT? KL100基礎(chǔ)涂層基本包含約:
[0029]74.27% 的鋅，
[0030]8.07% 的鋁，
[0031]14.3%的二氧化鈦和
[0032]3.5%的二氧化硅。
[0033]此外，根據(jù)一個(gè)特定的實(shí)施方案，DELTAPROTECT? VH300 (VH 302 GZ 或 VH 301GZ)面涂層基本包含約:
[0034]61%的非晶二氧化硅，
[0035]30.3%的氧化鋰，
[0036]其余的沒有聲明。
[0037]通常，基礎(chǔ)涂層具有約6-20 μ m的厚度，優(yōu)選約10 μ m，面涂層具有約1-3 μ m的厚度。
[0038]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，涂覆后墊圈鋼的硬度為500HV以上，優(yōu)選約500-560HV。
[0039]可以選擇大量不同的鋼來作為墊圈鋼。
[0040]根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方案，使用低合金硼鋼，這種鋼基本包含:
[0041]0.25-0.30% 的碳
[0042]0.20-0.35% 的硅
[0043]1.00-1.30% 的錳
[0044]0.030% 的磷
[0045]0.010% 的硫
[0046]0.20-0.60% 的鉻和
[0047]0.0015-0.0050%的硼，
[0048]余量的鐵和常規(guī)雜質(zhì)。
[0049]根據(jù)另一些優(yōu)選的實(shí)施方案，墊圈鋼的碳含量大于0.3wt%，優(yōu)選為0.3-0.5wt%,一個(gè)例子是根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)30MnCr B5的低合金硼鋼，其基本包含:
[0050]0.3-0.36% 的碳
[0051]彡0.4% 的硅
[0052]1.2-1.5% 的錳
[0053]彡0.035% 的磷
[0054]彡0.040% 的硫
[0055]0.3-0.6% 的鉻
[0056]0.0008-0.005 % 的硼，
[0057]余量的鐵和常規(guī)雜質(zhì)。
[0058]實(shí)施例1
[0059]將由Boloc 04型硼鋼制成的NL 10型墊圈加熱到奧氏體化溫度并隨后在水中淬火，從而獲得581HV的硬度，其中所述硼鋼具有如上述優(yōu)選的0.25-0.30%碳的低合金硼鋼所給出的組成。隨后在200°C下回火(優(yōu)選在帶爐(band furnace)中在線進(jìn)行)30分鐘，產(chǎn)生529HV的硬度，即硬度降低約9%。
[0060]然后使由此處理的墊圈具有如上所述的DELTA兩層基礎(chǔ)涂層以及一層面涂層，每一層均在200°C下加熱約15分鐘，涂覆處理之后硬度為約513HV。
[0061]上文的說明應(yīng)該已經(jīng)對(duì)根據(jù)本發(fā)明的方法和墊圈進(jìn)行了充分公開。
[0062]因此，對(duì)已硬化至所需硬度的墊圈進(jìn)行非電解涂覆，涂覆過程包括加熱至避免或基本避免硬化墊圈回火的溫度。除了保持硬度以外，所述方法還提供了改進(jìn)的生