CN110592488B - 一种压头及生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种压头及生产工艺，涉及机械加工零件生产技术领域，该压头原料中各组分及百分含量如下：C 0.78‑0.93％、Si 0.14‑0.52％、Mn 0.09‑0.38％、Cr 3.68‑4.46％、V 1.68‑2.31％、Nb 0.89‑1.25％、Mo 4.36‑5.41％、W 5.61‑6.82％、Ni 0.15‑0.27％、Cu 0.12‑0.25％、P≤0.02，余量为Fe及不可避免的杂志，其生产工艺包括熔炼工艺、精炼工艺、浇注工艺以及热处理工艺，本发明生产出的压头屈服极限最小为873.6MPa，可有效避免因硬度过高导致压销时压头工作部位容易碎裂的问题以及因硬度不够导致压销时压头工作部位容易变形的问题。

Description

一种压头及生产工艺
技术领域
本发明涉及机械加工零件生产技术领域，具体涉及一种压头及生产工艺。
背景技术
钞箱的辊轮组件等机械零件在生产过程中需要压入销，压头是用于将销压入至待压销零件的销孔中。弹性销因定位准确、不易脱落、成本低等优点而得到广泛应用。在很多机械的电子产品中，如汽车变速箱、电动工具等经常要装配弹性销以起到定位、止转、安全的作用。在单件小批量的产品中可直接用锤子将弹性销敲入定位孔，然而在大批量的产品生产过程中，这种手工操作方法既费时又不安全，因此批量生产时往往采用压机进行压装。
在大批量压装作业时，发现压机机床的压头经常有因压头硬度不够，导致压销时压头工作部位容易变形或者因压头硬度太高导致压销时压头工作部位容易碎裂等问题，上述情况是本领域目前亟待解决的技术问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种压头及生产工艺，使得压头有一定的硬度，也有一定的韧性，压销时不易碎裂。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种压头，该压头原料中各组分及百分含量如下：C0.78-0.93％、Si0.14-0.52％、Mn0.09-0.38％、Cr3.68-4.46％、V1.68-2.31％、Nb0.89-1.25％、Mo4.36-5.41％、W5.61-6.82％、Ni0.15-0.27％、Cu0.12-0.25％、P≤0.02，余量为Fe及不可避免的杂质。
优选的，该压头原料中各组分及百分含量如下：C0.82-0.88％、Si0.24-0.41％、Mn0.15-0.22％、Cr3.83-4.27％、V1.91-2.18％、Nb0.97-1.16％、Mo4.59-5.18％、W6.05-6.47％、Ni0.18-0.21％、Cu0.18-0.23％、P≤0.02，余量为Fe及不可避免的杂质。
优选的，该压头原料中各组分及百分含量如下：C0.84％、Si0.31％、Mn0.18％、Cr3.96％、V2.07％、Nb1.08％、Mo4.98％、W6.31％、Ni0.19％、Cu0.20％、P≤0.02，余量为Fe及不可避免的杂质。
优选的，该压头原料中各组分及百分含量如下：C0.86％、Si0.37％、Mn0.21％、Cr3.86％、V1.98％、Nb1.14％、Mo4.65％、W6.22％、Ni0.20％、Cu21％、P≤0.02，余量为Fe及不可避免的杂质。
上述压头的生产工艺包括以下步骤：
1)熔炼：将按上述比例计算好的原料加入到中频感应电炉冶炼，以80-90℃/min的升温速率将炉内温度升至1510-1540℃，熔炼时间为50-55min，经扒渣、脱氧后得金属熔液；
2)精炼：向金属熔液中加入其总重量0.5-0.6％的精炼剂，保持温度在1450-1480℃，静置10-20min，然后去除金属熔液表面熔渣，将金属熔液转入保温炉内，保温炉内温度为1320-1350℃，准备浇注；
3)模具预热：将准备好的压头模具放入预热炉内，将温度升至400-420℃，对压头模具进行预热；
4)浇注：当达到预热温度后，打开预热炉炉盖，将金属熔液倾注到模具中进行浇注，待浇注完成后，炉体降温，模具冷却，待温度降至30℃以下时，模具出炉，脱模得压头初成品；
5)热处理：将压头初成品经淬火、回火工艺处理后，得压头。
进一步的，步骤2)中精炼剂包括以下重量份的原料：氧化铜15-22份、氧化硅10-20份、氧化铁33-41份、氟化钠10-15份、铝粉10-20份、氮化钛粉15-22份、钾钠长石砂8-16份、硼粉7-15份。
进一步的，精炼剂的制备方法为：按照上述配比称量好原料后放入粉碎机粉碎并搅拌均匀得混合料，将混合料置于烘箱中控制温度110-130℃，烘烤60-90min后取出，得精炼剂。
进一步的，步骤5)中淬火具体工艺为：将压头初成品先以120-150℃/min升温速率预热至860-880℃，保温60min，在以50-70℃/min升温速率加热至1210-1230℃，保温90min，油淬冷却至室温。
进一步的，步骤5)中回火工艺为将经淬火后的压头以100-110℃/min升温速率加热至550-570℃，保温10-12h后，自然冷却至室温。
(三)有益效果
本发明提供了一种压头及生产工艺，其有益效果如下：
1、本发明原料选择、用量搭配合理，各原料在发挥各自作用的同时，彼此间也可以协同作用，使得制得的压头具有较高的硬度的同时又具有良好的韧性，本发明生产出的压头屈服极限最小为873.6MPa，可有效避免因硬度过高导致压销时压头工作部位容易碎裂的问题以及因硬度不够导致压销时压头工作部位容易变形的问题。
2、本发明采取合适的熔炼工艺、精炼工艺、浇注工艺以及热处理工艺，可获得纯度较高的基体和稳定的贝氏体+残余奥氏体组织，极大减少了压头组织内部微裂纹缺陷的数量，使压头具有较高的致密性以及超高强度，同时铌在脱氧后以细铌氧化物为主，钼、钨、钒等元素在脱氧后也以极细的碳化物等形式存在，上述极细的碳化物和氧化物能起到钉扎奥氏体晶界，阻止晶粒长大的作用，可提高压头的韧性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种压头，该压头原料中各组分及百分含量如下：C0.78％、Si0.41％、Mn0.09％、Cr4.27％、V1.68％、Nb1.16％、Mo4.36％、W6.47％、Ni0.15％、Cu0.23、P≤0.02，余量为Fe及不可避免的杂质。该压头的生产工艺包括以下步骤：
1)熔炼：将按上述比例计算好的原料加入到中频感应电炉冶炼，以85℃/min的升温速率将炉内温度升至1540℃，熔炼时间为50min，经扒渣、脱氧后得金属熔液；
2)精炼：向金属熔液中加入其总重量0.6％的精炼剂，保持温度在1460℃，静置15min，然后去除金属熔液表面熔渣，将金属熔液转入保温炉内，保温炉内温度为1330℃，准备浇注，其中精炼剂包括以下重量份的原料：氧化铜18份、氧化硅10份、氧化铁35份、氟化钠12份、铝粉20份、氮化钛粉22份、钾钠长石砂8份、硼粉14份，该精炼剂的制备方法为：按照上述配比称量好原料后放入粉碎机粉碎并搅拌均匀得混合料，将混合料置于烘箱中控制温度110℃，烘烤80min后取出，得精炼剂；
3)模具预热：将准备好的压头模具放入预热炉内，将温度升至400℃，对压头模具进行预热；
4)浇注：当达到预热温度后，打开预热炉炉盖，将金属熔液倾注到模具中进行浇注，待浇注完成后，炉体降温，模具冷却，待温度降至30℃以下时，模具出炉，脱模得压头初成品；
5)热处理：将压头初成品先以130℃/min升温速率预热至860℃，保温60min，在以50℃/min升温速率加热至1220℃，保温90min，油淬冷却至室温，将经淬火后的压头以105℃/min升温速率加热至550℃，保温12h后，自然冷却至室温，得压头。
经检测，该压头屈服极限为890.3MPa。
实施例2：
一种压头，该压头原料中各组分及百分含量如下：C0.93％、Si0.24％、Mn0.38％、Cr3.83％、V2.31％、Nb0.97％、Mo5.41％、W6.05％、Ni0.27％、Cu0.18％、P≤0.02，余量为Fe及不可避免的杂质。该压头的生产工艺包括以下步骤：
1)熔炼：将按上述比例计算好的原料加入到中频感应电炉冶炼，以80℃/min的升温速率将炉内温度升至1530℃，熔炼时间为54min，经扒渣、脱氧后得金属熔液；
2)精炼：向金属熔液中加入其总重量0.5％的精炼剂，保持温度在1455℃，静置13min，然后去除金属熔液表面熔渣，将金属熔液转入保温炉内，保温炉内温度为1320℃，准备浇注，其中精炼剂包括以下重量份的原料：氧化铜15份、氧化硅20份、氧化铁38份、氟化钠10份、铝粉12份、氮化钛粉17份、钾钠长石砂10份、硼粉7份，该精炼剂的制备方法为：按照上述配比称量好原料后放入粉碎机粉碎并搅拌均匀得混合料，将混合料置于烘箱中控制温度125℃，烘烤90min后取出，得精炼剂；
3)模具预热：将准备好的压头模具放入预热炉内，将温度升至410℃，对压头模具进行预热；
4)浇注：当达到预热温度后，打开预热炉炉盖，将金属熔液倾注到模具中进行浇注，待浇注完成后，炉体降温，模具冷却，待温度降至30℃以下时，模具出炉，脱模得压头初成品；
5)热处理：将压头初成品先以125℃/min升温速率预热至880℃，保温60min，在以60℃/min升温速率加热至1210℃，保温90min，油淬冷却至室温，将经淬火后的压头以110℃/min升温速率加热至560℃，保温11h后，自然冷却至室温，得压头。
经检测，该压头屈服极限为873.6MPa。
实施例3：
一种压头，该压头原料中各组分及百分含量如下：C0.82％、Si0.52％、Mn0.15％、Cr4.46％、V1.91％、Nb1.25％、Mo4.59％、W6.82％、Ni0.18％、Cu0.25％、P≤0.02，余量为Fe及不可避免的杂质。该压头的生产工艺包括以下步骤：
1)熔炼：将按上述比例计算好的原料加入到中频感应电炉冶炼，以80℃/min的升温速率将炉内温度升至1510℃，熔炼时间为55min，经扒渣、脱氧后得金属熔液；
2)精炼：向金属熔液中加入其总重量0.5％的精炼剂，保持温度在1450℃，静置10min，然后去除金属熔液表面熔渣，将金属熔液转入保温炉内，保温炉内温度为1340℃，准备浇注，其中精炼剂包括以下重量份的原料：氧化铜20份、氧化硅12份、氧化铁33份、氟化钠13份、铝粉14份、氮化钛粉15份、钾钠长石砂13份、硼粉9份，该精炼剂的制备方法为：按照上述配比称量好原料后放入粉碎机粉碎并搅拌均匀得混合料，将混合料置于烘箱中控制温度120℃，烘烤70min后取出，得精炼剂；
3)模具预热：将准备好的压头模具放入预热炉内，将温度升至420℃，对压头模具进行预热；
4)浇注：当达到预热温度后，打开预热炉炉盖，将金属熔液倾注到模具中进行浇注，待浇注完成后，炉体降温，模具冷却，待温度降至30℃以下时，模具出炉，脱模得压头初成品；
5)热处理：将压头初成品先以140℃/min升温速率预热至870℃，保温60min，在以65℃/min升温速率加热至1220℃，保温90min，油淬冷却至室温，将经淬火后的压头以100℃/min升温速率加热至555℃，保温10h后，自然冷却至室温，得压头。
经检测，该压头屈服极限为888.4MPa。
实施例4：
一种压头，该压头原料中各组分及百分含量如下：C0.88％、Si0.14％、Mn0.22％、Cr3.68％、V2.18％、Nb0.89％、Mo5.18％、W5.61％、Ni0.21％、Cu0.12、P≤0.02，余量为Fe及不可避免的杂质。该压头的生产工艺包括以下步骤：
1)熔炼：将按上述比例计算好的原料加入到中频感应电炉冶炼，以90℃/min的升温速率将炉内温度升至1520℃，熔炼时间为50min，经扒渣、脱氧后得金属熔液；
2)精炼：向金属熔液中加入其总重量0.6％的精炼剂，保持温度在1470℃，静置18min，然后去除金属熔液表面熔渣，将金属熔液转入保温炉内，保温炉内温度为1330℃，准备浇注，其中精炼剂包括以下重量份的原料：氧化铜22份、氧化硅14份、氧化铁40份、氟化钠15份、铝粉10份、氮化钛粉18份、钾钠长石砂16份、硼粉11份，该精炼剂的制备方法为：按照上述配比称量好原料后放入粉碎机粉碎并搅拌均匀得混合料，将混合料置于烘箱中控制温度130℃，烘烤85min后取出，得精炼剂；
3)模具预热：将准备好的压头模具放入预热炉内，将温度升至405℃，对压头模具进行预热；
4)浇注：当达到预热温度后，打开预热炉炉盖，将金属熔液倾注到模具中进行浇注，待浇注完成后，炉体降温，模具冷却，待温度降至30℃以下时，模具出炉，脱模得压头初成品；
5)热处理：将压头初成品先以150℃/min升温速率预热至880℃，保温60min，在以70℃/min升温速率加热至1230℃，保温90min，油淬冷却至室温，将经淬火后的压头以100℃/min升温速率加热至570℃，保温10h后，自然冷却至室温，得压头。
经检测，该压头屈服极限为892.5MPa。
实施例5：
一种压头，该压头原料中各组分及百分含量如下：C0.84％、Si0.31％、Mn0.18％、Cr3.96％、V2.07％、Nb1.08％、Mo4.98％、W6.31％、Ni0.19％、Cu0.20、P≤0.02，余量为Fe及不可避免的杂质。该压头的生产工艺包括以下步骤：
1)熔炼：将按上述比例计算好的原料加入到中频感应电炉冶炼，以88℃/min的升温速率将炉内温度升至1530℃，熔炼时间为52min，经扒渣、脱氧后得金属熔液；
2)精炼：向金属熔液中加入其总重量0.6％的精炼剂，保持温度在1480℃，静置20min，然后去除金属熔液表面熔渣，将金属熔液转入保温炉内，保温炉内温度为1350℃，准备浇注，其中精炼剂包括以下重量份的原料：氧化铜16份、氧化硅17份、氧化铁41份、氟化钠11份、铝粉18份、氮化钛粉20份、钾钠长石砂15份、硼粉15份，该精炼剂的制备方法为：按照上述配比称量好原料后放入粉碎机粉碎并搅拌均匀得混合料，将混合料置于烘箱中控制温度115℃，烘烤60min后取出，得精炼剂；
3)模具预热：将准备好的压头模具放入预热炉内，将温度升至415℃，对压头模具进行预热；
4)浇注：当达到预热温度后，打开预热炉炉盖，将金属熔液倾注到模具中进行浇注，待浇注完成后，炉体降温，模具冷却，待温度降至30℃以下时，模具出炉，脱模得压头初成品；
5)热处理：将压头初成品先以120℃/min升温速率预热至860℃，保温60min，在以55℃/min升温速率加热至1220℃，保温90min，油淬冷却至室温，将经淬火后的压头以105℃/min升温速率加热至565℃，保温10h后，自然冷却至室温，得压头。
经检测，该压头屈服极限为900.6MPa。
实施例6：
一种压头，该压头原料中各组分及百分含量如下：C0.86％、Si0.37％、Mn0.21％、Cr3.86％、V1.98％、Nb1.14％、Mo4.65％、W6.22％、Ni0.20％、Cu21％、P≤0.02，余量为Fe及不可避免的杂质。该压头的生产工艺包括以下步骤：
1)熔炼：将按上述比例计算好的原料加入到中频感应电炉冶炼，以85℃/min的升温速率将炉内温度升至1510℃，熔炼时间为53min，经扒渣、脱氧后得金属熔液；
2)精炼：向金属熔液中加入其总重量0.5％的精炼剂，保持温度在1465℃，静置12min，然后去除金属熔液表面熔渣，将金属熔液转入保温炉内，保温炉内温度为1340℃，准备浇注，其中精炼剂包括以下重量份的原料：氧化铜17份、氧化硅13份、氧化铁39份、氟化钠14份、铝粉14份、氮化钛粉18份、钾钠长石砂11份、硼粉13份，该精炼剂的制备方法为：按照上述配比称量好原料后放入粉碎机粉碎并搅拌均匀得混合料，将混合料置于烘箱中控制温度120℃，烘烤85min后取出，得精炼剂；
3)模具预热：将准备好的压头模具放入预热炉内，将温度升至420℃，对压头模具进行预热；
4)浇注：当达到预热温度后，打开预热炉炉盖，将金属熔液倾注到模具中进行浇注，待浇注完成后，炉体降温，模具冷却，待温度降至30℃以下时，模具出炉，脱模得压头初成品；
5)热处理：将压头初成品先以135℃/min升温速率预热至875℃，保温60min，在以60℃/min升温速率加热至1215℃，保温90min，油淬冷却至室温，将经淬火后的压头以110℃/min升温速率加热至550℃，保温10h后，自然冷却至室温，得压头。
经检测，该压头屈服极限为899.7MPa。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种压头，其特征在于，该压头原料中各组分及百分含量如下：C0.78-0.93％、Si0.14-0.52％、Mn0.09-0.38％、Cr3.68-4.46％、V1.68-2.31％、Nb0.89-1.25％、Mo4.36-5.41％、W5.61-6.82％、Ni0.15-0.27％、Cu0.12-0.25％、P≤0.02，余量为Fe及不可避免的杂质，该压头的生产工艺包括以下步骤：
1)熔炼：将按C0.78-0.93％、Si0.14-0.52％、Mn0.09-0.38％、Cr3.68-4.46％、V1.68-2.31％、Nb0.89-1.25％、Mo4.36-5.41％、W5.61-6.82％、Ni0.15-0.27％、Cu0.12-0.25％、P≤0.02，余量为Fe及不可避免的杂质，比例计算好的原料加入到中频感应电炉冶炼，以80-90℃/min的升温速率将炉内温度升至1510-1540℃，熔炼时间为50-55min，经扒渣、脱氧后得金属熔液；
2)精炼：向金属熔液中加入其总重量0.5-0.6％的精炼剂，保持温度在1450-1480℃，静置10-20min，然后去除金属熔液表面熔渣，将金属熔液转入保温炉内，保温炉内温度为1320-1350℃，准备浇注；
3)模具预热：将准备好的压头模具放入预热炉内，将温度升至400-420℃，对压头模具进行预热；
4)浇注：当达到预热温度后，打开预热炉炉盖，将金属熔液倾注到模具中进行浇注，待浇注完成后，炉体降温，模具冷却，待温度降至30℃以下时，模具出炉，脱模得压头初成品；
5)热处理：将压头初成品经淬火、回火工艺处理后，得压头，所述淬火具体工艺为：将压头初成品先以120-150℃/min升温速率预热至860-880℃，保温60min，在以50-70℃/min升温速率加热至1210-1230℃，保温90min，油淬冷却至室温，所述回火工艺为将经淬火后的压头以100-110℃/min升温速率加热至550-570℃，保温10-12h后，自然冷却至室温。
2.如权利要求1所述的压头，其特征在于，该压头原料中各组分及百分含量如下：C0.82-0.88％、Si0.24-0.41％、Mn0.15-0.22％、Cr3.83-4.27％、V1.91-2.18％、Nb0.97-1.16％、Mo4.59-5.18％、W6.05-6.47％、Ni0.18-0.21％、Cu0.18-0.23％、P≤0.02，余量为Fe及不可避免的杂质。
3.如权利要求2所述的压头，其特征在于，该压头原料中各组分及百分含量如下：C0.84％、Si0.31％、Mn0.18％、Cr3.96％、V2.07％、Nb1.08％、Mo4.98％、W6.31％、Ni0.19％、Cu0.20％、P≤0.02，余量为Fe及不可避免的杂质。
4.如权利要求2所述的压头，其特征在于，该压头原料中各组分及百分含量如下：C0.86％、Si0.37％、Mn0.21％、Cr3.86％、V1.98％、Nb1.14％、Mo4.65％、W6.22％、Ni0.20％、Cu0.21％、P≤0.02，余量为Fe及不可避免的杂质。
5.如权利要求1所述的压头，其特征在于，步骤2)中精炼剂包括以下重量份的原料：氧化铜15-22份、氧化硅10-20份、氧化铁33-41份、氟化钠10-15份、铝粉10-20份、氮化钛粉15-22份、钾钠长石砂8-16份、硼粉7-15份。
6.如权利要求5所述的压头，其特征在于，所述精炼剂的制备方法为：按照氧化铜15-22份、氧化硅10-20份、氧化铁33-41份、氟化钠10-15份、铝粉10-20份、氮化钛粉15-22份、钾钠长石砂8-16份、硼粉7-15份，配比称量好原料后放入粉碎机粉碎并搅拌均匀得混合料，将混合料置于烘箱中控制温度110-130℃，烘烤60-90min后取出，得精炼剂。
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