CN111409174A - 一种超微纳米水刀砂管的制造工艺 - Google Patents

一种超微纳米水刀砂管的制造工艺 Download PDF

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Abstract

本发明的一种超微纳米水刀砂管的制造工艺，所述的制造工艺包括以下步骤：S1、填料：提供第一套模具组件，所述的第一套模具组件包括模具外套和芯棒，所述的模具外套中设置有多个上下贯通的填料孔，将棒芯插入填料孔中，将微纳米碳化钨或微纳米硼化钨造粒料装入所述模具外套和芯棒之间的空间中，在填料孔的上下两端分别塞入第一塞头和第二塞头，所述的第一塞头上设置有第一通孔，所述的第二塞头上设置的第二通孔，所述的棒芯的上下两端分别穿过第一通孔和第二通孔，S2、第一次冷等静压压制；S3、第二次冷等静压压制；S4、将压制成型的第二次料胚进行烧结，获得水刀砂管毛胚。

Description

一种超微纳米水刀砂管的制造工艺
技术领域
本发明涉及水刀砂管，尤其涉及一种超微纳米水刀砂管的制造工艺。
背景技术
当前，国内外水刀砂管因产品主体材质(基本全部为碳化钨)的材料属性，加工工艺为：对一定长度的实芯碳化钨圆柱体棒材进行其中一端的外倒角加工(出水口)和外圆柱表面的精磨加工，再对实芯碳化钨棒材的另一端采用电火花放电工艺加工出锥形微内腔体喇叭口(进水混砂口)结构，然后通过打孔机从微内腔体底部向实芯碳化钨棒材另一端进行微通孔打孔(打穿)加工，形成内部贯穿的微小通孔，最后通过慢走丝工艺进行扩大内通孔的加工。此加工方法费时费力(主要是锥形微内腔体喇叭口的电火花放电加工和内贯穿的微通孔加工极其费时费工)，且成本相当高昂，生产效率低下。而且，此加工方法的实施过程中的整体尺寸精准度(尤其是内通孔与水刀砂管外圆柱的同心度)控制方面难度极大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种超微纳米水刀砂管的制造工艺。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种超微纳米水刀砂管的制造工艺，所述的制造工艺包括以下步骤：
S1、填料：提供第一套模具组件，所述的第一套模具组件包括模具外套和芯棒，所述的模具外套中设置有多个上下贯通的填料孔，将棒芯插入填料孔中，将微纳米碳化钨或微纳米硼化钨造粒料装入所述模具外套和芯棒之间的空间中，在填料孔的上下两端分别塞入第一塞头和第二塞头，所述的第一塞头上设置有第一通孔，所述的第二塞头上设置的第二通孔，所述的棒芯的上下两端分别穿过第一通孔和第二通孔，
S2、第一次冷等静压压制：将S1中完成填料的第一套模具组件放入等静压装置中压制，形成初始料胚；
S3、第二次冷等静压压制：提供第二套模具组件，所述的第二套模具组件包括上下两侧的支撑板，两个支撑板相对应地设置有多对贯穿孔，一对贯穿孔之间连接有软管，所述的两个支撑板之间还设置有多个螺杆，所述的螺杆的一端固定在上侧支撑板上，所述的螺杆的另一端穿过下侧支撑板，所述的螺杆的下端还螺纹连接有一螺母，将初始料胚从支撑板的贯穿孔装入软管中，将棒芯插入初始料胚中，软管的上下两侧分别塞上第一塞头和第二塞头，拧动螺母，调节上下两侧支撑板之间的距离，使上下两侧支撑板之间的距离等于初始料胚的长度，将装有初始料胚的第二套模具中放入等静压装置中压制，形成第二次料胚；
S4、将压制成型的第二次料胚进行烧结，获得水刀砂管毛胚；
S5、对水刀砂管毛胚进行外圆磨加工、端面磨加工以及倒角加工；
S6、对完成外尺寸加工的水刀砂管进行内通孔的慢走丝扩孔加工。
优选地，在S1中，微纳米碳化钨或微纳米硼化钨造粒料的晶粒度：50～150nm。
优选地，所述的第二塞头包括圆柱形底部及锥形部，所述的底部、锥形部和第二通孔同轴设置。
优选地，在S2中，第一次冷等静压压制的压强为，220～350Mpa。
优选地，在S3中，第二次冷等静压压制的压强为，440～550Mpa。
优选地，在S4中，烧结分为第一次高温烧结和第二次高温烧结，第一次高温烧结的温度为1200～1600℃，时间为1～2h，第二次高温烧结的温度为800～1000℃，时间为10～12h。
优选地，所述的软管为橡胶材料制成。
优选地，在S2中，在等静压装置内，叠放多个第一套模具组件，同时进行压制。
优选地，在S3中，第二次冷等静压压制后，拧动螺母，减小两个支撑板之间的距离，使软管中的第二次料胚从支撑板的贯穿孔中逐渐露出，将第二次料胚取出。
本发明的超微纳米水刀砂管的制造工艺，能够提高单位时间内的制造效率，降低水刀砂管产品的制造成本(大大降低工时、能耗)，提高成品率，提升产品品质(一体化成形确保内孔与水刀砂管外圆柱的同心度控制，等静压成形确保烧结后的成品致密性)，从而提高水刀砂管的水切割速度、切割加工精度、有效切割加工喷射耐用小时数。
附图说明
图1是第一套模具组件的结构示意图；
图2是第二套模具组件的结构示意图。
其中：1、模具外套；11、填料孔；2、棒芯；3、第一塞头；31、第一通孔；4、第二塞头；41、底部；42、锥形部；43、第二通孔；5、支撑板；6、软管；7、螺杆；71、螺母。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明的一种超微纳米水刀砂管的制造工艺，所述的制造工艺包括以下步骤：
S1、填料：提供第一套模具组件，所述的第一套模具组件包括模具外套和芯棒，所述的模具外套中设置有多个上下贯通的填料孔，将棒芯插入填料孔中，将微纳米碳化钨或微纳米硼化钨造粒料装入所述模具外套和芯棒之间的空间中，在填料孔的上下两端分别塞入第一塞头和第二塞头，所述的第一塞头上设置有第一通孔，所述的第二塞头上设置的第二通孔，所述的棒芯的上下两端分别穿过第一通孔和第二通孔，微纳米碳化钨或微纳米硼化钨造粒料的晶粒度：50～150nm。所述的第二塞头包括圆柱形底部及锥形部，所述的底部、锥形部和第二通孔同轴设置。
S2、第一次冷等静压压制：将S1中完成填料的第一套模具组件放入等静压装置中压制，形成初始料胚，第一次冷等静压压制的压强为，220～350Mpa，在等静压装置内，叠放多个第一套模具组件，同时进行压制。
S3、第二次冷等静压压制：提供第二套模具组件，所述的第二套模具组件包括上下两侧的支撑板，两个支撑板相对应地设置有多对贯穿孔，一对贯穿孔之间连接有软管，所述的软管为橡胶材料制成，所述的两个支撑板之间还设置有多个螺杆，所述的螺杆的一端固定在上侧支撑板上，所述的螺杆的另一端穿过下侧支撑板，所述的螺杆的下端还螺纹连接有一螺母，将初始料胚从支撑板的贯穿孔装入软管中，将棒芯插入初始料胚中，软管的上下两侧分别塞上第一塞头和第二塞头，拧动螺母，调节上下两侧支撑板之间的距离，使上下两侧支撑板之间的距离等于初始料胚的长度，将装有初始料胚的第二套模具中放入等静压装置中压制，形成第二次料胚，第二次冷等静压压制的压强为，440～550Mpa，第二次冷等静压压制后，拧动螺母，减小两个支撑板之间的距离，使软管中的第二次料胚从支撑板的贯穿孔中逐渐露出，将第二次料胚取出。
S4、将压制成型的第二次料胚进行烧结，获得水刀砂管毛胚，烧结分为第一次高温烧结和第二次高温烧结，第一次高温烧结的温度为1200～1600℃，时间为1～2h，第二次高温烧结的温度为800～1000℃，时间为10～12h。
S5、对水刀砂管毛胚进行外圆磨加工、端面磨加工以及倒角加工；
S6、对完成外尺寸加工的水刀砂管进行内通孔的慢走丝扩孔加工。
实施例一
超微纳米水刀砂管的制造工艺，第一次冷等静压压制的压强220Mpa，第二次冷等静压压制440Mpa，第一次烧结温度1200℃，时间1h，第二次烧结温度800℃，时间10h。
实施例二
超微纳米水刀砂管的制造工艺，第一次冷等静压压制的压强350Mpa，第二次冷等静压压制550Mpa，第一次烧结温度1600℃，时间2h，第二次烧结温度1000℃，时间12h。
对比例一
超微纳米水刀砂管的制造工艺，第一次冷等静压压制的压强220Mpa，没有经过第二次冷等静压压制，第一次烧结温度1200℃，时间1h，第二次烧结温度800℃，时间10h。
对比例二
超微纳米水刀砂管的制造工艺，第一次冷等静压压制的压强400Mpa，没有经过第二次冷等静压压制，第一次烧结温度1600℃，时间2h，第二次烧结温度1000℃，时间12h。
对比例三
超微纳米水刀砂管的制造工艺，第一次冷等静压压制的压强220Mpa，第二次冷等静压压制440Mpa，烧结温度1200℃，时间1h。
对比例四
超微纳米水刀砂管的制造工艺，第一次冷等静压压制的压强350Mpa，第二次冷等静压压制550Mpa，烧结温度1000℃，时间12h。
本申请的实施例和对比例制成的水刀砂管的参数如下表所示，
Figure BDA0002431470150000051
本申请的超微纳米水刀经过两次等静压压制，第一次等静压压制从料孔的上下两端施压，得到初始料胚，第一次等静压能够将料胚基本定型，第二次等静压压制从初始料胚的侧面施压，进一步增加料胚的密度和硬度，通过两次等静压压制，得到有效使用寿命更长的水刀砂管。从上表可以得到，经过两次等静压压制出水刀砂管相比只经过一次等静压压制出的水刀砂管，密度、硬度及有效使用寿命都得到了很大的提高。
本申请的超微纳米水刀的烧结过程分为两个步骤，从上表可以看出，经过两部烧结的水刀砂管，相比只有一次烧结的水刀砂管，密度、硬度及有效使用寿命都得到了很大的提高。
以上所述实施例仅是为充分说是明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种超微纳米水刀砂管的制造工艺，其特征在于，所述的制造工艺包括以下步骤：
S1、填料：提供第一套模具组件，所述的第一套模具组件包括模具外套和芯棒，所述的模具外套中设置有多个上下贯通的填料孔，将棒芯插入填料孔中，将微纳米碳化钨或微纳米硼化钨造粒料装入所述模具外套和芯棒之间的空间中，在填料孔的上下两端分别塞入第一塞头和第二塞头，所述的第一塞头上设置有第一通孔，所述的第二塞头上设置的第二通孔，所述的棒芯的上下两端分别穿过第一通孔和第二通孔；
S2、第一次冷等静压压制：将S1中完成填料的第一套模具组件放入等静压装置中压制，形成初始料胚；
S3、第二次冷等静压压制：提供第二套模具组件，所述的第二套模具组件包括上下两侧的支撑板，两个支撑板相对应地设置有多对贯穿孔，一对贯穿孔之间连接有软管，所述的两个支撑板之间还设置有多个螺杆，所述的螺杆的一端固定在上侧支撑板上，所述的螺杆的另一端穿过下侧支撑板，所述的螺杆的下端还螺纹连接有一螺母，将初始料胚从支撑板的贯穿孔装入软管中，将棒芯插入初始料胚中，软管的上下两侧分别塞上第一塞头和第二塞头，拧动螺母，调节上下两侧支撑板之间的距离，使上下两侧支撑板之间的距离等于初始料胚的长度，将装有初始料胚的第二套模具中放入等静压装置中压制，形成第二次料胚；
S4、将压制成型的第二次料胚进行烧结，获得水刀砂管毛胚；
S5、对水刀砂管毛胚进行外圆磨加工、端面磨加工以及倒角加工；
S6、对完成外尺寸加工的水刀砂管进行内通孔的慢走丝扩孔加工。
2.如权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，在S1中，微纳米碳化钨或微纳米硼化钨造粒料的晶粒度：50～150nm。
3.如权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，所述的第二塞头包括圆柱形底部及锥形部，所述的底部、锥形部和第二通孔同轴设置。
4.如权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，在S2中，第一次冷等静压压制的压强为，220～350Mpa。
5.如权利要求4所述的制造工艺，其特征在于，在S3中，第二次冷等静压压制的压强为，440～550Mpa。
6.如权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，在S4中，烧结分为第一次高温烧结和第二次高温烧结，第一次高温烧结的温度为1200～1600℃，时间为1～2h，第二次高温烧结的温度为800～1000℃，时间为10～12h。
7.如权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，所述的软管为橡胶材料制成。
8.如权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，在S2中，在等静压装置内，叠放多个第一套模具组件，同时进行压制。
9.如权利要求1所述的制造工艺，其特征在于，在S3中，第二次冷等静压压制后，拧动螺母，减小两个支撑板之间的距离，使软管中的第二次料胚从支撑板的贯穿孔中逐渐露出，将第二次料胚取出。
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