一种折断在基体内的螺栓拆除方法和拆除组件与流程 专利技术说明

五金工具产品及配附件制造技术1.本发明涉及维修技术领域，特别是涉及一种折断在基体内的螺栓拆除方法和拆除组件。背景技术：2.大部分飞行器均携带有离体载荷，例如副油箱、武器、数据记录仪和吊挂等，这些载荷需要在飞行过程迅速、精确并且按照次序投放。但鉴于飞行环境、试验方法和试验经费等方面的限制，不可能在空中完成投放机构的功能和精度验证试验，需要在地面上使用假件，开展地面投放试验。假件基体是指和投放实物(副油箱、武器、记录仪和吊挂等)具有相等体积、相同重量和重心位置接近的零件，也称为试验假件，能够用于地面试验、验证测试和试验分析等方面，测试飞行器的各项性能。在地面投放试验中，当释放假件基体后，由于重力的作用，位于假件上位或者侧位的高强度螺栓，在下落的过程中迅速翻转，并猛烈撞击在试验回收坑的底面上，导致连接螺栓全部折断，部分高强度螺栓残留在假件基体内，形成残余螺栓。由于残存在假件内部的螺栓失去了螺栓夹持端，无法使用工具夹持旋转平稳拆除，导致假件无法再次安装到飞行器上开展后续试验，重复使用受阻、停止。3.残余螺栓头的假件基体，根据折断部位，有些残余螺栓会高出基体表面容易拆除，但更多折断面深入到假件基体表面以下，形成了凹坑，无法拆除残余螺栓，而为了达到重复使用的目的，目前工程上的做法是，在原孔位上重新制孔并攻丝，只是要求新孔的直径大于旧孔的直径，同时使用特制的变径螺栓。但钻制新孔时，为了达到足够的连接强度，要求去除旧孔四周全部的应力变形材料，因此新孔的直径不得小于旧孔1.4倍。新孔直径的扩大，相应的螺栓紧固件的螺栓端也要增大。这使得每一次地面投放试验后，均需要大量且长期的工作，完成重新制孔和重新制造紧固件的工作，给投放试验造成极大的不确定性。重新制做连接孔和紧固件将导致生产效率降低，劳动强度增大，甚至经常性地报废价值不菲的假件，不是一条可行的制造流程。为此，专利号为“201610733449.8”，专利名称为“折断螺栓杆取出的方法”，提出了一种无需扩孔的方式，包括以下的步骤(1)打眼：用铳子在断掉的螺栓顶部中央打一个铳子眼，在用电钻在断掉的螺栓中部顺铳子眼钻一个孔；(2)攻丝：在孔内攻出与螺栓螺纹相反的螺纹孔；(3)取出螺栓：用扳手将反牙螺栓扳紧至螺纹孔的底部，用锤子轻敲反牙螺栓扳顶部，在用扳手用力扳螺栓取出即可。上述专利虽然，不会扩大原本的螺纹孔，但是在对断掉的螺栓钻孔和攻丝工程，产生的机械扰动很容易使原本的螺纹孔的螺纹发生变形，致使无法重复利用。技术实现要素：4.本发明的目的是解决上述技术问题，提供一种折断在基体内的螺栓拆除方法和拆除组件，主要采用耐高温的润滑油保护螺纹、激光粉末熔敷形成平齐堆积层和添丝堆焊重构夹持端三个步骤，润滑油能够避免螺纹孔受到高温和激光伤害，激光粉末熔敷技术堆平断口面，所形成的平齐堆积层，提高了焊接可达性，确保后续可以使用氩弧焊、气焊或者其它可达性要求较差但焊接效率高的焊接技术，在平齐堆积层上表面堆焊出夹持端，方便夹持工具退出残余螺栓，能够在不伤害螺纹孔的前提，快速拆除连接螺栓的残余部分，达到基体快速重复使用的目标。5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明公开了一种折断在基体内的螺栓拆除方法，包括以下步骤：6.s1、对由螺纹孔和残余螺栓的断口所组成的凹坑涂覆耐高温的润滑油，以形成环形的保护油膜，所述保护油膜的外环延伸至所述凹坑外围的基体表面上，所述保护油膜的内环延伸至残余螺栓的断口边缘处，以使润滑油填充至所述残余螺栓和所述螺纹孔之间的螺纹间隙内；7.s2、在所述凹坑内嵌装能够覆盖所述断口边缘处的保护油膜的耐高温保护套，采用激光粉末熔敷方式增长所述耐高温保护套内的所述断口的高度，直至形成与所述耐高温保护套的顶面齐平的平齐堆积层；8.s3、在所述平齐堆积层上采用添丝堆焊方式形成夹持端，并在所述夹持端的顶部制作出供夹持工具夹持的夹持平面，使用夹持工具退出残余螺栓。9.优选地，在步骤s1之前包括步骤s0，对所述断口以及所述凹坑外围的基体表面进行清理，清理过程中需修平所述断口。10.优选地，所述保护油膜位于所述凹坑外围基体表面上的部分的宽度不小于螺纹孔直径的2倍；所述断口的边缘的宽度为螺纹孔直径的0.05～0.2倍，或者不大于2mm；所述保护油膜的厚度不小于2.0mm。11.优选地，所述耐高温保护套包括用于嵌装在所述凹坑内的直筒部和底面用于与所述基体表面贴合的边沿部，所述边沿部同轴固定在所述直筒部的外壁上，所述边沿部的直径比所述凹坑的直径至少大6mm，所述边沿部的厚度为所述凹坑深度的50％，且不小于1.5mm，所述直筒部内径等于螺纹孔的孔径减去a，a＝3～5mm。12.优选地，所述耐高温保护套采用紫铜制作而成。13.优选地，步骤s2中，激光粉末熔敷时采用逐层熔覆方式，层间等待10分钟～15分钟。14.优选地，熔敷路径是从所述断口的中心沿圆周方向逐圈向外旋转，直到所述耐高温保护套的内边缘，每圈重叠区域为0.5倍的熔敷宽度。15.优选地，在铺放金属粉末前，金属粉末需置于温度在120℃～150℃的烘箱内干燥90分钟～120分钟，并搅拌均匀。16.优选地，包括步骤s4，去除所述螺纹孔外围的基体表面因激光粉末熔敷形成的氧化物，并清理所述螺纹孔和所述螺纹孔外围的基体表面。17.还公开了一种折断在基体内的螺栓拆除组件，包括由耐高温的润滑油所形成的保护油膜，所述保护油膜包括边缘区域、外围区域以及填充区域，所述边缘区域覆盖在由基体上的螺纹孔和残余螺栓的断口所形成的凹坑的边缘，所述外围区域覆盖在所述凹坑的外围的基体上，所述填充区域填充在所述残余螺栓和所述螺纹孔之间的螺纹间隙内，所述凹坑内嵌装有能够覆盖所述边缘区域的耐高温保护套，所述耐高温保护套内设有由激光粉末熔覆方式在所述断口上焊接而成的平齐堆积层上，所述平齐堆积层与所述耐高温保护套的顶端齐平，所述平齐堆积层上焊接有由添丝堆焊而成的夹持端，所述夹持端上设有供夹持工具夹持的夹持平面。18.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：19.1.本发明主要采用耐高温的润滑油保护螺纹、激光粉末熔敷和添丝堆焊重构夹持三个步骤，通过采用激光熔敷先行形成平齐堆积层，然后通过添丝堆焊堆高螺栓断口面，基本复原螺栓的夹持端，方便夹持工具退出残余螺栓，拆除工作不会产生较大的机械振动，避免螺纹孔的破坏，而之所以采用激光熔敷先行平齐堆积层，是因为通过统计分析可以发现，折断的螺栓断面通常会陷在基体表面以下2～4mm，形成深浅不同的断口凹坑，螺纹直径较小，操作空间更小，而传统焊接的工艺可达性受限，焊接过程中很容易与基体的螺纹孔焊接到一起致使螺纹受损，而使用激光粉末熔敷能够精准控制焊接范围，但由于激光熔敷过程会产生高温和熔融的金属，损伤螺纹孔，为了保护螺纹孔和附近的基体金属，前期需要采用耐高温的润滑油保护螺纹孔，将润滑油均匀涂覆在残余螺栓与基体的间隙和基体表面，以在夹缝处、基体表面和螺纹间隙内形成淤积，形成保护油膜，避免激光熔覆带来的热损伤。20.2.本发明可以推广到飞机制造中采用螺栓连接的结构中，也可以推广到其它行业的机械连接领域，快速拆除折断后余留在基体中的残余螺栓，特别是适用于各种航空器服役过程的大修，在航空器地面投放试验中，相当数量的假件残存折断的残余螺栓，采用该专利发明，可以在包括野外的任何地域拆除残余螺栓，省去了返厂修理的时间和流程，简化了试验过程，提高试验效率。21.3.本专利同样适用于秃顶螺栓或者夹持端过短螺栓的拆除，避免对基体机构或者材料造成伤害，在一些机构或者紧固件长期使用过程中，由于腐蚀或者频繁地重复使用，导致夹持端失效、卡槽脱槽或者夹持端过短等现象，无法正常方法退出螺栓。可以采用本发明专利提供的方法，增长夹持端长度，采用施加力的方法，快速拆除螺栓。附图说明22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。23.图1为折断后残存在基体内螺栓立体结构示意图；24.图2为折断后残存在基体内螺栓剖面结构示意图；25.图3为涂抹润滑油后的基体内螺栓立体结构示意图；26.图4为涂抹润滑油后的基体内螺栓剖面结构示意图；27.图5为耐高温保护套的立体结构示意图；28.图6为耐高温保护套的剖面结构示意图；29.图7为安装耐高温保护套后的基体内螺栓立体结构示意图；30.图8为安装耐高温保护套后的基体内螺栓剖面结构示意图；31.图9为铺放金属粉末后的基体内螺栓立体结构示意图；32.图10为铺放金属粉末后的基体内螺栓剖面结构示意图；33.图11为金属粉末熔敷过程中的基体内螺栓立体结构示意图；34.图12为金属粉末熔敷过程中的基体内螺栓剖面结构示意图；35.图13为金属粉末形成平齐堆积层的基体内螺栓立体结构示意图；36.图14为金属粉末形成平齐堆积层的基体内螺栓剖面结构示意图；37.图15为夹持端堆焊的基体内螺栓立体结构示意图；38.图16为夹持端堆焊的基体内螺栓剖面结构示意图。39.附图标记说明：1、基体；2、残余螺栓；3、凹坑；4、螺纹间隙；5、保护油膜；6、耐高温保护套；7、铺层粉末；8、激光焊枪；9、激光束；10、平齐堆积层；11、夹持端；12、夹紧平面。具体实施方式40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。41.实施例142.本实施例提供了一种折断在基体内的螺栓拆除方法，如图1至图16所示，包括以下步骤：43.s1、对由螺纹孔和残余螺栓2的断口所组成的凹坑3涂覆耐高温的润滑油，以形成环形的保护油膜5，润滑油优选耐高温的黄油；保护油膜5的外环延伸至凹坑3外围的基体1的表面上，保护油膜5的内环延伸至残余螺栓2的断口边缘处，使得保护油膜5能够覆盖住残余螺栓2和螺纹孔之间的螺纹间隙4，由于润滑油具有极好的流动性，使得润滑油能够继续下渗，填充至螺纹间隙4内，增大对螺纹的保护深度；44.s2、在凹坑3内嵌装耐高温保护套6，耐高温保护套6的外圆与螺纹孔内贴，耐高温保护套6的内圆至少与断口边缘处的保护油膜5边缘平齐，从而能够覆盖断口边缘处的保护油膜5，在嵌装耐高温保护套6是，能够将润滑油挤压到螺纹间隙4内；采用激光粉末熔敷方式增长耐高温保护套6内的断口的高度，直至形成与耐高温保护套6的顶面齐平的平齐堆积层10；45.s3、在平齐堆积层10上采用添丝堆焊方式形成夹持端11，并在夹持端11的顶部制作出供夹持工具夹持的夹紧平面12，使用夹持工具退出残余螺栓2。夹持工具可采用力矩扳，从两侧夹紧夹持端11的夹紧平面12，然后缓慢持续均匀地施加卸载力矩，拆除残余螺栓2，完全拆除螺栓时，也去除了前期放置的耐高温保护套6。46.润滑油能够保护螺纹，避免激光熔覆带来的高温导致螺纹发生变形，保证螺纹孔的螺纹和螺纹孔的四周不受伤害。堆高螺栓断面、添丝堆焊重构夹持端的方法，不会产生机械扰动，继而能够不伤害原来螺纹孔，拆除假件上的残余螺栓，仅更换新的螺栓，达到重复使用假件的目的。47.本实施例中，如图1至图16所示，在步骤s1之前包括步骤s0，对断口以及凹坑3外围的基体1的表面进行清理，清理过程中需修平断口。48.具体的步骤如下：49.首先，采用棉布擦拭凹坑3及其外围基体1的表面，确保凹坑3及其外围区域没有金属残渣等外来物质，优选不起毛的棉布，不起毛的棉布可以保证不残留任何有害于后期焊接的物质，如果使用起毛或者有脱落碎屑的清理材料，很可能导致后期焊接中出现缺陷，再次折断螺栓，将无法修复；然后，采用直径较小的棒铣刀，修整残余螺栓2的断口的顶面，使断口顶面基本平整，修整时不得伤害螺纹；然后，修整完成后采用高压空气清理螺纹孔内部；最后，使用白色棉绸布蘸取酒精，彻底清理螺纹内和附近区域，直到白色棉绸布的颜色保持不变，确保断口及其附近区域洁净、无污染。50.本实施例中，如图1至图16所示，保护油膜5位于凹坑3外围基体1表面上的部分的宽度不小于螺纹孔直径d的2倍，螺纹孔直径也就是凹坑3的直径。也就意味位于凹坑3外围基体1表面上的部分的保护油膜5的面积需要不小于螺纹孔的4倍，这样才能确保保护油膜5的保护效果。断口边缘的保护油膜5的宽度为螺纹孔直径d的0.025～0.1倍，亦或者断口边缘的保护油膜5的宽度不大于2mm。之所以要求断口的边缘也涂覆润滑油，是为了确保要求保护油膜5彻底覆盖螺纹间隙4，确保润滑油可以进入到螺纹间隙4。仅断口边缘的宽度为螺纹孔直径d的0.025～0.1倍，也就意味着断口中部要预留出0.475d～0.4d，断口的中心部位不涂覆润滑油，是为了避免影响后续的焊接。保护油膜5的厚度不小于2.0mm，才能起到有效的保护作用。51.本实施例中，如图1至图16所示，耐高温保护套6包括用于嵌装在凹坑3内的直筒部和底面用于与基体1表面贴合的边沿部，边沿部同轴固定在直筒部的外壁上。边沿部的直径比凹坑3的直径d至少大6mm。边沿部的厚度为凹坑3深度h的50％，且不小于1.5mm。直筒部的内径等于螺纹孔d的孔径减去a，a＝3～5mm。优选地a＝4mm，以保证耐高温保护套6能够完全覆盖凹坑3边缘处的护油膜5。52.进一步，本实施例中，如图1至图16所示，耐高温保护套6采用紫铜制作而成。紫铜材料耐高温、强度高，且成本低，是最佳的选择方式。当然若有更好的材料制作，也可以择优选择。紫铜材料优选紫铜t1或者t2材料。53.进一步，本实施例中，如图1至图16所示，步骤s2中，激光粉末熔敷时采用逐层熔覆方式，层间等待10分钟～15分钟，间隔等待时间主要用于润滑油的回流至螺纹间隙4，继续保护螺纹不受热伤害。激光束9加热熔化残余螺栓2的顶部和铺层粉末7时，由于热传导的作用，残余螺栓2整体受热膨胀，导致螺纹间隙4内的润滑油被挤回凹坑3内，直接反映是保护油膜5的面积增大，增加10～15分钟间隔等待时间是为了残余螺栓2和基体1散热降温，并冷却到常温，润滑油重新回流到螺纹间隙4内，继续保护螺纹不被烧损。作为优选地，逐层熔覆时，每层铺放的厚度为0.5±0.1mm。铺层粉末7所采用的的金属粉末成分接近残余螺栓2的成分。金属粉末的粒度直径在15μm～45μm。54.进一步，本实施例中，如图1至图16所示，熔敷路径是从断口的中心沿圆周方向逐圈向外旋转，直到耐高温保护套6的内边缘，每圈重叠区域为0.5倍的熔敷宽度。55.具体的操作步骤如下：56.采用长焦距(焦距不小于300mm)的激光焊枪8熔敷铺层粉末7，使残余螺栓2的断口表面金属和金属粉末熔敷在一起，熔敷路径是从残余螺栓2的断口的中心沿圆周方向逐圈向外旋转，直到耐高温保护套6的内边缘，金属粉末逐圈熔化，每圈重叠区域为0.5倍的熔敷宽度，确保金属粉末全部和残余螺栓2熔化并凝固，形成一体结构。57.进一步，本实施例中，如图1至图16所示，在铺放金属粉末前，金属粉末需置于温度在120℃～150℃的烘箱内干燥90分钟～120分钟，并搅拌均匀。58.本实施例中，如图1至图16所示，添丝堆焊时采用手工添加焊丝的方法，焊丝直径优选1.6mm～3.0mm，使用自动或者手工堆焊技术，选择合理的焊接参数，规划合理的行走路径，在断口表面堆焊多层金属材料，以形成夹持端11。采用打磨、锉修等手工方法在夹持端11顶部制作相互平行的夹紧平面12。具体的使用锉刀或者其它锉修工具，清理夹持端四周松弛材料，确保夹持端11的材料强度，按照力矩扳手或者其它加持工具的夹持尺寸，继续锉修夹持端11径向尺寸和形状，确保夹持工具夹持稳定，不易打滑。其中夹紧平面12的高度不小于20mm。夹持端11的高度达到螺栓直径的2.0倍～3.0倍，且不少于40mm。59.本实施例中，如图1至图16所示，包括步骤s4，去除螺纹孔外围的基体1表面因激光粉末熔敷形成的氧化物，并清理螺纹孔和螺纹孔外围的基体1表面。60.具体操作步骤如下：61.首先，使用白色仿绸布蘸取酒精，擦拭螺纹孔和附近区域，清理高温黄油等其它外来物质；然后，使用400目的砂纸和薄片刮刀机械清理螺纹孔及其附近区域，去除激光加工过程中金属表面形成的氧化物和氧化皮等外来物质；再然后，用高压空气清理螺纹孔内部；最后，使用白色棉绸布蘸取丙酮，彻底清理螺纹内和附近区域，直到白色棉绸布的颜色保持不变，确保清理干净，确保螺纹孔内光滑、无氧化皮、无油渍等有碍装配的外来物质，达到重复使用的要求。62.实施例263.本实施例提供了一种折断在基体内的螺栓拆除组件，如图1至图16所示，包括由耐高温的润滑油所形成的保护油膜5，保护油膜5包括边缘区域、外围区域以及填充区域。边缘区域覆盖在由基体1上的螺纹孔和残余螺栓2的断口所形成的凹坑3的边缘，外围区域覆盖在凹坑3的外围的基体1表面上，填充区域填充在残余螺栓2和螺纹孔之间的螺纹间隙4内。凹坑3内嵌装有能够覆盖边缘区域的耐高温保护套6，耐高温保护套6内设有由激光粉末熔覆方式在断口上焊接而成的平齐堆积层10上。平齐堆积层10与耐高温保护套6的顶端齐平，平齐堆积层10上焊接有由添丝堆焊而成的夹持端11。夹持端11上设有供夹持工具夹持的夹紧平面12，优选地夹紧平面12位于夹持端11的顶部。通过夹持工具从两侧夹紧夹持端11的夹紧平面12，然后缓慢持续均匀地施加卸载力矩，拆除残余螺栓2，完全拆除螺栓时，也去除了耐高温保护套6。64.进一步，本实施例中，如图1至图16所示，外围区域的宽度不小于螺纹孔直径d的2倍。也就意味位于外围区域的面积需要不小于螺纹孔的4倍。边缘区域的宽度为螺纹孔直径d的0.025～0.1倍，亦或者断口边缘的保护油膜5的宽度不大于2mm。保护油膜5的厚度不小于2.0mm。65.本实施例中，如图1至图16所示，耐高温保护套6包括直筒部和边沿部，边沿部同轴固定在直筒部的外壁上。直筒部用于嵌装在凹坑3内，边沿部的底面与基体1表面贴合。边沿部的直径比凹坑3的直径d至少大6mm。边沿部的厚度为凹坑3深度h的50％，且不小于1.5mm。直筒部的内径等于螺纹孔d的孔径减去a，a＝3～5mm。优选地a＝4mm，以保证耐高温保护套6能够完全覆盖凹坑3边缘处的护油膜5。66.进一步，本实施例中，如图1至图16所示，耐高温保护套6采用紫铜制作而成。67.进一步，本实施例中，如图1至图16所示，激光粉末熔敷时采用逐层熔覆方式形成平齐堆积层10，具体的熔覆过程可参考实施例1。68.进一步，本实施例中，如图1至图16所示，夹持端11的高度达到螺栓直径的2.0倍～3.0倍，且不少于40mm。夹紧平面12的高度不小于20mm。69.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。









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