[发明专利]一种耐磨复合穿孔机顶头及表面堆焊制造方法

说明书

本发明提供了一种耐磨复合穿孔机顶头制造方法及穿孔机顶头，制造方法包括：步骤S1制备钢基顶头；步骤S2在钢基顶头的工作锥面以及鼻部端面采用埋弧焊工艺，使药芯焊丝熔覆在钢基顶头的工作锥面以及鼻部端面上，形成厚度为6‑8mm熔覆层；步骤S3钢基顶头的熔覆层进行高温预氧化，即可获得耐磨复合穿孔机顶头。本发明耐磨复合穿孔机顶头制造方法顶头熔覆层表面有致密、均匀的氧化膜，氧化膜与熔覆层结合牢靠，致密、均匀的氧化膜的存在，可以降低钢管穿孔机动力消耗，提高穿孔机顶头使用寿命。

技术领域

本发明涉及穿孔机顶头技术领域，尤其涉及一种耐磨复合穿孔机顶头制造方法及穿孔机顶头。

背景技术

穿管机顶头是无缝钢管生产过程中重要的热加工模具。

在无缝钢管生产过程中，穿管机顶头在循环高温、挤压力的反复作用下，会引起穿管机顶头表层氧化皮脱落、塌鼻、穿管机顶头纵向开裂、粘结钢管等问题，从而直接影响了顶头的使用寿命和无缝钢管生产产品合格率。

现有技术专利号CN101391265还公开了一种无缝钢管机顶头用的钢基复合材料及其制备方法，利用负压铸型型腔内的燃烧合成化学反应，在顶头前沿鼻部形成厚度为15-20毫米厚度的TiC陶瓷－金属增强区域；陶瓷增强区域和顶头之间的结合为冶金结合。工艺为：1）将Ti粉、C粉和Ni粉作为反应物，按照一定比例混合均匀并压制成坯料；2）将除气后的压坯置于负压铸型型腔内顶头需要增强的对应位置，并保持负压砂箱的真空抽力，随后将高温热作模具钢液浇注到铸型内，引燃压坯内的化学反应，形成TiC陶瓷颗粒，从而制备出顶头铸件毛坯；3）将顶头铸件毛坯进行车削或磨削等机械加工，使其达到顶头设计尺寸要求。

但是，上述穿孔机顶头表面氧化膜厚度薄、氧化膜与基体结合强度低，穿管机顶头表层氧化皮容易脱落、塌鼻、穿管机顶头容易纵向开裂、穿孔机顶头使用寿命提高程度有限。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的一个目的是提供解决以上问题中的一种耐磨复合穿孔机顶头制造方法及穿孔机顶头。

一种耐磨复合穿孔机顶头制造方法，先用中频感应电炉熔炼钢基顶头材料，并浇注成顶头毛坯，随后进行粗加工和热处理，得到钢基顶头，然后在钢基顶头的工作锥面以及鼻部端面上，采用埋弧焊机，使药芯焊丝熔覆在顶头工作锥面以及鼻部端面上，得到厚度为6-8mm的耐磨、耐热熔覆层，并将顶头精加工至规定尺寸和精度；最后对熔覆层进行高温预氧化，即可获得耐磨复合穿孔机顶头，具体工艺步骤如下：

先用中频感应电炉熔炼钢基顶头材料，并采用消失模铸造方法浇注成顶头毛坯，钢水浇注温度1544-1559℃；顶头毛坯的化学组成及其质量分数是：0.19-0.25%C，1.88-2.13%Cr，1.03-1.26%Si，4.12-4.30%Mn，0.37-0.48%Ta，1.36-1.49%Nb，0.11-0.15%Ca，0.14-0.18%K，0.00-0.020%S，0.00-0.025%P，余量Fe和不可避免的杂质；顶头毛坯经清砂、打磨和粗加工后，随炉加热至980-1000℃，保温60-80分钟后，炉冷至温度880-895℃，保温90-120分钟后，在温度20-35℃的淬火油中油冷淬火15-20分钟，然后空冷至室温，得到钢基顶头；

钢基顶头的工作锥面以及鼻部端面上，采用埋弧焊机，使药芯焊丝熔覆在顶头工作锥面以及鼻部端面上，得到厚度为6-8mm的耐磨、耐热熔覆层，并将顶头精加工至规定尺寸和精度；药芯焊丝直径2.0-2.5mm，耐磨、耐热熔覆层的化学组成及其质量分数是：0.67-0.75%C，3.12-3.28%B，18.04-18.31%Al，33.51-33.77%Cr，6.23-6.38%Co，8.62-8.80%Mo，3.73-3.91%Nb，0.27-0.35%Y，15.64-15.83%Ni，0.00-0.022%S，0.00-0.025%P，余量Fe和不可避免的杂质；