一種新型智能防松螺母的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及螺母，具體涉及一種新型智能防松螺母。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代機(jī)械中，緊固件的數(shù)量約占機(jī)器零件總數(shù)量的60%，其中螺紋聯(lián)接是機(jī)械聯(lián)接中使用最普遍的形式之一。一般的螺紋緊固都具有自鎖性，但在變載、沖擊、振動(dòng)作用下，以及工作溫度變化較大時(shí)螺母的松動(dòng)、松脫時(shí)有發(fā)生。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，世界各國因緊固件松動(dòng)、松脫所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)十億以上。因此如何簡單有效地防止螺母的松動(dòng)問題已經(jīng)成為擺在科技工作者面前的一個(gè)十分嚴(yán)重而又迫切的研究課題。
[0003]近幾年來，國內(nèi)外的許多學(xué)者在螺母的防松方面進(jìn)行了大量的研究，開發(fā)出了許多新的防松方法。這些方法多是從結(jié)構(gòu)上入手，其基本防松原理仍是摩擦防松、機(jī)械防松等，但是研究者在“巧”字上下功夫?qū)Ψ浪陕菁y聯(lián)接應(yīng)用于一些特定場合已有一些非常好的思路，并研究出了許多成功的模型，采用的方案也各具特色，如ST2型防松螺母、凹凸型防松螺母、加鍵防松螺母以及嚴(yán)明工程師針對鐵路中螺紋聯(lián)接松動(dòng)的特點(diǎn)研制開發(fā)的新型防松螺母等；此外還有單向防松螺母雙螺母、偏心錐面防松螺母、加鎖防松螺母、防盜螺栓和切向舌簧防盜螺紋聯(lián)接件等新型螺紋聯(lián)接防松形式。這些新型的防松方法在某些工作狀況下收到了一定的防松效果。隨著新型功能材料的出現(xiàn)，目前國內(nèi)外已經(jīng)開始嘗試從材料入手來解決螺母松動(dòng)問題，并取得了一定的成效。比如美國F15，F(xiàn)16軍用戰(zhàn)斗機(jī)所采用的SMA智能螺栓組和管接頭，就成功地解決了飛機(jī)中關(guān)鍵聯(lián)接螺栓的管接頭的松動(dòng)問題。但這里所用的形狀記憶合金(簡稱SMA)為價(jià)格昂貴的NiTi基SMA，大大地限制了其推廣使用，但是卻為螺紋松動(dòng)問題的解決提出了一個(gè)很好的思路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了有效地解決螺紋聯(lián)接的松動(dòng)問題，本文從新型的功能材料入手，提供一種新型智能防松螺母，利用鐵基形狀記憶合金的特殊的力學(xué)性能和物理性能研制開發(fā)一種具有防松、防斷功能的新型螺母。這種螺母的特點(diǎn)在于它不改變螺母原結(jié)構(gòu)，只改變材料，利用材料本身的形狀記憶特性使螺紋連接牢固而不松動(dòng)。
[0005]本發(fā)明的有益之處在于:
(1)鐵基SMA的形狀記憶效應(yīng)(簡稱SME和恢復(fù)效應(yīng))螺母在恢復(fù)加熱處理之后，會(huì)產(chǎn)生很大恢復(fù)力，此恢復(fù)力可以轉(zhuǎn)化為摩擦自鎖力矩，并且在振動(dòng)、沖擊過程中始終存在，所以能有效地防止摩擦力降到臨界值以下；
(2)鐵基SMA除了具有良好的SME以外，還具有擬彈效應(yīng)，這一性質(zhì)可使由該合金制成的螺母具有良好的阻尼減振性，在沖擊、振動(dòng)和動(dòng)載荷作用下，可以吸收部分的能量，不僅起到了防松的作用，而且還提高了螺栓聯(lián)接的疲勞壽命；
(3)由于恢復(fù)力的存在，并且振動(dòng)和沖擊在合金的擬彈性作用下又有所減少，所以這種螺母相對螺栓的轉(zhuǎn)動(dòng)比普通螺母要困難些，因而能有效地防止松動(dòng)。
【具體實(shí)施方式】
[0006]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0007]為了驗(yàn)證鐵基形狀記憶合金防松螺母的防松效果，利用擴(kuò)徑棒使螺母母材(經(jīng)過950°C固溶處理)內(nèi)徑預(yù)變形5% —攻絲制成MlO X 1.5的鐵基形狀記憶合金防松螺母，將其與螺栓在6100 N預(yù)緊力作用下擰緊，隨后再進(jìn)行適當(dāng)溫度的恢復(fù)加熱處理，即可達(dá)到防松目的。
[0008]將按該工藝方法制成的防松螺母與常規(guī)螺母進(jìn)行了對比試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:靜載下，在相同的預(yù)緊力下，防松螺母經(jīng)200 V退火后，與普通螺母相比，防松螺母的松動(dòng)力矩提高了 21.48% ;當(dāng)恢復(fù)溫度為400°C時(shí)，其松動(dòng)力矩可提高200.98%，與上述的理論計(jì)算結(jié)果基本相近；借助于疲勞試驗(yàn)機(jī)工作頻率為80?250 Hz和螺栓組試驗(yàn)臺(tái)測試了在相同預(yù)緊力和振動(dòng)條件(靜載為8.0OkN載荷幅為4.0OkN沖擊系數(shù)R為0.5)下防松螺母和普通螺母的防松壽命。測試結(jié)果表明防松螺母具有較高的防松壽命，普通螺母在振動(dòng)10000次后發(fā)生松動(dòng)，而防松螺母的振動(dòng)壽命卻達(dá)到了 50000次(對應(yīng)回復(fù)溫度為200°C )。理論證明，若提高回復(fù)退火溫度，鐵基形狀記憶合金螺母的防松壽命將還會(huì)有所提高。
[0009]螺紋聯(lián)接相對其它聯(lián)接方式的優(yōu)勢之一就在于拆卸方便，即具有較好重復(fù)使用性能。這種新型智能螺母的重復(fù)使用性可以通過控制合金回復(fù)退火溫度的辦法來實(shí)現(xiàn)。為了驗(yàn)證這種新型智能螺母的重復(fù)使用性，這里以按上述工藝方法加工成的1M螺母，在不同溫度(分別是200 °C、250 °C、300 °C、350 °C、400 °C、450 °C、500 °C )下對螺母進(jìn)行回復(fù)退火，在每一溫度下退火后，測試其松動(dòng)力矩，然后將螺母用相同預(yù)緊力重新預(yù)緊，再對螺母進(jìn)行回復(fù)退火，重復(fù)上述過程。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著恢復(fù)溫度的逐漸升高，自鎖摩擦力矩的增加量(與普通螺母比較)也逐漸增大，當(dāng)恢復(fù)溫度達(dá)到一定溫度時(shí)，自鎖摩擦力矩的增加量開始逐漸減小。對于這一現(xiàn)象可以解釋為:這種防松螺母的防松性能主要決定于加熱后螺母的可恢復(fù)變形量(即可恢復(fù)的應(yīng)力誘發(fā)馬氏體含量)。隨著恢復(fù)退火溫度的逐漸升高，可恢復(fù)的應(yīng)力誘發(fā)的馬氏體含量逐漸升高，但應(yīng)力誘發(fā)的馬氏體量是一定的，隨著恢復(fù)退火處理的反復(fù)進(jìn)行，預(yù)變形所誘發(fā)的馬氏體量(即可恢復(fù)的馬氏體量)逐漸減少，結(jié)果導(dǎo)致自鎖摩擦力矩增加量逐漸下降?？傊?，通過控制退火溫度能將較大自鎖摩擦力矩分多次加到螺紋聯(lián)接中，既可以保證螺母能夠重復(fù)使用，又保證螺母拆卸方便。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型智能防松螺母，其特征在于，該螺母的材料采用具有記憶特性的鐵基形狀記憶合金。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種新型智能防松螺母，利用鐵基形狀記憶合金的特殊的力學(xué)性能和物理性能研制開發(fā)一種具有防松、防斷功能的新型螺母。這種螺母的特點(diǎn)在于它不改變螺母原結(jié)構(gòu)，只改變材料，利用材料本身的形狀記憶特性使螺紋連接牢固而不松動(dòng)。
【IPC分類】F16B39/12, C22C38/00
【公開號】CN105624548
【申請?zhí)枴緾N201410704984
【發(fā)明人】陳慧
【申請人】陳慧
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2014年11月28日