[发明专利]冲击凿岩用摩擦焊接重型钎杆

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种钎杆，尤其是一种冲击凿岩用摩擦焊接重型钎杆。

背景技术

重型钎杆在钻凿岩石时要承受巨大的拉压、扭转、弯曲应力和磨损，生产重型钎杆的材料就必须要有很高的强度和韧性，表面还要抗磨损。目前，国内外重型钎杆生产商均选用高成本的Cr-Ni-Mo系钢作为钎具材料来满足重型钎杆的力学性能。由于我国的Ni资源匮乏，且Ni又是重要的战略资源，近年来价格飙升，造成重钎的生产成本居高不下，给生产厂家和用户带来了沉重的经济压力。湖北嘉裕管业股份有限公司应用20Si2Mn2CrMoVA钢替代Cr-Ni-Mo系钢，采用“电均热--热穿孔-全程带芯纵轧”法、“整体渗碳-油(气)淬火-回火”工艺以及磨擦焊接技术，生产出了新型钻车凿岩用超长暨高性价比重型螺纹连接钎杆，既节约了稀贵资源Ni，又大幅降低了生产成本，满足了用户的需求。

发明内容

为了既能满足钎杆承受巨大的拉压、扭转、弯曲应力而不易磨损的力学性能，又能节约稀有的Ni资源，降低生产成本，本发明提供了一种冲击凿岩用摩擦焊接重型钎杆。该钎杆通过采用特殊的材料、工艺方法和技术，生产出的钎杆具有很高的强度和韧性，表面非常抗磨损，长度在6米以上(超长)，而且降低了生产成本，节约了稀有资源。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：根据重型钎杆钎柄、钎梢和杆体工作的环境与受力情况的不同，分别选用不同的材质，然后使用摩擦焊接技术将三者焊接成一个整体，再进行整体渗碳处理。钎柄、钎梢部选用18CrNi3Mo、18CrNiMoV、22SiMnNi2CrMo、18Cr2Ni2W或23CrNi2WMoV渗碳钢。由于杆体的长度占重钎总长度的90％以上，而工作环境和受力条件比钎柄钎梢好，选用不含Ni的20Si2Mn2CrMoVA渗碳钢作为杆体材料，达到了大幅节约Ni资源降低成本的目的。在钢冶炼技术上采用超级钢冶炼技术，即电弧炉熔炼(EBT)+钢包炉外精炼(LF)+真空脱产气(VD)处理的处理方法生产20Si2Mn2CrMoVA渗碳钢。在轧制和制钎工艺上，采用“电均热-热穿孔-全程带芯纵轧”法、“整体渗碳-油(气)淬火-回火”工艺。在焊接技术上采用磨擦焊接。焊接时，先使一工件以中心线为轴高速旋转，将另一工件向旋转工件施加轴向压力，磨擦加热。达到给定磨擦时间或规定磨擦变形量，即接头加热到焊接温度时，立即停止工件旋转，同时施加更大的轴向压力，进行顶段焊接。

本发明的有益效果是，采用特殊的材料、冶炼技术和工艺方法，不仅使生产出的钎杆具有很高的强度、韧性和抗磨损，而且有足够的长度(大于6米)，大大提高了钎杆的使用寿命和施工效率，还大幅降低了生产成本。

具体实施方式

材料的选择：钎柄、钎梢部选用18CrNi3No、18CrNiMoV、22SiMnNi2CrMo、18Cr2Ni2W或23CrNi2WMoV渗碳钢。杆体采用20Si2Mn2CrMoVA渗碳钢，以节省镍、钨等稀贵资源和降低成本。

超级钢冶炼技术：电弧炉熔炼(EBT)+钢包炉外精炼(LF)+真空脱产气(VD)处理。

轧制和制钎工艺：“电均热-热穿孔-全程带芯纵轧”法、“整体渗碳-油(气)淬火-回火”工艺。

磨擦焊接技术：焊接时，先使一个工件以中心线为轴高速旋转，将另一个工件向旋转工件施加轴向压力，磨擦加热。达到给定磨擦时间或规定磨擦变形量，即接头加热到焊接温度时，立即停止工件旋转，同时施加更大的轴向压力，进行顶段焊接。

工艺路线：高性能渗碳钢坯料下料-检查-中频感应加热-二辊穿孔-三辊轧管减径-六辊热轧成型-精整-墩头-软回火-加工螺纹-磨擦焊接-整体渗碳-淬火回火-抛丸防锈-入库。