CN107309431A - 一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺，包括如下步骤：（1）充分混合；（2）一次干燥；（3）二次干燥；（4）压制成型；（5）真空低压烧结；（6）去毛坯检验；（7）机加工。本发明所述工艺制备得到的超硬钨钢穿孔针具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在600℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。

Description

一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺
技术领域
本发明涉及穿孔针及制造方法，具体为提供一种耐磨耐热、高效的一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺。
背景技术
穿孔针通常是在1200℃-1300℃的高温条件下工作，需要承受高温摩擦、挤压等应力作用，工作环境极其恶劣，目前市面上常见的都是普通的合金钢，虽然钢材中添加了一些碳化物但整体的耐磨性、耐热性以及使用寿命都比较不理想，通常在使用四五次便会报废，导致整个机构需要重新更换穿孔针，耗时耗力，生产成本高，效率低。
超硬钨钢是指钨钢合金成分中添加可显著改善高温强度、高温硬度和抗氧化性能的贵金属TiC和TaC成分的优质钨钢材料制成的耐磨钨钢产品：超硬钨钢，可以在600℃的温度下基本保持不变，在1100℃时仍有很高的硬度，是普通钨钢基体的10多倍，主要用于制作高性能钨钢刀片，是机械刀具行业最理想的材料；它不但可以切削钢，也可以加工铸铁和有色金属，特别适合用于加工高合金钢、耐热合金和合金铸铁等。
因此提供一种耐磨耐热、高效的一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺是很有前景的。
发明内容
为解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种耐磨耐热、高效的一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺。所述工艺用于挤压机用穿孔针的表面强化及增寿，通过将碳化钨、碳化钴、碳化钛、碳化钽、碳化钒和碳化铬粉等金属元素重新配比，烧结制造出超硬钨钢穿孔针。所述的超硬钨钢穿孔针在制造后常温状态下表面硬度达到HRA≥92，正常使用寿命达到78次以上，且提高了整机的生产效率、降低生产成本，为工厂创造了大量的经济效益。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺，包括如下步骤：
(1)充分混合：将碳化钨、碳化钴、碳化钛、碳化钽、碳化钒和碳化铬在粉碎机中进行粉碎处理，粉碎完成后置于高速搅拌机内进行充分混合；
(2)一次干燥：将步骤(1)混合得到的粉末放入干燥设备中进行一次干燥处理，干燥完成后进行筛选并添加成型剂；
(3)二次干燥：将步骤(2)得到的混合物放入干燥设备中再进行二次干燥，充分干燥后得到粒化的金属混合物；
(4)压制成型：将步骤(3)得到的金属混合物进行压制成型；
(5)真空低压烧结：将压制成型的固体在真空低压的环境下进行烧结；
(6)去毛坯检验：将步骤(5)烧结后的固体从真空烧结炉内取出并去毛坯，进行无损超音波检验以及毛坯尺寸精度检验，检验合格的固体即为超硬钨钢；
(7)机加工：通过CNC加工中心对超硬钨钢进行机加工，最终得到一种超硬钨钢穿孔针。
作为优选，所述步骤(3)中粒化的金属混合物包括下列百分比的化学组分：Co20％-33％、Cr 13％-15％、W 13％-15％、V 2％-8％、Ti 0.5％-1％、Ta 0.1％-0.5％，其余为C。
作为优选，所述一次干燥与二次干燥均在干燥炉内加热至50-80℃下进行。
作为优选，所述步骤(4)中压制成型的工作压力为15-25MPa，压制成型时间为1-3s。
作为优选，所述真空低压烧结的具体步骤为：真空→升温至400-800℃脱蜡预烧→升温至1200-1500℃保温→充Ar加压→保温加压→降压冷却→卸料。
作为优选，所述超硬钨钢穿孔针的密度为：14.5～14.8g/cm3。
作为优选，所述超硬钨钢穿孔针的晶粒度为：0.4～0.6um。
作为优选，所述超硬钨钢穿孔针适用于对金属轻合金无缝管材料进行穿孔。
本发明的有益效果为：本发明用于挤压机用穿孔针的表面强化及增寿，通过将碳化钨、碳化钴、碳化钛、碳化钽、碳化钒和碳化铬粉等金属元素重新配比，烧结制造出超硬钨钢穿孔针。所述的超硬钨钢穿孔针在制造后常温状态下表面硬度达到HRA≥92，正常使用寿命达到78次以上，且提高了整机的生产效率、降低生产成本，为工厂创造了大量的经济效益。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺，包括如下步骤：
(1)充分混合：将碳化钨、碳化钴、碳化钛、碳化钽、碳化钒和碳化铬在粉碎机中进行粉碎处理，粉碎完成后置于高速搅拌机内进行充分混合；
(2)一次干燥：将步骤(1)混合得到的粉末放入干燥设备中进行一次干燥处理，干燥完成后进行筛选并添加成型剂；
(3)二次干燥：将步骤(2)得到的混合物放入干燥设备中再进行二次干燥，充分干燥后得到粒化的金属混合物；
(4)压制成型：将步骤(3)得到的金属混合物进行压制成型；
(5)真空低压烧结：将压制成型的固体在真空低压的环境下进行烧结；
(6)去毛坯检验：将步骤(5)烧结后的固体从真空烧结炉内取出并去毛坯，进行无损超音波检验以及毛坯尺寸精度检验，检验合格的固体即为超硬钨钢；
(7)机加工：通过CNC加工中心对超硬钨钢进行机加工，最终得到一种超硬钨钢穿孔针。
作为优选，所述步骤(3)中粒化的金属混合物包括下列百分比的化学组分：Co20％-33％、Cr 13％-15％、W 13％-15％、V 2％-8％、Ti 0.5％-1％、Ta 0.1％-0.5％，其余为C。
作为优选，所述一次干燥与二次干燥均在干燥炉内加热至50-80℃下进行。
作为优选，所述步骤(4)中压制成型的工作压力为15-25MPa，压制成型时间为1-3s。
作为优选，所述真空低压烧结的具体步骤为：真空→升温至400-800℃脱蜡预烧→升温至1200-1500℃保温→充Ar加压→保温加压→降压冷却→卸料。
作为优选，所述超硬钨钢穿孔针的密度为：14.5～14.8g/cm3。
作为优选，所述超硬钨钢穿孔针的晶粒度为：0.4～0.6um。
作为优选，所述超硬钨钢穿孔针适用于对金属轻合金无缝管材料进行穿孔。
其中，各实施例步骤(3)中粒化的金属混合物的化学组成见表1。各实施例制备得到的超硬钨钢穿孔针物理性质见表2。
表1各实施例步骤(3)中粒化的金属混合物的化学组成
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
Co 25 20 30 28 33
Cr 14 13 13 15 13
W 15 14 14 13 13
V 2 5 8 4 3
Ti 0.5 0.5 0.8 1 0.7
Ta 0.2 0.1 0.1 0.5 0.3
C 43.3 47.4 34.1 38.5 37
表2各实施例制备得到的超硬钨钢穿孔针物理性质
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
密度(g/cm3) 14.5 14.5 14.6 14.5 14.8
晶粒度(um) 0.4 0.5 0.5 0.7 0.8
通过本法制造的超硬钨钢穿孔针具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在600℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。
对实施例1-5的穿孔性能进行检测，结果表明超硬钨钢穿孔针在制造后常温状态下表面硬度达到HRA≥92，正常使用寿命达到78次以上，且提高了整机的生产效率、降低生产成本，为工厂创造了大量的经济效益。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）充分混合：将碳化钨、碳化钴、碳化钛、碳化钽、碳化钒和碳化铬在粉碎机中进行粉碎处理，粉碎完成后置于高速搅拌机内进行充分混合；
（2）一次干燥：将步骤（1）混合得到的粉末放入干燥设备中进行一次干燥处理，干燥完成后进行筛选并添加成型剂；
（3）二次干燥：将步骤（2）得到的混合物放入干燥设备中再进行二次干燥，充分干燥后得到粒化的金属混合物；
（4）压制成型：将步骤（3）得到的金属混合物进行压制成型；
（5）真空低压烧结：将压制成型的固体在真空低压的环境下进行烧结；
（6）去毛坯检验：将步骤（5）烧结后的固体从真空烧结炉内取出并去毛坯，进行无损超音波检验以及毛坯尺寸精度检验，检验合格的固体即为超硬钨钢；
（7）机加工：通过CNC加工中心对超硬钨钢进行机加工，最终得到一种超硬钨钢穿孔针。
2.根据权利要求1所述的一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺，其特征在于，所述步骤（3）中粒化的金属混合物包括下列百分比的化学组分：Co 20%-33%、Cr 13%-15%、W 13%-15%、V2%-8%、Ti 0.5%-1%、Ta 0.1%-0.5%，其余为C。
3.根据权利要求1所述的一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺，其特征在于，所述一次干燥与二次干燥均在干燥炉内加热至50-80℃下进行。
4.根据权利要求1所述的一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺，其特征在于，所述步骤（4）中压制成型的工作压力为15-25MPa，压制成型时间为1-3s。
5.根据权利要求1所述的一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺，其特征在于，所述真空低压烧结的具体步骤为：真空→升温至400-800℃脱蜡预烧→升温至1200-1500℃保温→充Ar加压→保温加压→降压冷却→卸料。
6.根据权利要求1所述的一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺，其特征在于，所述超硬钨钢穿孔针的密度为：14.5～14.8 g/cm3。
7.根据权利要求1所述的一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺，其特征在于，所述超硬钨钢穿孔针的晶粒度为：0.4～0.6um。
8.根据权利要求1所述的一种超硬钨钢穿孔针的制造工艺，其特征在于：所述超硬钨钢穿孔针适用于对金属轻合金无缝管材料进行穿孔。
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