CN109482652A - 大直径中空钼合金顶头及其制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及大直径中空钼合金顶头及其制造工艺，顶头设为圆锥形，其一端为尖端，另一端为底面，顶头设有中空结构，顶头底面设为圆形平面，顶头尖端与其底面之间的侧壁设为平滑的圆弧面；顶头底面中心设有顶杆连接孔，连接孔的孔壁上设有连接螺纹，顶杆连接孔的外端设有倒角。制造工艺包括：(1)配料与混料，(2)检测和调整，(3)压制，(4)烧结，(5)整形，(6)车加工。本发明对于底部外径大于100毫米，高度大于300毫米的顶头，其外壳采用钼合金材料，顶头的内部采用中空结构，从而大幅度减少制造顶头的生产原料，生产成本大大降低。本发明适用于大直径的钼合金顶头，重量减轻，成本降低，安装和更换都很方便。
Description
技术领域
本发明涉及钢管制造装备技术领域，尤其是一种用于穿制无缝钢管的大直径中空钼合金顶头及其制造工艺。
背景技术
目前，钼合金顶头一般用于穿制不锈钢管、合金钢管等无缝钢管。钼合金是以钼作为基材，加入钛、铬以及其他元素经过烧结工艺后得到的合金，在难熔金属中，钼及其合金有良好的导热、导电性和低的膨胀系数，在高温下(1100～1650℃)有较高的强度，与钨相比，容易加工，因而在电子管、电光源、金属加工工具行业得到应用，压铸和挤压模具用穿孔顶头，在航天工业中也得到应用。
现有的钼合金顶头一般是通过模具一次性成型的实心整体结构，钼合金顶头在热扎穿制钢管时，其表面与钢管之间通常因摩擦产生损伤，使用寿命较短，顶头的直径小于规定尺寸后即需要更换新的顶头，更换较为频繁，造成生产成本和使用成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够节省原材料，有效降低制造和使用成本的大直径中空钼合金顶头，以及该中空钼合金顶头的制造工艺。
本发明的目的是通过采用以下技术方案来实现的：
大直径中空钼合金顶头，所述顶头设为圆锥形，其一端为尖端，另一端为底面，所述顶头是内部设有空腔的中空结构，顶头底面设为圆形平面，顶头尖端与其底面之间的侧壁设为平滑的圆弧面；顶头底面中心设有顶杆连接孔，所述连接孔的孔壁上设有连接螺纹，顶杆连接孔的外端设有倒角。
作为本发明的优选技术方案，所述顶头底面与顶头侧壁连接形成整体结构；所述顶头的材料为钼合金材料。
作为本发明的优选技术方案，所述顶头底面的厚度大于顶头侧壁的厚度，顶头底面与顶头侧壁之间设有圆弧形过渡角。
作为本发明的优选技术方案，所述顶头底面通过螺纹与顶头侧壁连接和固定。
作为本发明的优选技术方案，所述顶头内部空腔的底部设有环形凸台，环形凸台的侧面设有连接螺纹。
作为本发明的优选技术方案，所述顶头底面设有多个安装结构孔。
作为本发明的优选技术方案，所述顶头侧壁材料为钼合金材料；顶头底面材料包括钼合金、普通碳钢或不锈钢。
作为本发明的优选技术方案，所述顶头底部的外径大于等于100毫米，顶头的高度大于等于300毫米。
大直径中空钼合金顶头的制造工艺，包括以下步骤：
(1)配料与混料，将按照重量配比的钼粉与1.0-2.0％Ti、0.1-0.5％Zr、0.1-0.5％C混合，取30-60Kg作为一个混合批次进行混合后过筛，过筛的目数为60-80目，然后放入球磨机中进一步混合和球磨，时间控制在5-10小时；
(2)检测和调整，在上述混料过程中，至少停机取样两次，进行各原料元素含量检测和分析，根据检测结果适量添加不足原料的含量；
(3)压制，从以上步骤所得到的混合粉料中取制备一个产品的用量，放入顶头专用压制模具内，采用全自动分体式多级浮动模架，在自动液压机上通过多级浮动，实现自动移粉，压制成毛坯；
(4)烧结，将上述步骤所获得的毛坯放入到高温马弗炉内烧结，烧结过程中将氢气通入马弗炉内作保护性气体，氢气流量控制在2.8×10-4-3.3×10-4m3/h，烧结温度控制在900-1650℃范围内；
(5)整形，将烧结后的顶头毛坯用整形模具对其外表面进行整形，去除毛刺；
(6)车加工，将经过以上步骤所得到的顶头半成品进行车削、攻丝、平磨，提高产品的表面粗糙度；
(7)包装，对产品进行外观检查后包装。
作为本发明的优选技术方案，所述步骤(4)的预烧温度为900-1200℃，升温2-3小时，保温温度为1500-1650℃，保温2-4小时。
本发明的有益效果是：相对于现有技术，本发明对于底部外径大于100毫米，高度大于300毫米的顶头，其外壳采用钼合金材料，顶头的内部采用中空结构，从而大幅度减少制造顶头的生产原料，生产成本大大降低。本发明适用于大直径的钼合金顶头，成本较低，重量减轻，安装和更换都很方便。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图。
图2是本发明实施例二的结构示意图。
图3是本发明实施例二顶头底面的结构示意图。
图中：1、顶头尖端，2、顶头整体底面，3、顶杆连接孔，4、空腔，5、侧壁，6、安装结构孔，21、顶头底面连接孔，22、顶头分体底面，31、分体底面连接孔，51、环形凸台。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例一
如图1所示，大直径中空钼合金顶头，顶头设为圆锥形，其一端为尖端1，另一端为整体式底面2，所述顶头是内部设有空腔4的中空结构，顶头底面2设为圆形平面，顶头尖端1与其底面2之间的侧壁5设为平滑的圆弧面；顶头底面2中心设有顶杆连接孔3，所述连接孔3的孔壁上设有连接螺纹，顶杆连接孔3的外端设有倒角。
本实施例所述顶头底面2与顶头侧壁5连接形成整体结构；所述顶头的材料为钼合金材料，顶头底面2的厚度大于顶头侧壁5的厚度，顶头底面2与顶头侧壁5之间设有圆弧形过渡角。所述顶头底部的外径大于等于100毫米，顶头的高度大于等于300毫米。
实施例二
如图2和图3所示，一种大直径中空钼合金顶头，顶头设为圆锥形，其一端为尖端1，另一端为分体式底面22，所述顶头是内部设有空腔4的中空结构，顶头底面22设为圆形平面，顶头尖端1与其底面之间的侧壁5设为平滑的圆弧面；所述顶头底部的外径大于等于100毫米，顶头的高度大于等于300毫米。
本实施例所述顶头底面22通过螺纹与顶头侧壁5连接和固定；顶头内部空腔4的底部设有环形凸台51和顶头底面连接孔21，环形凸台51的侧面设有连接螺纹。
顶头底面22中心设有顶杆连接孔31，连接孔31的孔壁上设有连接螺纹，顶杆连接孔31的外端设有倒角。所述顶头底面22设有多个安装结构孔6，所述顶头侧壁材料为钼合金材料；顶头底面材料包括钼合金、普通碳钢或不锈钢。
实施例三
大直径中空钼合金顶头的制造工艺，包括以下步骤：
(1)配料与混料，将按照重量配比的钼粉与1.0-2.0％Ti、0.1-0.5％Zr、0.1-0.5％C混合，取30-60Kg作为一个混合批次进行混合后过筛，过筛的目数为60-80目，然后放入球磨机中进一步混合和球磨，时间控制在5-10小时；
(2)检测和调整，在上述混料过程中，至少停机取样两次，进行各原料元素含量检测和分析，根据检测结果适量添加不足原料的含量；
(3)压制，从以上步骤所得到的混合粉料中取制备一个产品的用量，放入顶头专用压制模具内，采用全自动分体式多级浮动模架，在自动液压机上通过多级浮动，实现自动移粉，压制成毛坯；
(4)烧结，将上述步骤所获得的毛坯放入到高温马弗炉内烧结，烧结过程中将氢气通入马弗炉内作保护性气体，氢气流量控制在2.8×10-4-3.3×10-4m3/h，烧结温度控制在900-1650℃范围内；
(5)整形，将烧结后的顶头毛坯用整形模具对其外表面进行整形，去除毛刺；
(6)车加工，将经过以上步骤所得到的顶头半成品进行车削、攻丝、平磨，提高产品的表面粗糙度；
(7)包装，对产品进行外观检查后包装。
本实施例所述步骤(4)的预烧温度为900-1200℃，升温2-3小时，保温温度为1500-1650℃，保温2-4小时。
本发明适用于大直径高密度钼合金顶头，顶头长期使用不能满足工作要求之后，可以将磨损的外壳层更换为新的外壳层，更换更加方便，从而有效降低生产成本和使用成本。
上述实施例仅限于说明本发明的构思和技术特征，其目的在于让本领域的技术人员了解发明的技术方案和实施方式，并不能据此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明技术方案所作的等同替换或等效变化，都应涵盖在本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种大直径中空钼合金顶头，所述顶头设为圆锥形，其一端为尖端，另一端为底面，其特征是：所述顶头是内部设有空腔的中空结构，顶头底面设为圆形平面，顶头尖端与其底面之间的侧壁设为平滑的圆弧面；顶头底面中心设有顶杆连接孔，所述连接孔的孔壁上设有连接螺纹，顶杆连接孔的外端设有倒角。
2.根据权利要求1所述的大直径中空钼合金顶头，其特征是：所述顶头底面与顶头侧壁连接形成整体结构；所述顶头的材料为钼合金材料。
3.根据权利要求1或2所述的大直径中空钼合金顶头，其特征是：所述顶头底面的厚度大于顶头侧壁的厚度，顶头底面与顶头侧壁之间设有圆弧形过渡角。
4.根据权利要求1所述的大直径中空钼合金顶头，其特征是：所述顶头底面通过螺纹与顶头侧壁连接和固定。
5.根据权利要求4所述的大直径中空钼合金顶头，其特征是：所述顶头内部空腔的底部设有环形凸台，环形凸台的侧面设有连接螺纹。
6.根据权利要求4所述的大直径中空钼合金顶头，其特征是：所述顶头底面设有多个安装结构孔。
7.根据权利要求6所述的大直径中空钼合金顶头，其特征是：所述顶头侧壁材料为钼合金材料；顶头底面材料包括钼合金、普通碳钢或不锈钢。
8.根据权利要求1所述的大直径中空钼合金顶头，其特征是：所述顶头底部的外径大于等于100毫米，顶头的高度大于等于300毫米。
9.一种如权利要求1所述大直径中空钼合金顶头的制造工艺，其特征是所述工艺包括以下步骤：
(1)配料与混料，将按照重量配比的钼粉与1.0-2.0％Ti、0.1-0.5％Zr、0.1-0.5％C混合，取30-60Kg作为一个混合批次进行混合后过筛，过筛的目数为60-80目，然后放入球磨机中进一步混合和球磨，时间控制在5-10小时；
(2)检测和调整，在上述混料过程中，至少停机取样两次，进行各原料元素含量检测和分析，根据检测结果适量添加不足原料的含量；
(3)压制，从以上步骤所得到的混合粉料中取制备一个产品的用量，放入顶头专用压制模具内，采用全自动分体式多级浮动模架，在自动液压机上通过多级浮动，实现自动移粉，压制成毛坯；
(4)烧结，将上述步骤所获得的毛坯放入到高温马弗炉内烧结，烧结过程中将氢气通入马弗炉内作保护性气体，氢气流量控制在2.8×10-4-3.3×10-4m3/h，烧结温度控制在900-1650℃范围内；
(5)整形，将烧结后的顶头毛坯用整形模具对其外表面进行整形，去除毛刺；
(6)车加工，将经过以上步骤所得到的顶头半成品进行车削、攻丝、平磨，提高产品的表面粗糙度；
(7)包装，对产品进行外观检查后包装。
10.根据权利要求9所述的大直径中空钼合金顶头的制造工艺，其特征是：所述步骤(4)的预烧温度为900-1200℃，升温2-3小时，保温温度为1500-1650℃，保温2-4小时。
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