CN105063323B - 深孔加工枪钻钻杆强韧化及校直工艺 - Google Patents
深孔加工枪钻钻杆强韧化及校直工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及深孔加工设备加工方法技术领域，尤其涉及深孔加工枪钻钻杆强韧化及校直工艺，包括以下步骤:1)选材、制管以及成型，选用优质合金钢、工具钢或者渗碳钢,加工成型为热处理前的深孔加工枪钻钻杆；2)热处理强韧化以及校直一体化，将热处理前的深孔加工枪钻钻杆竖直地挂在工装上，深孔加工枪钻钻杆的底端挂载配重，进行渗碳、淬火、配重自行校直或者淬火及自行较直；3)回火、校直、冷却，与现有技术相比，本发明的选用优质合金钢、工具钢或者渗碳钢为原材料，通过保护气体炉、真空炉、高频炉热处理,在配重的重力作用下，自行校直或渗碳钢渗碳、淬火，提高了碳含量，韧性加强；热处理强韧化化及校直一体化,回火过程自行校直。
Description
技术领域
本发明涉及深孔加工设备加工方法技术领域，尤其涉及深孔加工枪钻钻杆强韧化及校直工艺。
背景技术
枪钻包括钻炳、钻杆以及刀头,具体结构如附图1所示,深孔加工工艺,在中国在中国装备制造业的应用十分广泛。近年来,国产深孔加工机床制造技术得到了飞跃式的发展,而与之配套的刀具(深孔加工枪钻)，由于,枪钻钻杆细长(直径3mm-40mm,长度500mm-3000mm)，服役条件下要求具有极高的强韧性，加工孔径规格繁多，制造工艺难以标准化；而进口枪钻钻杆采用的材料，由于规格繁多，用量少，成本等原因国内无厂家生产，市场现有材料按传统工艺生产出来的钻杆机械性能无法达到零件基本的使用性能要求；热处理、校直工艺实现零件需要的机械性能，满足服役条件下的技术要求,而热处理变形是绝对的。由于枪杆属于异形细长零件，热处理后校直需要投入大量人力物力，而且人工校直的枪杆直线度根本无法达到设计的技术要求。因此,目前，刀具基本依靠进口，很难降低加工成本，提高加工效率。
为此，亟需提供一种提供一种深孔加工枪钻钻杆强韧化及热处理校直工艺,以解决现有技术的不足。
发明内容
以鉴于此，本发明针对现有技术的不足而提供一种深孔加工枪钻钻杆强韧化及热处理校直工艺,通过流程再造技术,成功实现了材料国产化，热处理强韧化及校直工艺一体化，产品完全达到并超过了进口产品机械性能指标。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种深孔加工枪钻钻杆强韧化及热处理校直工艺,包括以下步骤:
1)选材、制管以及成型
选用优质合金钢、工具钢或者渗碳钢,将优质合金钢、工具钢或者渗碳钢制作成所需规格的管材；然后将管材加工成型为热处理前的深孔加工枪钻钻杆；
2)热处理强韧化以及校直一体化
由所述优质合金钢或所述工具钢加工成型的热处理前的深孔加工枪钻钻杆竖直地挂在工装上，深孔加工枪钻钻杆的底端挂载配重，送入可控气体保护炉、真空炉、或者高频炉中加热淬火、配重自行校直；由所述渗碳钢加工成型的热处理前的深孔加工枪钻钻杆竖直地挂在工装上，深孔加工枪钻钻杆的底端挂载配重，送入深井式气体渗碳炉中渗碳、淬火、配重自行校直；
3)回火、校直、冷却
将步骤2深孔加工枪钻钻杆的进行回火、配重自行校直；然后冷却获得深孔加工枪钻钻杆。
较优地,所述渗碳钢为18Cr2Ni4WA。
较优地,步骤2中的强韧化过程如下，首先往渗碳钢内渗碳，提高渗碳钢的碳含量，将由渗碳钢加工而成的热处理前深孔加工枪钻钻杆送入深井式气体渗碳炉内，深井式气体渗碳炉充满惰性气体，将渗碳炉内的温度升高到700-860°，往炉内滴加甲醇，甲醇受热分解，排除炉内氧化性气氛,继续升温，将深井式气体渗碳炉内的温度升高到860-930°，往深井式气体渗碳炉内滴加煤油或者丙酮，煤油或者丙酮分解，分解出的碳元素渗入渗碳钢内；接着空冷淬火，在空气中自然冷却到室温；步骤2中的校直在配重的作用下自行校直。
较优地,所述深井式气体渗碳炉内的炉膛有效深度为0.5-3.5m。
较优地,步骤2中的强韧化过程如下，将所述优质合金钢或所述工具钢加工成型的热处理前的深孔加工枪钻钻杆竖直地挂在工装上，深孔加工枪钻钻杆的底端挂载配重，送入可控气体保护炉、真空炉、或者高频炉中加热淬火在可控气体保护炉、真空炉、或者高频炉内充满惰性气体,然后升温到860-1100℃进行淬火，配重自行校直。
较优地,所述惰性气体为氮气、氦气、氖气或者氩气。
较优地,步骤3的回火过程如下，将热处理强韧化以及校直的深孔加工枪钻钻杆置于深井式气体渗碳炉、控气体保护炉、真空炉、或者高频炉内，深井式气体渗碳炉、控气体保护炉、真空炉、或者高频炉内充满氮气，将渗碳炉、控气体保护炉、真空炉、或者高频炉内的温度升高到300-600°，进行回火处理；
较优地,将回火后的深孔加工枪钻钻杆在空气中自然冷却到室温或者在油中冷却到室温。
较优地，还包括步骤4)，表面处理，将步骤3的深孔加工枪钻钻杆用酸进行表面处理，获得美观润滑耐磨防腐蚀的深孔加工枪钻钻杆。
较优地，所述酸为稀盐酸。
本发明公开了一种深孔加工枪钻钻杆强韧化及热处理校直工艺,包括以下步骤:1)选材、制管以及成型,选用优质合金钢、工具钢或者渗碳钢,将优质合金钢、工具钢或者渗碳钢制作成所需规格的管材；然后将管材加工成型为热处理前的深孔加工枪钻钻杆；2)热处理强韧化以及校直一体化,由所述优质合金钢或所述工具钢加工成型的热处理前的深孔加工枪钻钻杆竖直地挂在工装上，深孔加工枪钻钻杆的底端挂载配重，送入可控气体保护炉、真空炉、或者高频炉中加热淬火、配重自行校直；由所述渗碳钢加工成型的热处理前的深孔加工枪钻钻杆竖直地挂在工装上，深孔加工枪钻钻杆的底端挂载配重，送入深井式气体渗碳炉中渗碳、淬火、配重自行校直；3)回火、校直、冷却,将步骤2深孔加工枪钻钻杆的进行回火、配重自行校直；然后冷却获得深孔加工枪钻钻杆。与现有技术相比，本发明的一种深孔加工枪钻钻杆强韧化及热处理校直工艺具有以下有益效果：
1)本发明选用优质合金钢、工具钢或者渗碳钢为原材料，渗碳钢中合金含量高，碳含量低，强度好，韧性差，经过热处理强韧化后，通过渗碳、淬火，提高了碳含量，韧性加强；而优质合金钢或者工具钢中合金含量和碳含量都较高,强度好,经过热处理后,韧性加强；
2)热处理强韧化化及校直一体化,热处理强韧化步骤中，利用优质合金钢、工具钢或者渗碳钢的热塑性，在配重的重力作用下，深孔加工枪钻钻杆自行校直；
3)回火步骤中，利用优质合金钢、工具钢或者渗碳钢的相变超塑性，在配重的重力作用下，深孔加工枪钻钻杆自行校直,加工出的深孔加工枪钻钻杆自动校直,无需人工额外的进行校直,生产效率大大提高，成本大大降低，而且产品完全达到并超过了进口的深孔加工枪钻钻杆的机械性能指标。
附图说明
图1是深孔加工枪钻的结构示意图。
图2是本发明的热处理工艺图。
图3是本发明的热处理装炉示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步的说明，这是本发明的较佳实施例。
实施例1
如附图2-3所示，一种深孔加工枪钻钻杆强韧化及热处理校直工艺,包括以下步骤:
1)选材、制管以及成型
选用渗碳钢,将渗碳钢制作成所需规格的管材；然后将管材加工成型为热处理前的深孔加工枪钻钻杆；
2)热处理强韧化以及校直一体化
由所述渗碳钢加工成型的热处理前的深孔加工枪钻钻杆竖直地挂在工装上，深孔加工枪钻钻杆的底端挂载配重，送入深井式气体渗碳炉中渗碳、淬火、配重自行校直；
3)回火、校直、冷却成型
将步骤2深孔加工枪钻钻杆的进行回火、配重自行校直；然后冷却成型为深孔加工枪钻钻杆。
较优地，所述渗碳钢为18Cr2Ni4WA。
具体地，步骤2中的强韧化过程如下，首先往渗碳钢内渗碳，提高渗碳钢的碳含量，将热处理前的深孔加工枪钻钻杆送入深井式气体渗碳炉内，深井式气体渗碳炉充满氮气，将渗碳炉内的温度升高到700°，滴加甲醇，甲醇受热分解，排除炉内氧化性气氛,继续升温，将深井式气体渗碳炉内的温度升高到860°，往炉内滴加煤油，煤油分解，分解出的碳元素渗入渗碳钢内；接着空冷淬火，在空气中自然冷却到室温；步骤2中的校直在配重的作用下自行校直；深井式气体渗碳炉内使用氮气保护，甲醇受热分解完全，将炉内的氧化性气体排出炉内，保证炉内是无氧状态，温度继续升高到860℃时，加入煤油,煤油受热分解,煤油中的碳含量高,提高渗碳钢中的渗碳量。
较优地，所述深井式气体渗碳炉内的炉膛有效深度为2.5m。
较优地，步骤3的回火过程如下，将热处理强韧化以及校直的深孔加工枪钻钻杆置于深井式气体渗碳炉内，深井式气体渗碳炉充满氮气，将渗碳炉内的温度升高到500°，进行回火处理；
较优地，步骤3的冷却过程如下：将回火后的深孔加工枪钻钻杆在空气中自然冷却到室温,获得成品。
实施例2
如附图2-3所示，一种深孔加工枪钻钻杆强韧化及热处理校直工艺,包括以下步骤:
1)选材、制管以及成型
选用渗碳钢,将渗碳钢制作成所需规格的管材；然后将管材加工成型为热处理前的深孔加工枪钻钻杆；
2)热处理强韧化以及校直一体化
由所述渗碳钢加工成型的热处理前的深孔加工枪钻钻杆竖直地挂在工装上，深孔加工枪钻钻杆的底端挂载配重，送入深井式气体渗碳炉中渗碳、淬火、配重自行校直；
3)回火、校直、冷却成型
将步骤2深孔加工枪钻钻杆的进行回火、配重自行校直；然后冷却成型为深孔加工枪钻钻杆。
较优地，所述渗碳钢为18Cr2Ni4WA。
具体地，步骤2中的强韧化过程如下，首先往渗碳钢内渗碳，提高渗碳钢的碳含量，将热处理前的深孔加工枪钻钻杆送入深井式气体渗碳炉内，深井式气体渗碳炉充满氦气，将渗碳炉内的温度升高到860°，滴加甲醇，甲醇受热分解，排除炉内氧化性气氛,继续升温，将深井式气体渗碳炉内的温度升高到930°，往炉内滴加丙酮，丙酮分解，分解出的碳元素渗入渗碳钢内；接着空冷淬火，在空气中自然冷却到室温；步骤2中的校直在配重的作用下自行校直；深井式气体渗碳炉内使用氮气保护，甲醇受热分解完全，将炉内的氧化性气体排出炉内，保证炉内是无氧状态，温度继续升高到900℃时，加入丙酮,丙酮受热分解,丙酮中的碳含量高,提高渗碳钢中的渗碳量。
较优地，所述深井式气体渗碳炉内的炉膛有效深度为0.5m。
较优地，步骤3的回火过程如下，将热处理强韧化以及校直的深孔加工枪钻钻杆置于深井式气体渗碳炉内，深井式气体渗碳炉充满氮气，将渗碳炉内的温度升高到300°，进行回火处理；
较优地，步骤3的冷却过程如下：将回火后的深孔加工枪钻钻杆在油中冷却到室温,获得成品。
较优地，还包括步骤4)，表面处理，将步骤3的深孔加工枪钻钻杆用稀盐酸进行表面处理，获得美观润滑耐磨防腐蚀的深孔加工枪钻钻杆。
实施例3
如附图2-3所示，一种深孔加工枪钻钻杆强韧化及热处理校直工艺,包括以下步骤:
1)选材、制管以及成型
选用优质合金钢,将优质合金钢制作成所需规格的管材；然后将管材加工成型为热处理前的深孔加工枪钻钻杆；
2)热处理强韧化以及校直一体化
将热处理前的深孔加工枪钻钻杆竖直地挂在工装上，深孔加工枪钻钻杆的底端挂载配重，送入可控气体保护炉、真空炉、或者高频炉中加热淬火、配重自行校直；
3)回火、校直、冷却成型
步骤2中的强韧化过程如下，将所述优质合金钢加工成型的热处理前的深孔加工枪钻钻杆竖直地挂在工装上，深孔加工枪钻钻杆的底端挂载配重，送入可控气体保护炉、真空炉、或者高频炉中加热淬火在可控气体保护炉、真空炉、或者高频炉内充满惰性气体,然后升温到860℃进行淬火，配重自行校直。
较优地,所述惰性气体为氮气、氦气、氖气或者氩气。
较优地，步骤3的回火过程如下，将热处理强韧化以及校直的深孔加工枪钻钻杆置于控气体保护炉、真空炉、或者高频炉中，控气体保护炉、真空炉、或者高频炉中充满氮气，将控气体保护炉、真空炉、或者高频炉内的温度升高到600°，进行回火处理；
较优地，步骤3的冷却过程如下：将回火后的深孔加工枪钻钻杆在空气中自然冷却到室温,获得成品。
较优地，还包括步骤4)，表面处理，将步骤3的深孔加工枪钻钻杆用稀盐酸进行表面处理，获得美观润滑耐磨防腐蚀的深孔加工枪钻钻杆。
实施例4
如附图2-3所示，一种深孔加工枪钻钻杆强韧化及热处理校直工艺,包括以下步骤:
1)选材、制管以及成型
选用工具钢,将工具钢制作成所需规格的管材；然后将管材加工成型为热处理前的深孔加工枪钻钻杆；
2)热处理强韧化以及校直一体化
将热处理前的深孔加工枪钻钻杆竖直地挂在工装上，深孔加工枪钻钻杆的底端挂载配重，送入可控气体保护炉、真空炉、或者高频炉中加热淬火、配重自行校直；
3)回火、校直、冷却成型
步骤2中的强韧化过程如下，将所述工具钢加工成型的热处理前的深孔加工枪钻钻杆竖直地挂在工装上，深孔加工枪钻钻杆的底端挂载配重，送入可控气体保护炉、真空炉、或者高频炉中加热淬火在可控气体保护炉、真空炉、或者高频炉内充满惰性气体,然后升温到1100℃进行淬火，配重自行校直。
较优地,所述惰性气体为氮气、氦气、氖气或者氩气。
较优地，步骤3的回火过程如下，将热处理强韧化以及校直的深孔加工枪钻钻杆置于控气体保护炉、真空炉、或者高频炉中，控气体保护炉、真空炉、或者高频炉中充满氮气，将控气体保护炉、真空炉、或者高频炉内的温度升高到600°，进行回火处理；
较优地，步骤3的冷却过程如下：将回火后的深孔加工枪钻钻杆在油中自然冷却到室温,获得成品。
较优地，还包括步骤4)，表面处理，将步骤3的深孔加工枪钻钻杆用稀盐酸进行表面处理，获得美观润滑耐磨防腐蚀的深孔加工枪钻钻杆。
实施例5
如附图2-3所示，一种深孔加工枪钻钻杆强韧化及热处理校直工艺,包括以下步骤:
1)选材、制管以及成型
选用工具钢,将工具钢制作成所需规格的管材；然后将管材加工成型为热处理前的深孔加工枪钻钻杆；
2)热处理强韧化以及校直一体化
将热处理前的深孔加工枪钻钻杆竖直地挂在工装上，深孔加工枪钻钻杆的底端挂载配重，送入可控气体保护炉、真空炉、或者高频炉中加热淬火、配重自行校直；
3)回火、校直、冷却成型
步骤2中的强韧化过程如下，将所述工具钢加工成型的热处理前的深孔加工枪钻钻杆竖直地挂在工装上，深孔加工枪钻钻杆的底端挂载配重，送入可控气体保护炉、真空炉、或者高频炉中加热淬火在可控气体保护炉、真空炉、或者高频炉内充满惰性气体,然后升温到900℃进行淬火，配重自行校直。
较优地,所述惰性气体为氮气、氦气、氖气或者氩气。
较优地，步骤3的回火过程如下，将热处理强韧化以及校直的深孔加工枪钻钻杆置于控气体保护炉、真空炉、或者高频炉中，控气体保护炉、真空炉、或者高频炉中充满氮气，将控气体保护炉、真空炉、或者高频炉内的温度升高到500°，进行回火处理；
较优地，步骤3的冷却过程如下：将回火后的深孔加工枪钻钻杆在油中自然冷却到室温,获得成品。
较优地，还包括步骤4)，表面处理，将步骤3的深孔加工枪钻钻杆用稀盐酸进行表面处理，获得美观润滑耐磨防腐蚀的深孔加工枪钻钻杆。
与现有技术相比，本发明的一种深孔加工枪钻钻杆强韧化及热处理校直工艺具有以下有益效果：
1)本发明选用优质合金钢、工具钢或者渗碳钢为原材料，渗碳钢中合金含量高，碳含量低，强度好，韧性差，经过热处理强韧化后，通过渗碳、淬火，提高了碳含量，韧性加强；而优质合金钢或者工具钢中合金含量和碳含量都较高,强度好,经过热处理后,韧性加强；
2)热处理强韧化化及校直一体化,热处理强韧化步骤中，利用优质合金钢、工具钢或者渗碳钢的热塑性，在配重的重力作用下，深孔加工枪钻钻杆自行校直；
3)回火步骤中，利用优质合金钢、工具钢或者渗碳钢的相变超塑性，在配重的重力作用下，深孔加工枪钻钻杆自行校直,加工出的深孔加工枪钻钻杆自动校直,无需人工额外的进行校直,生产效率大大提高，成本大大降低，而且产品完全达到并超过了进口的深孔加工枪钻钻杆的机械性能指标。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (8)
1.一种深孔加工枪钻钻杆强韧化及热处理校直工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)选材、制管以及成型
选用优质合金钢、工具钢或者渗碳钢，将优质合金钢、工具钢或者渗碳钢制作成所需规格的管材；然后将管材加工成型为热处理前的深孔加工枪钻钻杆；
2)热处理强韧化以及校直一体化
由所述优质合金钢或所述工具钢加工成型的热处理前的深孔加工枪钻钻杆竖直地挂在工装上，深孔加工枪钻钻杆的底端挂载配重，送入可控气体保护炉、真空炉、或者高频炉中加热淬火，配重自行校直；由所述渗碳钢加工成型的热处理前的深孔加工枪钻钻杆竖直地挂在工装上，深孔加工枪钻钻杆的底端挂载配重，送入深井式气体渗碳炉中渗碳、淬火、配重自行校直；
3)回火、校直、冷却
将步骤2)深孔加工枪钻钻杆的进行回火、配重自行校直；将回火后的深孔加工枪钻钻杆在空气中自然冷却到室温或者在油中冷却到室温，获得深孔加工枪钻钻杆；
4)表面处理
将步骤3)的深孔加工枪钻钻杆用酸进行表面处理，获得美观润滑耐磨防腐蚀的深孔加工枪钻钻杆。
2.根据权利要求1所述的深孔加工枪钻钻杆强韧化及热处理校直工艺，其特征在于：所述渗碳钢为18Cr2Ni4WA。
3.根据权利要求1所述的深孔加工枪钻钻杆强韧化及热处理校直工艺，其特征在于，步骤2)中的强韧化过程如下，首先往渗碳钢内渗碳，提高渗碳钢的碳含量，将由渗碳钢加工而成的热处理前深孔加工枪钻钻杆送入深井式气体渗碳炉内，深井式气体渗碳炉充满惰性气体，将渗碳炉内的温度升高到700‐860℃，往炉内滴加甲醇，甲醇受热分解，排除炉内氧化性气氛，继续升温，将深井式气体渗碳炉内的温度升高到860‐930℃，往深井式气体渗碳炉内滴加煤油或者丙酮，煤油或者丙酮分解，分解出的碳元素渗入渗碳钢内；接着空冷淬火，在空气中自然冷却到室温；步骤2)中的校直在配重的作用下自行校直。
4.根据权利要求1所述的深孔加工枪钻钻杆强韧化及热处理校直工艺，其特征在于，步骤2)中的强韧化过程如下，将所述优质合金钢或所述工具钢加工成型的热处理前的深孔加工枪钻钻杆竖直地挂在工装上，深孔加工枪钻钻杆的底端挂载配重，送入可控气体保护炉、真空炉、或者高频炉中加热淬火在可控气体保护炉、真空炉、或者高频炉内充满惰性气体，然后升温到860‐1100℃进行淬火，配重自行校直。
5.根据权利要求3或4所述的深孔加工枪钻钻杆强韧化及热处理校直工艺，其特征在于，所述惰性气体为氦气、氖气或者氩气。
6.根据权利要求1或3所述的深孔加工枪钻钻杆强韧化及热处理校直工艺，其特征在于：所述深井式气体渗碳炉内的炉膛有效深度为0.5‐3.5m。
7.根据权利要求1所述的深孔加工枪钻钻杆强韧化及热处理校直工艺，其特征在于：步骤3)的回火过程如下，将热处理强韧化以及校直的深孔加工枪钻钻杆置于深井式气体渗碳炉、控气体保护炉、真空炉、或者高频炉内，深井式气体渗碳炉、控气体保护炉、真空炉、或者高频炉内充满氮气，将渗碳炉、控气体保护炉、真空炉、或者高频炉内的温度升高到300‐600°，进行回火处理。
8.根据权利要求7所述的深孔加工枪钻钻杆强韧化及热处理校直工艺，其特征在于，所述酸为稀盐酸。
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2015
- 2015-08-20 CN CN201510514508.8A patent/CN105063323B/zh active Active
Patent Citations (6)
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