CN115323313A - 一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于凿岩钎具技术领域，提供了一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法，对螺纹端预先单独切削加工以及预先渗碳，具体过程如下：S101，将材料按配比进行混合，然后冶炼成锭坯，经锻轧成中空钢，然后加热进行退火处理；S102，用Cr‑Ni‑Mo系钢加工成钎具的螺纹端，并进行渗碳处理；S103，在中空钢杆体两端摩擦焊接经预先渗碳处理的螺纹端；S104，加热，然后以一定的冷速进行常规空冷，最后进行回火处理，本发明用低碳Ni‑Cr系钢制造螺纹端后，与特有专利技术Si‑Mn‑Mo‑稀土系钢制造的杆体，以摩擦焊方式连接，共同制造重型螺纹凿岩钎具，在满足其高的服役工作要求的同时，降低了制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及凿岩钎具技术领域，具体为一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法。
背景技术
凿岩钎具为细长杆件，工作中除了受到大的凿岩高频冲击应力外，其螺纹连接处还受到很大的弯矩与接触摩擦应力，对选材及制造工艺要求极高，当前行业内采用低碳Ni-Cr系钢结合渗碳工艺来制造，该钢具有性能稳定，强韧性优良，缺口敏感性低、渗碳后表层碳浓度梯度平缓等优点，但其较高的Ni含量导致材料成本显著增加，同时该类材料渗碳后表层显微组织较粗大，对其疲劳寿命产生不利影响。
申请号为201610277175.6/201610277174.1/201610277176.0(公开号为CN105734408B/CN105695879B/CN105803326B)的现有中国专利中以低成本的Si-Mn-Mo-稀土系钢代替Ni-Cr系钢用于凿岩钎具制造，这类钢渗碳后在适当空冷冷速条件下，可以获得高的强韧性，其空冷淬透性良好，整个截面上可以获得均匀的贝氏体组织，但是，Si-Mn-Mo-稀土系空冷贝氏体钢，其渗碳层的脆性较大，在冲击载荷条件下的螺纹端易开裂而萌生疲劳裂纹，导致早期疲劳断裂失效，对此，本发明提出一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法。
发明内容
本发明目的是提供一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法，以解决现有技术中，Ni-Cr系钢制造的凿岩钎具，较高的Ni含量导致材料成本显著增加，Si-Mn-Mo-稀土系钢制造的凿岩钎具，在冲击载荷条件下的螺纹端易开裂而萌生疲劳裂纹，导致早期疲劳断裂失效的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法，对螺纹端预先单独切削加工以及预先渗碳，具体过程如下：
S101，将材料按配比进行混合，然后冶炼成锭坯，经锻轧成中空钢，然后加热进行退火处理；
S102，用Cr-Ni-Mo系钢加工成钎具的螺纹端，并进行渗碳处理；
S103，在中空钢杆体两端摩擦焊接经预先渗碳处理的螺纹端；
S104，加热，然后以一定的冷速进行常规空冷，最后进行回火处理。
优选的，所述S101中锻轧的温度为1100℃。
优选的，所述S101中退火温度为900℃。
优选的，所述S102中渗碳的温度为900-920℃。
优选的，所述S103中摩擦焊接的工艺参数为：一摩压力:1.5-5MPa/时间:2-6s，二摩压力:2-8MPa/时间:2-6s，顶锻压力:6-15MPa/时间:5-20s。
优选的，所述S104中加热的温度为800-880℃。
优选的，所述S104中常规空冷的冷速为10-200℃/min。
优选的，所述S104中回火的温度为100-300℃。
一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法，仅对螺纹端预先单独切削加工，具体过程如下：
S201，将材料按配比进行混合，然后冶炼成锭坯，经1100℃锻轧成中空钢，然后再经900℃加热进行退火处理；
S202，用Cr-Ni-Mo系钢加工成钎具的螺纹端；
S203，在中空钢杆体两端摩擦焊接螺纹端，采用摩擦焊工艺参数：一摩压力:1.5-5MPa/时间:2-6s，二摩压力:2-8MPa/时间:2-6s，顶锻压力:6-15MPa/时间:5-20s；
S204，先经渗碳处理，然后在10-200℃/min冷速下常规空冷，最后经100-300℃回火。
优选的，所述S204中的渗碳温度为900-920℃。
本发明至少具备以下有益效果：
(1)本发明提供的一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法，用低碳Ni-Cr系钢制造螺纹端后，与特有专利技术Si-Mn-Mo-稀土系钢制造的杆体，以摩擦焊方式连接，共同制造重型螺纹凿岩钎具，在满足其高的服役工作要求的同时，降低了制造成本；
(2)本发明提供的一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法，螺纹端可预先单独切削加工，与传统的整体使用Cr-Ni-Mo系钢制造凿岩钎具相比，工人螺纹单班产能提高了30-50％，刀具磨损降低10-20％，具有生产高效，加工成本低，尺寸精度高，适合集约式生产管理等优点；
(3)本发明提供的一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法，螺纹端可预先单独切削加工以及预先渗碳，螺纹端的预先渗碳工艺实施中，可以获得更深的渗碳层，获得更好的耐磨性，同时可避免杆体因过深渗碳产生表面脆性导致的抗弯能力的降低。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法，该方法以申请号为201610277175.6/201610277174.1/201610277176.0(公开号为CN105734408B/CN105695879B/CN105803326B)的现有中国专利生产的Si-Mn系高强韧空冷钎具用钢制成重型钎具的杆体部分，再在其两端以摩擦焊的方式异材焊接Cr-Ni-Mo系钢制造的螺纹部分，最终制造出重型螺纹钎具成品，本发明以成本相对较低的Si-Mn-Mo系专利钢做凿岩钎具的杆体，替代原来整体使用Cr-Ni-Mo系钢的凿岩钎具，经渗碳空冷后及回火后，保持高的强韧性，节约战略合金元素使用，显著降低了制造成本。
其中，申请号为201610277175.6的自有专利技术的Si-Mn系高强韧性空冷钎具用钢，其成分重量百分比如下：C：0.1-0.28％，Si：1.05-1.3％，Mn:2.2-2.4％，Mo：0.1-0.28％，V：0.04-0.1％，Cr:1.8-2.0％，稀土元素Ce、La:0.001～0.012％，余量为铁。
其中，申请号为201610277174.1的自有专利技术的Si-Mn系高强韧性空冷钎具用钢，其成分重量百分比如下：C：0.40％，Si：1.3％，Mn:2.5％，Cr:2.0％，Mo：0.3％，V：0.04％，Al：0.6％，Sc：0.08％，或同时添加其余稀土元素Ce、La:0.001％，余量为铁。
其中，申请号为201610277176.0的自有专利技术的Si-Mn系高强韧性空冷钎具用钢，其成分重量百分比如下：C：0.1-0.40％，Si：1.02-1.05％，Mn:1.7-2.5％，Mo：0.1-0.3％，V：0.04-0.2％，Al:0.02-0.6％，Sc:0.001-0.08％，或同时添加其余稀土元素Ce、La:0.001～0.02％，余量为铁。
以上自有专利技术中所涉及的材料均可作为本发明生产方法中涉及的材料配方，基于以上配方，本发明的部分实施例如下：
实施例1
一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法，包括以下内容：
S101，采用中频感应炉冶炼，经电渣重熔成钢锭坯；经检测重量百分比：C：0.20％，Cr：0.87％，Si：1.05％，Mn:2.25％，Mo：0.17％，V：0.08％，余量为铁，钢锭坯经1100℃轧制成中空钢，经900℃加热退火处理；
S102，采用23CrNi3Mo，加工一对钎具螺纹端，经900-920℃预渗碳；
S103，采用摩擦焊工艺参数：一摩压力2.0MPa/时间5s，二摩压力4.0MPa/时间8s，顶锻压力8MPa/时间12s，在中空钢杆体两端摩擦焊接螺纹端；
S104，经800-880℃加热，在10-200℃/min冷速下常规空冷，经100-300℃回火，制成成品钎。
实施例2
一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法，包括以下内容：
S101，采用中频感应炉冶炼，经电渣重熔成钢锭坯；经检测重量百分比：C：0.20％，Cr：0.87％，Si：1.05％，Mn:2.25％，Mo：0.17％，V：0.08％，余量为铁；钢锭坯经1100℃轧制成中空钢，经900℃加热退火处理；
S102，采用23CrNi3Mo，加工一对钎具螺纹端，经900-920℃预渗碳；
S103，采用摩擦焊工艺参数：一摩压力5.0MPa/时间3s，二摩时间压力8.0MPa/时间5s，顶锻压力13MPa/时间8s，在中空钢杆体两端摩擦焊接螺纹端；
S104，经800-880℃加热，在10-200℃/min冷速下常规空冷，经100-300℃回火，制成成品钎。
实施例3
一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法，包括以下内容：
S101，采用中频感应炉冶炼，经电渣重熔成钢锭坯；经检测重量百分比：C：0.18％，Cr：0.45％，Si：1.25％，Mn:1.89％，Mo：0.28％，V：0.09％，余量为铁；钢锭坯经1100℃轧制成中空钢，经900℃加热退火处理；
S102，采用23CrNi3Mo，加工一对钎具螺纹端，经900-920℃预渗碳；
S103，采用摩擦焊工艺参数：一摩压力5.0MPa/时间3s，二摩时间压力8.0MPa/时间5s，顶锻压力13MPa/时间8s，在中空钢杆体两端摩擦焊接螺纹端；
S104，经800-880℃加热，在10-200℃/min冷速下常规空冷，经100-300℃回火，制成成品钎。
实施例4
一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法，包括以下内容：
S101，采用中频感应炉冶炼，经电渣重熔成钢锭坯；经检测重量百分比：C：0.18％，Cr：0.45％，Si：1.25％，Mn:1.89％，Mo：0.28％，V：0.09％，余量为铁；钢锭坯经1100℃轧制成中空钢，经900℃加热退火处理；
S102，采用23CrNi3Mo，加工一对钎具螺纹端，经900-920℃预渗碳；
S103，采用摩擦焊工艺参数：一摩压力2.0MPa/时间5s，二摩时间压力4.0MPa/时间8s，顶锻压力8MPa/时间12s，在中空钢杆体两端摩擦焊接螺纹端；
S104，经800-880℃加热，在10-200℃/min冷速下常规空冷，经100-300℃回火，制成成品钎。
实施例5
一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法，包括以下内容：
S201，采用中频感应炉冶炼，经电渣重熔成钢锭坯；经检测重量百分比：C：0.20％，Cr：0.87％，Si：1.05％，Mn:2.25％，Mo：0.17％，V：0.08％，余量为铁；钢锭坯经1100℃轧制成中空钢，经900℃加热退火处理；
S202，采用23CrNi3Mo材料，加工一对钎具螺纹端；
S203，采用摩擦焊工艺参数：一摩压力2.0MPa/时间5s，二摩压力4.0MPa/时间8s，顶锻压力8MPa/时间12s，在中空钢杆体两端摩擦焊接螺纹端；
S204，经900-920℃渗碳，在10-200℃/min冷速下常规空冷，经100-300℃回火，制成成品钎。
实施例6
一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法，包括以下内容：
S201，采用中频感应炉冶炼，经电渣重熔成钢锭坯；经检测重量百分比：C：0.20％，Cr：0.87％，Si：1.05％，Mn:2.25％，Mo：0.17％，V：0.08％，余量为铁；钢锭坯经1100℃轧制成中空钢，经900℃加热退火处理；
S202，采用23CrNi3Mo材料，加工一对钎具螺纹端；
S203，采用摩擦焊工艺参数：一摩压力5.0MPa/时间3s，二摩时间压力8.0MPa/时间5s，顶锻压力13MPa/时间8s，在中空钢杆体两端摩擦焊接螺纹端；
S204，经900-920℃渗碳，在10-200℃/min冷速下常规空冷，经100-300℃回火，制成成品钎。
实施例7
一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法，包括以下内容：
S201，采用中频感应炉冶炼，经电渣重熔成钢锭坯；经检测重量百分比：C：0.18％，Cr：0.45％，Si：1.25％，Mn:1.89％，Mo：0.28％，V：0.09％，余量为铁；钢锭坯经1100℃轧制成中空钢，经900℃加热退火处理；
S202，采用23CrNi3Mo材料，加工一对钎具螺纹端；
S203，采用摩擦焊工艺参数：一摩压力5.0MPa/时间3s，二摩时间压力8.0MPa/时间5s，顶锻压力13MPa/时间8s，在中空钢杆体两端摩擦焊接螺纹端；
S204，经900-920℃渗碳，在10-200℃/min冷速下常规空冷，经100-300℃回火，制成成品钎。
实施例8
一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法，包括以下内容：
S201，采用中频感应炉冶炼，经电渣重熔成钢锭坯；经检测重量百分比：C：0.18％，Cr：0.45％，Si：1.25％，Mn:1.89％，Mo：0.28％，V：0.09％，余量为铁；钢锭坯经1100℃轧制成中空钢，经900℃加热退火处理；
S202，采用23CrNi3Mo材料，加工一对钎具螺纹端；
S203，采用摩擦焊工艺参数：一摩压力2.0MPa/时间5s，二摩时间压力4.0MPa/时间8s，顶锻压力8MPa/时间12s，在中空钢杆体两端摩擦焊接螺纹端；
S204，简单加工后，经900-920℃渗碳，在10-200℃/min冷速下常规空冷，经100-300℃回火，制成成品钎。
实施例1-4提供的一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法，其螺纹端预先单独切削加工以及预先渗碳，与传统的整体使用Cr-Ni-Mo系钢制造的凿岩钎具及渗碳热处理工艺相比：工人螺纹单班加工产能提高了30-50％，刀具磨损降低10-20％；不需整体渗碳，渗碳生产效率明显提高，单炉渗碳产能提升10-20倍；具有生产高效，加工成本低，尺寸精度高，节能节效，降低碳排放，适合集约式生产管理等优点；螺纹端的预先渗碳工艺实施中，可以获得更深的渗碳层，获得更好的耐磨性，同时可避免杆体因过深渗碳产生表面脆性导致的抗弯能力的降低。
实施例5-8提供的一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法，其螺纹端预先单独切削加工，与传统的整体使用Cr-Ni-Mo系钢制造的凿岩钎具相比，工人螺纹单班产能提高了30-50％，刀具磨损降低10-20％，具有生产高效，加工成本低，尺寸精度高，适合集约式生产管理等优点。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法，其特征在于，对螺纹端预先单独切削加工以及预先渗碳，具体过程如下：
S101，将材料按配比进行混合，然后冶炼成锭坯，经锻轧成中空钢，然后加热进行退火处理；
S102，用Cr-Ni-Mo系钢加工成钎具的螺纹端，并进行渗碳处理；
S103，在中空钢杆体两端摩擦焊接经预先渗碳处理的螺纹端；
S104，加热，然后以一定的冷速进行常规空冷，最后进行回火处理。
2.根据权利要求1所述的一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法，其特征在于：所述S101中锻轧的温度为1100℃。
3.根据权利要求1所述的一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法，其特征在于：所述S101中退火温度为900℃。
4.根据权利要求1所述的一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法，其特征在于：所述S102中渗碳的温度为900-920℃。
5.根据权利要求1所述的一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法，其特征在于：所述S103中摩擦焊接的工艺参数为：一摩压力:1.5-5MPa/时间:2-6s，二摩压力:2-8MPa/时间:2-6s，顶锻压力:6-15MPa/时间:5-20s。
6.根据权利要求1所述的一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法，其特征在于：所述S104中加热的温度为800-880℃。
7.根据权利要求1所述的一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法，其特征在于：所述S104中常规空冷的冷速为10-200℃/min。
8.根据权利要求1所述的一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法，其特征在于：所述S104中回火的温度为100-300℃。
9.根据权利要求1所述的一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法，其特征在于，仅对螺纹端预先单独切削加工，具体过程如下：
S201，将材料按配比进行混合，然后冶炼成锭坯，经1100℃锻轧成中空钢，然后再经900℃加热进行退火处理；
S202，用Cr-Ni-Mo系钢加工成钎具的螺纹端；
S203，在中空钢杆体两端摩擦焊接螺纹端，采用摩擦焊工艺参数：一摩压力:1.5-5MPa/时间:2-6s，二摩压力:2-8MPa/时间:2-6s，顶锻压力:6-15MPa/时间:5-20s；
S204，先经渗碳处理，然后在10-200℃/min冷速下常规空冷，最后经100-300℃回火。
10.根据权利要求9所述的一种高品质低成本的凿岩钎具的生产方法，其特征在于：所述S204中的渗碳温度为900-920℃。
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2022
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