專利名稱：鉆卡螺母的制作方法
技術領域：
本發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。
在鉆機中鉆卡螺母是關鍵的零部件之一，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度和硬度。通常，鉆卡螺母都采用合金鋼為材質，例如50Cr鋼，經機械加工制成螺母。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生塑性形變，精加工后的鉆卡螺母必須進行熱處理(淬火)增加其硬度和脆性。這種使用通常機加工方法制造鉆卡螺母，不但價格較貴的合金鋼材料的利用率低(22%左右)，且加工工續長。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，降低生產成本。鉆頭螺母通常是按混粉，壓制成型，燒結和精加工等工藝方法進行加工制造的。在粉末冶金工藝中，原料的混粉，壓制成型和燒結過程的條件能直接影響產品性能，特別是燒結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鍵。
本發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，來制造一種性能優良的鉆頭螺母。它不但能節約材料，簡化加工過程，又可以提高工件的使用壽命。
本發明的鉆卡螺母是高碳鋼制成的，其高碳鋼材質的組成(重量%)為C1.0～1.3%;P0.1～0.3%，其余為Fe。同時這種材質制成的螺母工件中含有孔徑極細的微孔，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的潤滑油，同時又能保證工件的強度，其較佳的孔隙體積應占螺母體積的9%～11%。
上述的高碳鋼中的含碳量，能直接影響工件的強度，特別是工件的脆性。材質中加入少量磷也是為了進一步控制其脆性。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%。
本發明的鉆卡螺母的制造方法是采用粉末冶金 工藝和機械加工兩個過程。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油后充分混合均勻;
(2)壓型用600～800MPa壓力對上述(1)的混料進行壓制成型;
(3)燒結燒結在一氧化碳或氫氣氛中進行，燒結溫度為1100～1180℃，經燒結得到毛坯;
(4)浸油將(3)制造工件毛坯，進行浸油處理;
(5)將(4)浸油處理后的工件毛坯進行精加工。其機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、磨平面等工序進行加工，得到成品鉆卡螺母。當然機械加工過程也可以放在浸油工序之前，即先對上述(3)處理得到的毛坯進行機械精加工，然后再進行浸油處理，其效果是一樣的。
在上述制造工藝中，應當進一步說明的是，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的壓強是為了保證在成型的工件中含有一定的孔隙，壓強過高工件密度加大孔隙減少，反之壓強減少孔隙增大，同時工件的強度減弱。在600～800MPa壓強下可以使得工件中的孔隙體積占工件體積的7～14%。壓強在650～750MPa范圍內，可得到較佳的孔隙體積為9～11%。燒結處理中，除要控制一定的燒結溫度之外，應當嚴格的控制燒結時的氣氛(避免原料中脫碳)及燒結的時間，一般應燒結1小時以上。此外，為使潤滑油能充分浸潤到工件的孔隙中，浸油過程應當在加熱下進行，加熱溫度為80～100℃。雖然常壓下浸油處理可以正常進行，但在減壓下有利于浸油處理使潤滑油充分的浸潤到工件的孔隙中。工件含有一定量的潤滑油，不但在加工時容易，產品在使用時，自潤滑效果也顯著，有助于延長工件的使用壽命。
本發明的鉆卡螺母結構圖如
圖1、2所示。其中，圖1是經粉末冶金工藝加工后的螺母工件毛坯的結構圖。圖2是經過機加工后的鉆卡螺母示意圖。圖2中1、螺母;2、螺母中縫。
本發明的制造方法通過實例進一步給予說明。
實例按重量%取霧化法生產鐵粉(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%，在連續燒結爐中，以一氧化碳作保防氣氛，在1100℃溫度下燒結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。所得工件再進行常規方法的機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到70%，工件中含有(重量%)0.4%左右的潤滑油。
本發明的一種改進的利用粉末冶金技術制造鉆卡螺母的方法，采用高碳鋼代取了價格貴重的高鉻合金鋼，降低原料的成本，使材料利用率可達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，又保證了產品的質量。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。
權利要求
1.一種高碳鋼材質的鉆卡螺母，本發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.按照權利要求1所述的螺母，其特征是含有孔徑極細有微孔，其孔隙的體積占螺母體積的7～14%。
3.按照權利要求1、2所述的螺母，其特征是孔隙內用潤滑油浸潤，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械加工藝，其特點是(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油后充分混合均勻;(2)壓型用600～800MPa壓力對上述(1)的混料進行壓制成型;(3)燒結燒結在一氧化碳或氫氣氛中中進行，燒結溫度為1100～1180℃，經燒結得到毛坯;(4)浸油將(3)制造工件毛坯，進行浸油處理，對浸油后的工件毛坯進行機械精加工，也可以將(3)制造工件毛坯，進行機械精加工后進行浸油處理。
6.按照權利要求5所述的螺母的制造方法，其特點是其浸油處理過程是在80～100℃溫度下常壓或減壓下進行的。
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70％，可大大降低了原料的成本，即改進了零部件的機械性能，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 優先權日1989年6月23日
發明者蘇泉涌, 高楊, 韓金貴, 楊宗坡, 韓學義, 何風鳴 申請人:興城市粉末冶金廠, 東北工學院金屬材料研究所