塗覆鎖緊墊圈的方法和具有塗層的鎖緊墊圈的製作方法
2023-05-20 19:49:41 5
專利名稱：塗覆鎖緊墊圈的方法和具有塗層的鎖緊墊圈的製作方法
技術領域：
本發明涉及根據所附權利要求1前序部分的用於塗覆鎖緊(locking )
墊圏的方法。
本發明還涉及根據所附權利要求11前序部分的具有塗層的墊圏。
1.2現有技術
鎖緊墊圏(例如用於螺栓固定目的)是已知的，其具有片狀形狀和 優選在一側具有徑向延伸齒的圖案以及在另一側具有優選徑向延伸凸 輪(cam)的圖案，並且包括用於螺栓、螺杆等緊固元件的中心孔。成 對墊圏傾向於在一起使用，凸輪圖案相互面對並且齒圖案用於與螺栓 頭、螺帽等以及支承體等分別嚙合。
為了獲得有效的嚙合(engagement)以及耐受施加於緊固裝置上的相 當大的力，墊圏由可硬化的鋼製成並使其硬化。
此外，尤其是為了防腐蝕，墊圏具有電解塗覆的鋅塗層。 現有技術中涉及的一個嚴重問題是在電解塗覆鋅塗層的過程中產 生氫，原子級的氫溶於墊圏鋼中並導致所謂的氫脆，所述氫脆是由於溶 解的氫原子鎖定了鋼中的位錯所致，由此降低了鋼的塑性。
為了大幅降低或完全消除氫脆，對已經硬化並且通常稍微回火的墊 圏在約200'C下進行熱處理約48小時，以將溶解的氫驅出所述鋼。這當 然是昂貴並且費時的操作，但卻是必需的。此外，所述熱處理趨向於增 加對硬化鋼的回火，使得預期的硬度將得不到保持，相反明顯降低。
此外，如今需要更硬的墊圏，以與通過墊圏齒圖案來抓牢的更硬的 螺栓和帶銷螺栓組合使用。但是這種更硬的墊圏是通過增加鋼的碳含量 來獲得的，這使得墊圏在所述熱處理過程中對於氫脆和附加的回火甚至 更加敏感。
本發明的一個目的是提供一種解決上述問題的方法和墊圈。2.
發明內容
分別通過根據所附權利要求1和11的方法和墊圏來實現上述目的。 其它的優點通過在各從屬權利要求中所述的內容來實現。
3.
結合附圖參照下文的詳細說明，將更好地理解本發明，在附圖中相 同的附圖標記表示相同的部件。
圖l是採用成對墊圏的現有技術的螺栓緊固系統的示意圖2以方塊圖的形式示意性示出根據本發明的第一實施方案。
4. 優選實施方案的詳細說明
在圖1中，附圖標記l表示旨在通過根據本發明的方法製造並根據本 發明設置的類型的鎖緊墊圏。
該墊圏用於鎖緊目的，例如用於緊固螺栓2，每個墊圏均為板狀形狀 並且在一側具有齒圖案3以及在另一側具有凸輪圖案3，，並且包括用於螺 栓、螺杆等緊固元件2的中心孔(未示出)，該墊圏傾向於成對使用， 凸輪圖案側相互面對，並且當凸輪的斜度(pitch) a大於緊固元件的螺 紋斜度P時提供自鎖緊作用，如圖l實施例所示。
根據本發明的方法的圖2所示實施方案，將已經通過加熱到奧氏體 化溫度隨後泮火而預先硬化的墊圏1(在一些情況下是在一定的回火之 後)供應至如箭頭5所示的預處理步驟4。預處理可以包括洗滌和噴丸 (砂)處理，這取決於硬化墊圏的表面狀態。在一些情況下，理想的是 在塗覆之前使硬化墊圏回火至一定程度，優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%，優選小於約10%。許多鋼例如低 合金硼鋼在硬化態時相當容易延展，因而不需要為該目的而進行任何回 火。
在預處理之後接著的;LS^塗層塗覆步驟6,優選在離心裝置6中進 行,將塾圏1以及液體形式的塗料分別如箭頭7和8所示轉移到該裝置中。 在固化步驟(一般由附圖標記9所示)中，固化所塗覆的^ftfe塗層，通過 加熱去除J^i塗層中的液體組分。根據一個優選的實施方案，固化步驟9 可以包括預加熱步驟9，和主加熱步驟9"以及後續的冷卻步驟9"，。經過固 化步驟9之後，墊圏覆蓋有金屬基礎塗層。根據有時優選的實施方案，將
7具有第一基礎塗層的墊圏循環回到基礎塗層塗覆步驟6，如箭頭10所示， 並進一步到固化步驟9，以塗覆另 一層M塗層。
此外，根據優選的實施方案，在墊圈的J^塗層上塗覆後密封面塗層 (post sealing top coat),為此將墊圏轉移到面塗層塗覆生產線，如*頭11 所示。根據優選的實施方案，該生產線包括面塗層塗覆步驟12,優選採用 離心裝置12，的形式，將墊圏和液體形式的面塗層塗料分別轉移到該裝置 中，如箭頭11和13所示。在固化步驟(一般由附圖標記14所示)中，固 化所塗覆的面塗層，通過加熱去除面塗層中的液體組分。同樣，該固化步 驟可以包括預加熱步驟14，和主固化步驟14，，以及後續的冷卻步驟14，，，。
在有時優選的替代實施方案中，在與優選採用離心裝置形式的所述基 礎塗層塗覆步驟相同的塗覆步驟中優選釆用離心裝置形式實施所述面塗 層塗覆步驟。
該實施方案由圖2中分別指向墊圏和面塗層的步驟6和12"的箭頭11， 和13，所示，固化步驟9優選也根據該替代實施方案用於固化所塗覆的面 塗層，但是在施用時，釆取適合於該替代固化步驟的固化步驟9的工藝參 數。但是，在該實施方案中，也可以設想用於面塗層的獨立固化步驟14， 如箭頭15所示。
根據本發明的方法的塗覆步驟是非電解的並且在防止或者基本防止硬 化墊圈回火的條件下實施。
由此，用於J^b塗層的固化步驟9通常包括在約60-120。C、優選在約 80。C持續約10分鐘的預熱，以及在約200。C、優選在約190。C-230。C持續 少於約60分鐘、優選少於20分鐘、例如約15分鐘的主固化。
此外，用於面塗層的固化步驟14通常包括在低於200。C下持續約10 分鐘的預熱，以及在約200。C、優選在約1卯。C-210。C持續少於約20分鐘， 優選少於約10分鐘的主固化。
固化的基礎塗層包括含片狀鋅粉(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，基礎塗層為墊圏提供防腐蝕 性。通常，金屬層包含約74wtY。的鋅以及約8 wt。/。的鋁。
後密封面塗層為基礎塗層提供密封並確保不會經由基礎塗層中的 孔隙發生墊圏鋼的腐蝕。優選面塗層包含氧化鋰。根據優選實施方案，基礎塗層是可在市場上以商品名DELTA PROTEKTTM KL100購得的商品，面塗層是可在市場上以商品名 DELTA PROTEKT VH300、優選VH 302 GZ或VH 301 GZ購得的商
U口 o
根據一個特定的實施方案，DELTA PROTECT KL100基礎塗層 基本包含約
74.27%的鋅，
8.07%的鋁，
14.3%的二氧化鈥和
3.5%的二氧化矽。
此外，根據一個特定的實施方案，DELTA PROTECT VH300(VH 302 GZ或VH 301 GZ)面塗層基本包含約
61%的非晶二氧化珪，
30.3%的氧化鋰，
其餘的沒有聲明。
通常，基礎塗層具有約6-20nm的厚度，優選約10nm，面塗層具有 約l-3nm的厚度。
根據一個優選的實施方案，塗覆後墊圏鋼的硬度為500HV以上， 優選約500-560HV。
可以選擇大量不同的鋼來作為墊圏鋼。
根據優選的實施方案，使用低合金硼鋼，這種鋼基本包含
0.25-0.30%的碳
0.20-0.35%的矽
1.00-1.30%的錳
0.030%的磷
0.010%的硫
0.20-0.60%的鉻和0.0015-0.0050%的硼，
餘量的鐵和常規雜質。
根據另一些優選的實施方案，墊圏鋼的碳含量大於0.3 wt%，優選 為0.3-0.5 wt%, —個例子是根據歐洲標準MnCr B5的低合金硼鋼， 其基本包含
0.3畫0.36%的碳
￡0.4%的矽
1.2-1.5%的錳
$0.035%的磷
￡0.040%的硫
0.3國0.6%的鉻
0.0008-0.005%的硼，
餘量的鐵和常規雜質。
實施例1
將由Boloc 04型硼鋼製成的NL 10型墊圏加熱到奧氏體化溫度並隨 後在水中淬火，從而獲得581HV的硬度，其中所述硼鋼具有如上述優 選的0.25-0.30%碳的低合金硼鋼所給出的組成。隨後在200。C下回火(優 選在帶爐(band furnace )中在線進行)30分鐘，產生529HV的硬度， 即硬度降低約9%。
然後使由此處理的墊圏具有如上所述的DELTA兩層基礎塗層以及 一層面塗層，每一層均在200。C下加熱約15分鐘，塗覆處理之後硬度為 約513HV。
上文的說明應該已經對根據本發明的方法和墊圏進行了充分公開。
因此，對已硬化至所需硬度的墊圏進行非電解塗覆，塗覆過程包括 加熱至避免或基本避免硬化墊圏回火的溫度。除了保持硬度以外，所述 方法還提供了改進的生產率。
上文已經就優選實施方案描述了本發明。當然，在不偏離基本的發 明思想的情況下，也可以設想其它的實施方案以及微小的添加和修改。可以如上所述實施基礎塗層和面塗層的塗覆，在離心裝置中處理已 經在液體塗料中浸漬之後的墊圏，以去除進入的液體。可以使用不同於
此處浸漬旋塗(dip-spin)的其它方法，例如浸漬-流幹法(dip-drain) (通過流幹而不是離心裝置來去除)或噴塗。
可以在合適的爐例如燃氣爐或電爐中進行預熱和固化。
根據本發明的方法也可應用於將與成對的墊圈一起使用的螺母，每 一個墊圈均具有齒圖案和凸輪圖案，還可應用於將與根據本發明的墊圏 一起使用的具有齒圖案的螺母。
因此，本發明不應被認為限於所示的實施方案，而是可以在所附的權 利要求範圍內變化。
權利要求
1. 一種用於製造硬化鋼鎖緊墊圈的方法，所述墊圈在一側具有齒圖案並且在另一側具有凸輪圖案，所述方法包括為所述墊圈提供防腐蝕塗層的步驟，所述方法的特徵在於以下步驟-通過加熱到奧氏體化溫度然後淬火來使低合金鋼墊圈(1)硬化，所述鋼具有0.25wt％以上的碳含量；和-將包含片狀鋅粉的基礎塗層非電解地塗覆到所述硬化墊圈上。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述鋼的碳含量為0.3wt。/o以上。
3. 根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，使所述硬化鋼塾圏回火至一定程度的步驟，優選至非常有限的程度，例如使得所述鋼硬度的下降幅度為約5-15%,優選小於約10%。
4. 根據權利要求1、 2或3所述的方法，其特徵在於，將DELTAPROTEKT KL100型的基礎塗層塗覆到所述硬化墊圏上的步驟(6,12")。
5. 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，在約l卯"-230'C的墊團溫度下持續少於60分鐘，優選少於20分鐘，例如約15分鐘的所述塗覆的^塗層的主固化步驟(9")。
6. 根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，在所述基礎塗層的主固化步驟(9")之前，在約60-120'C，優選在80。C持續約5-10分鐘，優選約7分鐘的預熱步驟(9，)。
7. 根據權利要求1-6中任意一項所述的方法，其特徵在於，將後密封面塗層非電解地塗覆到所述基礎塗層上的步驟(12, 12")。
8. 根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，塗覆DELTAPROTEKTTM VH300、優選VH 302 GZ或VH 301 GZ型的面塗層的步
9. 根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，在約190。C-210'C的墊圈溫度下優選持續少於約20分鐘，優選約10分鐘的所述面塗層的主固化步驟(9"， 14")。
10. 根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，在所述面塗層的主固化步驟(9", 14")之前，在低於200。C持續約10分鐘的預熱步驟(9，， 14，)。
11. 根據權利要求I-IO中任一項所述的方法，其特徵在於，所塗覆的所述墊圏的》更度為500HV以上，優選約500-560HV。
12. 根據權利要求I-IO中任一項所述的方法，其特徵在於，所述墊圏鋼基本包含formula see original document page 0
13.image see original document page 3
14. 一種在一側具有齒圖案並在另一側具有凸輪圖案的硬化鋼鎖緊墊圏，所述墊圏具有防腐蝕塗層，其特徵在於，所述墊圏(1)由低合金鋼製成，所述低合金鋼通過加熱到奧氏體化溫度然後淬火來硬化並具有X).25wt。/。的碳含量；和在所述塾圈上非電解地塗覆包含片狀鋅粉的基礎塗層。
15. 根據權利要求14所述的鎖緊墊圏，其特徵在於，所述碳含量20.30wt%。
16. 根據權利要求14或15所述的鎖緊墊圏，其特徵在於，使所述硬化墊圏回火至一定程度、優選至非常有限的程度，例如使得所述鋼硬度的下降幅度為約5-15%，優選小於約10%。
17. 根據權利要求14、 15或16所述的方法，其特徵在於，所述基礎塗層為DELTA PROTEKT KL100型。
18. 根據權利要求17所述的方法，其特徵在於，在約1卯'C-230'C、優選約185。C-200。C的墊圏溫度下，在主固化步驟中固化所述^54塗層，固化時間少於約60分鐘，優選約15分鐘。
19. 根據權利要求14-18中任一項所述的方法，其特徵在於，在所述基礎塗層上非電解地塗覆面塗層。
20. 根據權利要求19所述的方法，其特徵在於，所述面塗層為DELTAPROTEKT VH300、優選VH 302 GZ或VH 301 GZ型。
21. 根據權利要求14-20中任一項所述的方法，其特徵在於，所塗覆的所述墊圏鋼的硬度為500HV以上，優選約500-560HV。
22. 根據權利要求14-21中任一項所述的方法，其特徵在於，所述墊圏鋼基本包含0.25-0.30%的碳0.20-0.35%的珪1.00-1.30%的錳0.030%的磷0.010%的石危,0.20-0.60%的鉻和0.0015-0.0050%的硼，餘量的鐵和雜質。
23.根據權利要求14-21中任一項所述的方法，其特徵在於，所述墊圏鋼基本包含0.3-0.36%的碳$0.4%的矽1.2-1.5%的錳￡0.035%的磷￡0.040%的疏0.3-0.6%的鉻和0.0008-0.005%的硼，餘量的鐵和常規雜質。
全文摘要
一種用於製造硬化鋼鎖緊墊圈(1)的方法，所述墊圈在一側具有齒圖案並在另一側具有凸輪圖案，所述方法包括為所述墊圈提供防腐蝕塗層的步驟。所述方法的特徵在於如下步驟通過加熱到奧氏體化溫度然後淬火來使低合金鋼墊圈(1)硬化，所述鋼具有超過0.25wt％的碳含量；將包含片狀鋅粉的基礎塗層非電解地塗覆到所述硬化墊圈上。本發明還涉及一種硬化鋼鎖緊墊圈。
文檔編號C23F17/00GK101460662SQ200780021042
公開日2009年6月17日 申請日期2007年6月5日 優先權日2006年6月8日
發明者馬蒂亞斯·安德森 申請人:諾德鎖具公司