專利名稱：圓鋼熱穿孔用頂頭的制備方法
技術領域：
本發明屬于金屬管件穿孔用部件制備技術領域，具體涉及一種圓鋼熱穿孔用頂頭的制備方法。
背景技術：
前述的圓鋼熱穿孔用頂頭是熱軋管件如無縫鋼管之類的產品生產中的消耗量最大的并且也是關鍵的工具之一，關于頂頭的技術信息可在中國專利文獻中見諸，如發明專利申請公布號CN102463261A推薦有“一種穿孔頂頭”，具體公開了穿孔頂頭的結構包括基 體、構成于基體內部的內腔和以焊接方式設置于基體一端的頂頭(鈷基合金、鑰基合金或鎳基合金);公布號CN101942610A提供有“一種熱軋無縫鋼管穿孔頂頭及其加工工藝”，具體揭示了頂頭的化學元素及其質量％含量以及從配料、熱熔、澆鑄和熱處理的工藝步驟，可見該專利申請方案是以澆鑄方式獲得頂頭毛坯的。并不限于例舉的這些專利技術信息均未披露頂頭的具體成形的技術啟示。據本申請人所知，在本申請提出以前，圓鋼熱穿孔用頂頭普遍使用皮帶錘結合模具壓制加工獲得，其欠缺在于由于頂頭中空部分即如前述CN10246326A所稱的內腔的偏心率較大，因而需進行煩瑣的精加工藉以保證即控制中空部分的偏心率；用皮帶錘鍛打的精度差，外表面加工余量大，不僅造成表面加工時材耗大，而且精加工時勞動(作業)強度大,此外成品合格率低。針對上述已有技術，本申請人作了曠日持久的探索與實驗，終于形成了得以付諸生產應用的成熟的方案，下面將要介紹的技術方案便是基于該前提下產生的。
發明內容
本發明的任務在于提供一種圓鋼熱穿孔用頂頭的制備方法，由該方法制備的圓鋼熱穿孔用頂頭有助于改善加工精度、有利于保障硬度和有益于滿足中空部分的理想的偏心率要求而藉以減少精加工余量并增進精加工效率。本發明的任務是這樣來完成的，一種圓鋼熱穿孔用頂頭的制備方法，包括以下步驟
A)落料，按所需的規格對4Cr5MoSiVl棒材落料，得到棒段，并且在棒段的一端端面的中央加工出對中孔，得到毛坯；
B)粗鍛，將毛坯送入加熱爐加熱并且控制加熱溫度，出爐后按圖紙尺寸要求進行初鍛，直至使毛坯成形出頂尖雛形，得到具有頂尖雛形的粗鍛坯；
C)精鍛，將具有頂尖雛形的粗鍛坯進行模鍛，并且控制頂尖加工余量和控制作為中空部分的內腔的偏心率，模鍛結束后立即投入沙箱進行保溫，并且控制保溫溫度和控制保溫時間，隨爐冷卻后，開爐空冷，得到精鍛坯；
D)去應力退火，將精鍛坯投入加熱爐中加熱，并且控制加熱溫度和控制加熱時間，冷卻后得到粗坯；E)精加工、堆焊和淬火，先對粗坯的表面以及對內腔的螺紋段區域進行精加工，得到型坯，再將鈷基合金材料堆焊至型坯的小頭端，直至在型坯的小頭端形成鈷基合金頂尖，然后進行淬火處理，在淬火過程中采用分階段升溫和分階段保溫，淬火結束后進行油淬，得到圓鋼熱穿孔用頂頭。在本發明的一個具體的實施例中，步驟A)中所述的對中孔的深度為9_13mm，直徑為 6_8mm。在本發明的另一個具體的實施例中，步驟B)中所述的控制加熱溫度是將加熱溫度控制為1050-1100°C。在本發明的又一個具體的實施例中，步驟C)中所述的控制保溫溫度是將保溫溫度控制為850-870°C，所述的控制保溫時間是將保溫時間控制為60min以上。在本發明的再一個具體的實施例中，步驟C)中所述的控制頂尖加工余量是將頂 尖加工余量控制為l-2mm，所述的控制作為中空部分的內腔的偏心率是將內腔的偏心率控制為彡2%。在本發明的還有一個具體的實施例中，步驟C)中所述的隨爐冷卻的冷卻溫度為470-500。。。在本發明的更而一個具體的實施例中，步驟D)中所述的控制加熱溫度和控制加熱時間是將加熱溫度控制為600-650°C，將加熱時間控制為115-125min。在本發明的進而一個具體的實施例中，步驟E)中所述的采用分階段升溫和分階段保溫是指先將溫度升至690-710°C并且保溫15-25min，接著將溫度升至790-810°C并且保溫25-35min，再接著將溫度升至950_1050°C并且保溫8_10min。本發明提供的技術方案能使得到的圓鋼熱穿孔用頂頭的硬度HRC達到40-50 ;頂尖表面精度顯著提高，頂尖表面的加工余量由已有技術中的>5_降至1-2_，中空部分的偏心率得以有效控制并且除螺紋區域外無需進行后續的金加工；使用壽命比已有技術提高15%以上。
具體實施例方式實施例I :
以制備用于穿￠61^4. 5mm(直徑6Imm并且壁厚為4. 5mm)的荒管(成品管直徑為42mm,壁厚為3. 5mm)的圓鋼熱穿孔用頂頭為例，包括以下步驟
A)落料對材質為4Cr5MoSiVl并且直徑為O60mm的棒材落料(落料也可稱斷料)，落料長度為50mm,得到50mm長的棒段,并且在棒段的一端端面的中央加工出直徑為6mm而深度為9mm,得到毛還；
B)粗鍛將由步驟A)得到的毛坯送入加熱爐加熱至1050°C，出爐后按圖紙尺寸要求或稱工藝規定的要求進行初鍛，直至使毛坯成形出頂尖雛形，要求外徑為51 53_，作為中空部位的內孔的直徑為25-26mm，內孔的偏心率< 2%，得到具有頂尖雛形的粗鍛坯；
C)精鍛將由步驟B)得到的具有頂尖雛形的粗鍛坯模鍛至外徑為49-50mm，作為中空部分的內腔的直徑為27. 5-28. 5_，錐孔為大頭端的孔徑(直徑)28_，而小頭端的孔徑(直徑)為10mm，內孔偏心率彡1%成型后，模鍛結束后立即投入沙箱進行保溫，沙箱保溫溫度870°C，保溫時間60min以上，保溫結束后隨爐冷卻到470°C，開爐空冷至常溫，得到精鍛坯，本步驟得到的精鍛坯的頂尖加工余量為2mm，內腔即內孔精度即偏心率為1%;
D)去應力退火將由步驟C)得到的精鍛坯投入加熱爐中加熱至600°C，時間維持125min，開爐空冷，得到粗坯；
E)精加工、堆焊和淬火將由步驟D)得到的粗坯的表面加工至直徑047±0.05mm，錐段R225，內腔即內孔的螺紋段加工至M33X2mm，得到型還，再將鈷基合金材料堆焊至型坯的小頭端，直至在型坯的小頭端形成鈷基合金頂尖，然后進行淬火處理，具體是先將溫度升至700°C并且保溫20min，接著升溫至800°C并且保溫30min，再接著升溫至1000°C并且保溫9min，淬火結束后進行油淬，得到頂尖硬度為HRC40-50的圓鋼熱穿孔用頂頭。實施例2:
僅將步驟A)中的對中孔的深度和直徑分別改為7mm和Ilmm ;將步驟B)中的加熱溫度 改為1100°C ;將步驟C)中的保溫溫度改為870°C，并且將隨爐冷卻溫度改為500°C ;將步驟D)中的加熱溫度和時間分別改為650°C和115min ;在步驟E)中，先將溫度升至710°C并且保溫15min，接著升溫至790°C并且保溫35min，再接著升溫至950°C并且保溫lOmin，其余均同對實施例I的描述。實施例3:
僅將步驟A)中的對中孔的深度和直徑分別改為8mm和13mm ;將步驟B)中的加熱溫度改為1075°C ;將步驟C)中的保溫溫度改為860°C，并且將隨爐冷卻溫度改為485°C ;將步驟
D)中的加熱溫度和時間分別改為625°C和120min ;在步驟E)中，先將溫度升至690°C并且保溫25min，接著升溫至810°C并且保溫25min，再接著升溫至1050°C并且保溫8min，其余均同對實施例I的描述。應用例
由本發明的實施例I至3任一得到的頂頭對鋼管穿孔，應用條件GCrl5鋼、直徑50mm圓鋼穿孔，穿孔長度lm，壁厚4_6mm，穿孔溫度1050-1100°C，每個頂頭可穿孔70-80支，而采用已有技術中的頂頭僅能穿孔55-65支。
權利要求
1.一種圓鋼熱穿孔用頂頭的制備方法，其特征在于包括以下步驟 A)落料，按所需的規格對4Cr5MoSiVl棒材落料，得到棒段，并且在棒段的一端端面的中央加工出對中孔，得到毛坯； B)粗鍛，將毛坯送入加熱爐加熱并且控制加熱溫度，出爐后按圖紙尺寸要求進行初鍛，直至使毛坯成形出頂尖雛形，得到具有頂尖雛形的粗鍛坯； C)精鍛，將具有頂尖雛形的粗鍛坯進行模鍛，并且控制頂尖加工余量和控制作為中空部分的內腔的偏心率，模鍛結束后立即投入沙箱進行保溫，并且控制保溫溫度和控制保溫時間，隨爐冷卻后，開爐空冷，得到精鍛坯； D)去應力退火，將精鍛坯投入加熱爐中加熱，并且控制加熱溫度和控制加熱時間，冷卻后得到粗坯； E)精加工、堆焊和淬火，先對粗坯的表面以及對內腔的螺紋段區域進行精加工，得到型坯，再將鈷基合金材料堆焊至型坯的小頭端，直至在型坯的小頭端形成鈷基合金頂尖，然后進行淬火處理，在淬火過程中采用分階段升溫和分階段保溫，淬火結束后進行油淬，得到圓鋼熱穿孔用頂頭。
2.根據權利要求I所述的圓鋼熱穿孔用頂頭的制備方法，其特征在于步驟A)中所述的對中孔的深度為直徑為6_8mm。
3.根據權利要求I所述的圓鋼熱穿孔用頂頭的制備方法，其特征在于步驟B)中所述的控制加熱溫度是將加熱溫度控制為1050-1100°C。
4.根據權利要求I所述的圓鋼熱穿孔用頂頭的制備方法，其特征在于步驟C)中所述的控制保溫溫度是將保溫溫度控制為850-870°C，所述的控制保溫時間是將保溫時間控制為60min以上。
5.根據權利要求I所述的圓鋼熱穿孔用頂頭的制備方法，其特征在于步驟C)中所述的控制頂尖加工余量是將頂尖加工余量控制為l_2mm，所述的控制作為中空部分的內腔的偏心率是將內腔的偏心率控制為< 2%。
6.根據權利要求I所述的圓鋼熱穿孔用頂頭的制備方法，其特征在于步驟C)中所述的隨爐冷卻的冷卻溫度為470-500°C。
7.根據權利要求I所述的圓鋼熱穿孔用頂頭的制備方法，其特征在于步驟D)中所述的控制加熱溫度和控制加熱時間是將加熱溫度控制為600-650°C，將加熱時間控制為115-125min。
8.根據權利要求I所述的圓鋼熱穿孔用頂頭的制備方法，其特征在于步驟E)中所述的采用分階段升溫和分階段保溫是指先將溫度升至690-7KTC并且保溫15-25min，接著將溫度升至790-810°C并且保溫25-35min，再接著將溫度升至950_1050°C并且保溫8_10min。
全文摘要
一種圓鋼熱穿孔用頂頭的制備方法，屬于金屬管件穿孔用部件制備技術領域。包括的步驟落料，得到棒段，在棒段的一端的中央加工出對中孔，得到毛坯；將毛坯送入加熱爐加熱，出爐后進行初鍛，直至使毛坯成形出頂尖雛形；將具有頂尖雛形的粗鍛坯進行模鍛，控制頂尖加工余量和控制作為中空部分的內腔的偏心率，模鍛結束后立即投入沙箱進行保溫，隨爐冷卻后，開爐空冷，得到精鍛坯；將精鍛坯投入加熱爐中加熱，并且控制加熱溫度和控制加熱時間，冷卻后得到粗坯；精加工、堆焊和淬火。優點硬度達到40-50；頂尖表面精度提高，頂尖表面的加工余量降至1-2mm，中空部分的偏心率得以控制并且除螺紋區域外無需進行后續的金加工；使用壽命提高。
文檔編號B23P15/00GK102699633SQ20121018961
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月11日 優先權日2012年6月11日
發明者李光洲, 汪明, 陳雅龍, 顧曉華, 顧銘 申請人:常熟市旋力軸承鋼管有限公司