CN107309431A - 一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺,包括如下步骤:(1)充分混合;(2)一次干燥;(3)二次干燥;(4)压制成型;(5)真空低压烧结;(6)去毛坯检验;(7)机加工。本发明所述工艺制备得到的超硬钨钢穿孔针具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能,特别是它的高硬度和耐磨性,即使在600℃的温度下也基本保持不变,在1000℃时仍有很高的硬度。
Description
技术领域
本发明涉及穿孔针及制造方法,具体为提供一种耐磨耐热、高效的一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺。
背景技术
穿孔针通常是在1200℃-1300℃的高温条件下工作,需要承受高温摩擦、挤压等应力作用,工作环境极其恶劣,目前市面上常见的都是普通的合金钢,虽然钢材中添加了一些碳化物但整体的耐磨性、耐热性以及使用寿命都比较不理想,通常在使用四五次便会报废,导致整个机构需要重新更换穿孔针,耗时耗力,生产成本高,效率低。
超硬钨钢是指钨钢合金成分中添加可显著改善高温强度、高温硬度和抗氧化性能的贵金属TiC和TaC成分的优质钨钢材料制成的耐磨钨钢产品:超硬钨钢,可以在600℃的温度下基本保持不变,在1100℃时仍有很高的硬度,是普通钨钢基体的10多倍,主要用于制作高性能钨钢刀片,是机械刀具行业最理想的材料;它不但可以切削钢,也可以加工铸铁和有色金属,特别适合用于加工高合金钢、耐热合金和合金铸铁等。
因此提供一种耐磨耐热、高效的一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺是很有前景的。
发明内容
为解决上述存在的问题,本发明的目的在于提供一种耐磨耐热、高效的一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺。所述工艺用于挤压机用穿孔针的表面强化及增寿,通过将碳化钨、碳化钴、碳化钛、碳化钽、碳化钒和碳化铬粉等金属元素重新配比,烧结制造出超硬钨钢穿孔针。所述的超硬钨钢穿孔针在制造后常温状态下表面硬度达到HRA≥92,正常使用寿命达到78次以上,且提高了整机的生产效率、降低生产成本,为工厂创造了大量的经济效益。
为达到上述目的,本发明的技术方案是:
一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺,包括如下步骤:
(1)充分混合:将碳化钨、碳化钴、碳化钛、碳化钽、碳化钒和碳化铬在粉碎机中进行粉碎处理,粉碎完成后置于高速搅拌机内进行充分混合;
(2)一次干燥:将步骤(1)混合得到的粉末放入干燥设备中进行一次干燥处理,干燥完成后进行筛选并添加成型剂;
(3)二次干燥:将步骤(2)得到的混合物放入干燥设备中再进行二次干燥,充分干燥后得到粒化的金属混合物;
(4)压制成型:将步骤(3)得到的金属混合物进行压制成型;
(5)真空低压烧结:将压制成型的固体在真空低压的环境下进行烧结;
(6)去毛坯检验:将步骤(5)烧结后的固体从真空烧结炉内取出并去毛坯,进行无损超音波检验以及毛坯尺寸精度检验,检验合格的固体即为超硬钨钢;
(7)机加工:通过CNC加工中心对超硬钨钢进行机加工,最终得到一种超硬钨钢穿孔针。
作为优选,所述步骤(3)中粒化的金属混合物包括下列百分比的化学组分:Co20%-33%、Cr 13%-15%、W 13%-15%、V 2%-8%、Ti 0.5%-1%、Ta 0.1%-0.5%,其余为C。
作为优选,所述一次干燥与二次干燥均在干燥炉内加热至50-80℃下进行。
作为优选,所述步骤(4)中压制成型的工作压力为15-25MPa,压制成型时间为1-3s。
作为优选,所述真空低压烧结的具体步骤为:真空→升温至400-800℃脱蜡预烧→升温至1200-1500℃保温→充Ar加压→保温加压→降压冷却→卸料。
作为优选,所述超硬钨钢穿孔针的密度为:14.5~14.8g/cm3。
作为优选,所述超硬钨钢穿孔针的晶粒度为:0.4~0.6um。
作为优选,所述超硬钨钢穿孔针适用于对金属轻合金无缝管材料进行穿孔。
本发明的有益效果为:本发明用于挤压机用穿孔针的表面强化及增寿,通过将碳化钨、碳化钴、碳化钛、碳化钽、碳化钒和碳化铬粉等金属元素重新配比,烧结制造出超硬钨钢穿孔针。所述的超硬钨钢穿孔针在制造后常温状态下表面硬度达到HRA≥92,正常使用寿命达到78次以上,且提高了整机的生产效率、降低生产成本,为工厂创造了大量的经济效益。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解,这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整,未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺,包括如下步骤:
(1)充分混合:将碳化钨、碳化钴、碳化钛、碳化钽、碳化钒和碳化铬在粉碎机中进行粉碎处理,粉碎完成后置于高速搅拌机内进行充分混合;
(2)一次干燥:将步骤(1)混合得到的粉末放入干燥设备中进行一次干燥处理,干燥完成后进行筛选并添加成型剂;
(3)二次干燥:将步骤(2)得到的混合物放入干燥设备中再进行二次干燥,充分干燥后得到粒化的金属混合物;
(4)压制成型:将步骤(3)得到的金属混合物进行压制成型;
(5)真空低压烧结:将压制成型的固体在真空低压的环境下进行烧结;
(6)去毛坯检验:将步骤(5)烧结后的固体从真空烧结炉内取出并去毛坯,进行无损超音波检验以及毛坯尺寸精度检验,检验合格的固体即为超硬钨钢;
(7)机加工:通过CNC加工中心对超硬钨钢进行机加工,最终得到一种超硬钨钢穿孔针。
作为优选,所述步骤(3)中粒化的金属混合物包括下列百分比的化学组分:Co20%-33%、Cr 13%-15%、W 13%-15%、V 2%-8%、Ti 0.5%-1%、Ta 0.1%-0.5%,其余为C。
作为优选,所述一次干燥与二次干燥均在干燥炉内加热至50-80℃下进行。
作为优选,所述步骤(4)中压制成型的工作压力为15-25MPa,压制成型时间为1-3s。
作为优选,所述真空低压烧结的具体步骤为:真空→升温至400-800℃脱蜡预烧→升温至1200-1500℃保温→充Ar加压→保温加压→降压冷却→卸料。
作为优选,所述超硬钨钢穿孔针的密度为:14.5~14.8g/cm3。
作为优选,所述超硬钨钢穿孔针的晶粒度为:0.4~0.6um。
作为优选,所述超硬钨钢穿孔针适用于对金属轻合金无缝管材料进行穿孔。
其中,各实施例步骤(3)中粒化的金属混合物的化学组成见表1。各实施例制备得到的超硬钨钢穿孔针物理性质见表2。
表1各实施例步骤(3)中粒化的金属混合物的化学组成
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
Co | 25 | 20 | 30 | 28 | 33 |
Cr | 14 | 13 | 13 | 15 | 13 |
W | 15 | 14 | 14 | 13 | 13 |
V | 2 | 5 | 8 | 4 | 3 |
Ti | 0.5 | 0.5 | 0.8 | 1 | 0.7 |
Ta | 0.2 | 0.1 | 0.1 | 0.5 | 0.3 |
C | 43.3 | 47.4 | 34.1 | 38.5 | 37 |
表2各实施例制备得到的超硬钨钢穿孔针物理性质
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
密度(g/cm3) | 14.5 | 14.5 | 14.6 | 14.5 | 14.8 |
晶粒度(um) | 0.4 | 0.5 | 0.5 | 0.7 | 0.8 |
通过本法制造的超硬钨钢穿孔针具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能,特别是它的高硬度和耐磨性,即使在600℃的温度下也基本保持不变,在1000℃时仍有很高的硬度。
对实施例1-5的穿孔性能进行检测,结果表明超硬钨钢穿孔针在制造后常温状态下表面硬度达到HRA≥92,正常使用寿命达到78次以上,且提高了整机的生产效率、降低生产成本,为工厂创造了大量的经济效益。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进,这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺,其特征在于,包括如下步骤:
(1)充分混合:将碳化钨、碳化钴、碳化钛、碳化钽、碳化钒和碳化铬在粉碎机中进行粉碎处理,粉碎完成后置于高速搅拌机内进行充分混合;
(2)一次干燥:将步骤(1)混合得到的粉末放入干燥设备中进行一次干燥处理,干燥完成后进行筛选并添加成型剂;
(3)二次干燥:将步骤(2)得到的混合物放入干燥设备中再进行二次干燥,充分干燥后得到粒化的金属混合物;
(4)压制成型:将步骤(3)得到的金属混合物进行压制成型;
(5)真空低压烧结:将压制成型的固体在真空低压的环境下进行烧结;
(6)去毛坯检验:将步骤(5)烧结后的固体从真空烧结炉内取出并去毛坯,进行无损超音波检验以及毛坯尺寸精度检验,检验合格的固体即为超硬钨钢;
(7)机加工:通过CNC加工中心对超硬钨钢进行机加工,最终得到一种超硬钨钢穿孔针。
2.根据权利要求1所述的一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺,其特征在于,所述步骤(3)中粒化的金属混合物包括下列百分比的化学组分:Co 20%-33%、Cr 13%-15%、W 13%-15%、V2%-8%、Ti 0.5%-1%、Ta 0.1%-0.5%,其余为C。
3.根据权利要求1所述的一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺,其特征在于,所述一次干燥与二次干燥均在干燥炉内加热至50-80℃下进行。
4.根据权利要求1所述的一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺,其特征在于,所述步骤(4)中压制成型的工作压力为15-25MPa,压制成型时间为1-3s。
5.根据权利要求1所述的一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺,其特征在于,所述真空低压烧结的具体步骤为:真空→升温至400-800℃脱蜡预烧→升温至1200-1500℃保温→充Ar加压→保温加压→降压冷却→卸料。
6.根据权利要求1所述的一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺,其特征在于,所述超硬钨钢穿孔针的密度为:14.5~14.8 g/cm3。
7.根据权利要求1所述的一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺,其特征在于,所述超硬钨钢穿孔针的晶粒度为:0.4~0.6um。
8.根据权利要求1所述的一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺,其特征在于:所述超硬钨钢穿孔针适用于对金属轻合金无缝管材料进行穿孔。
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