CN108994419B - 一种穿孔针复合堆焊制造方法 - Google Patents

一种穿孔针复合堆焊制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种穿孔针复合堆焊制造方法，在穿孔针母体尖端区域分别分区堆焊热作模具用焊丝和钴基焊条，实现穿孔针复合制造，大幅提高穿孔针服役寿命，该方法亦可应用于穿孔针的修复作业。在服役环境最为恶劣的部位堆焊钴基焊条，充分发挥钴基焊条的优越性，将有效的提高冲头的高温性能；其他部位堆焊综合性能较佳的YD212‑1，YD337‑1或YD397‑1焊丝。由于使用了钴基合金焊条，可以预期寿命可能会有较大程度的提高，并不易出现剥落的情况，二则全部达到原子冶金结合，强度更高，耐冲击能力必然更强。

Description

一种穿孔针复合堆焊制造方法
技术领域
本发明属于材料加工工程中的焊接领域，具体地涉及一种穿孔针复合堆焊制造方法。
背景技术
目前，工业生产中一般使用5CrNiMo和5CrMnMo整体模具钢制造穿孔针，经淬火、回火后投入使用。热处理后，穿孔针表面硬度HRC48左右。使用5CrNiMo和5CrMnMo模具钢整体制造的穿孔针寿命很低，生产结果表明制造十几个工件后头部被磨损、疲劳或开裂。穿孔针寿命低，工作时更换频繁，且生产钢管尺寸公差很难保证，不仅影响生产效率，而且影响产品质量。
镍基高温合金具有良好的综合性能，采用该类基材制造穿孔针寿命应该较高。但穿孔针不能全部采用镍基高温合金制造，原因是镍基合金成本高。如果仅用镍基合金制造穿孔针头部可以大大降低成本，但连接技术成问题。如连接不可靠，一旦穿孔针头部在工作过程中发生断裂，损失更大。采用镶块或其它连接方法制造该类热成形部件的技术还未见报道。目前，国内外市场上一般还是采用堆焊方法制造冲头，芯棒和穿孔针，但其使用寿命仍存在很大问题。
发明内容
发明目的：为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种穿孔针复合堆焊制造方法，在保证成本的同时，有效地提高了穿孔针的使用寿命。
技术方案：为实现上述技术目的，本发明提出了一种穿孔针复合堆焊制造方法，包括如下步骤：
(1)焊前预热：施焊前将待焊区域杂物清除干净，如铁锈、油污、钢渣氧化物等，同时挂装加热片进行焊前预热；
(2)焊接：穿孔针母体钢针头部位首先采用CO2气体保护焊环状堆焊针头部位，且在针头端部外侧预留钴基焊条堆焊层，所用焊丝为热作模具堆焊用药芯焊丝，余下针头部最外侧部位采用手工电弧焊堆焊钴基焊条进行堆焊；
(3)焊后后热处理及消除应力退火处理；
(4)焊后表面清理；
(5)焊后检验及焊后精加工。
其中，步骤(1)中，预热温度为180～200℃，加热方式为履带式电加热片加热，焊接时，层间温度控制在200～240℃，焊接采取连续不间断焊接，并确保整个焊缝始终处在保温状态，每层焊接时工艺步骤相同。进一步地，层与层之间的焊渣一定要清除干净，焊接速度根据焊缝与母材的熔合情况自己控制，焊接完毕后，焊缝表面不得有裂纹、夹渣、气孔等缺陷。
优选地，CO2气体保护焊用Miller Dimension 812多功能焊机，手工电弧焊用TransPuls Synergic 4000 Fronius数字化焊机。
优选地，穿孔针母体材料为5CrNiMo或5CrMnMo。
CO2气体保护焊环状堆焊焊丝采用RMD650、YD212-1、YD337-1、YD397-1中的任意一种。
优选地，以药芯焊丝和钴基焊条堆焊的总截面积为1计，药芯焊丝环状堆焊的截面积为5/8～11/12，如图1所示，所用焊丝为热作模具堆焊用药芯焊丝，余下针头部最外侧部位采用手工电弧焊堆焊钴基焊条进行堆焊。优选地，药芯焊丝环状堆焊的截面积为13/16～11/12，当药芯焊丝堆焊截面面积小于13/16时，剩下较大的截面积将由钴基焊条堆焊，导致成本上升的同时，却对于穿孔针的服役寿命没有进一步提升的功能；当药芯焊丝堆焊截面面积大于11/12时，则钴基堆焊合金过少(或无)，而导致穿孔针服役寿命下降。
所述钴基焊条采用D802、D812、D822、D832、D842、D852或D862中的任意一种。
优选地，CO2气体保护焊焊接工艺参数为焊接电流200～250A，焊接电压：24～28V,干丝伸长：18～20mm；手工电弧焊焊接工艺参数为焊接电流160～200A，焊接电压：20～24V。
具体地，步骤(3)中，在塞焊焊缝部位覆盖电加热片，外包50㎜厚石棉保温4～5小时，缓慢降温，降至常温后拆除保温及电加热装置。
优选地，焊后将焊缝表面及周围区域焊疤、焊接飞溅物等用角向磨光机打磨干净。
具体地，在焊后检验中，使用MT+UT对焊缝进行内部检测,探伤按JB/T4730-2005要求执行。
有益效果：YD212-1，YD337-1，YD397-1焊材综合性能较好，但热强性和高温耐磨性不够；钴基合金热强性和高温耐磨性优秀，但价格很贵。把这两种材料结合起来堆焊制造穿孔针头部可制造复合穿孔针。在服役环境最为恶劣的部位堆焊钴基焊条，充分发挥钴基焊条的优越性，将有效的提高冲头的高温性能；其他部位堆焊综合性能较佳的YD212-1，YD337-1或YD397-1焊丝。由于使用了钴基合金焊条，可以预期寿命可能会有较大程度的提高，并不易出现剥落的情况，二则全部达到原子冶金结合，强度更高，耐冲击能力必然更强。此外，钴基焊条成本很高，价格昂贵，该设计保证了“好钢”用在“刀刃”上，能够在控制穿孔针制造成本的同时，有效提高穿孔针的使用寿命。
附图说明
图1穿孔针复合堆焊制造方法示意图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例详细说明本发明。
实施例
本实施例提出了一种用YD212-1药芯和钴基焊条D802两种材料结合起来堆焊制造穿孔针头部制造复合穿孔针。如图1所示，具体方法如下：
焊接方法：采用CO2气体保护焊+手工电弧焊。
焊接顺序：穿孔针母体5CrNiMo钢针头部位首先采用CO2气体保护焊环状堆焊针头部位，所用焊丝为YD212-1药芯焊丝，然后于针头部最外侧堆焊钴基焊条D802，以药芯焊丝和钴基焊条堆焊的总截面积为1计，药芯焊丝环状堆焊的截面积为11/12。
焊接材料：CO2气体保护焊用YD212-1药芯焊丝，手工电弧焊用钴基焊条D802。
焊接设备：CO2气体保护焊用Miller Dimension 812多功能焊机，手工电弧焊用TransPuls Synergic 4000 Fronius数字化焊机。
焊接工艺参数：手工电弧焊焊接工艺参数为焊接电流160～200A，焊接电压：20～24V；CO2气体保护焊焊接工艺为焊接电流200～250A，焊接电压：24～28V,干丝伸长：18～20mm。
焊前预热：施焊前将待焊区域铁锈、油污、钢渣氧化物等杂物清除干净。同时挂装加热片进行焊前预热。预热温度180～200℃，加热方式，履带式电加热片加热。焊接时，层间温度控制在200～240℃左右，层与层之间的焊渣一定要清除干净，且每层焊接时工艺步骤相同。焊接采取24小时轮班连续作业，焊接完成前不得停顿，并确保整个焊缝始终处在保温状态。焊接速度根据焊缝与母材的熔合情况自己控制，焊接完毕后，焊缝表面不得有裂纹、夹渣、气孔等缺陷。
焊后后热及消除应力退火处理：焊缝焊完后应立即进行后热处理；在塞焊焊缝部位覆盖电加热片，外包50㎜厚石棉保温4～5小时，缓慢降温，降至常温后拆除保温及电加热装置。
焊后表面清理：焊后将焊缝表面及周围区域焊疤、焊接飞溅物等用角向磨光机打磨干净。
焊后检验：经过外观检查未发现有裂纹、焊瘤、气孔、夹渣等焊接缺陷的存在。使用MT+UT对焊缝进行内部检测,探伤按JB/T4730-2005要求执行。
焊后精加工：利用车床对堆焊表面进行加工，获得出表面光滑、尺寸精确的穿孔针。
表1所打硬度采用HR-150A洛氏硬度计，荷载150Kg，对每一个测试样取5点硬度，计算平均硬度值。摩擦试验采用HT-500高温摩擦磨损试验机，将每个实施例的端部(堆焊层)切五个尺寸为10×10×8mm磨损试样。磨损实验参数如下：摩擦副材料AISI T2高速钢球(半径3mm)，荷载10.3N，磨损速率560转/分，磨损温度500℃，磨损时间25分钟。在每次实验前、后将试样置入盛有丙酮溶液的烧杯中，在超声波清洗仪中清洗3～5分钟，待干后称重记录。实验用5CrNiMo钢作为对比样，对比件失重量与测量件失重量之比作为堆焊样的相对耐磨性ε。分别利用传统5CrNiMo穿孔针和复合堆焊制造穿孔针制造无缝钢管，以穿孔针端部被磨损、疲劳或开裂失效来计量其服役寿命。
同时分别更换母体材料及堆焊焊丝，钴基焊条材料，且变化药芯焊丝堆焊截面积(详见表1)，并按照上述实施例的步骤完成穿孔针复合堆焊制造，以比较诸实施例及对比例的服役寿命。
表1穿孔针硬度、耐磨性及服役寿命
Figure GDA0002727713550000041
Figure GDA0002727713550000051
YD212-1，YD337-1，YD397-1焊材综合性能较好，但热强性和高温耐磨性不够；钴基合金热强性和高温耐磨性优秀，但价格很贵。把这两种材料结合起来堆焊制造穿孔针头部可制造复合穿孔针。在服役环境最为恶劣的部位堆焊钴基焊条，充分发挥钴基焊条的优越性，将有效的提高冲头的高温性能；其他部位堆焊综合性能较佳的YD212-1，YD337-1或YD397-1焊丝。由于使用了钴基合金焊条，可以预期寿命可能会有较大程度的提高，并不易出现剥落的情况，二则全部达到原子冶金结合，强度更高，耐冲击能力必然更强。此外，钴基焊条成本很高，价格昂贵，该设计保证了“好钢”用在“刀刃”上，能够在控制穿孔针制造成本的同时，有效提高穿孔针的使用寿命。

Claims (9)

1.一种穿孔针复合堆焊制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)焊前预热：施焊前将待焊区域杂物清除干净，同时挂装加热片进行焊前预热；
(2)焊接：穿孔针母体钢针头部位首先采用CO2气体保护焊环状堆焊针头部位，且在针头端部外侧预留钴基焊条堆焊层，所用焊丝为热作模具堆焊用药芯焊丝，余下针头部最外侧部位采用手工电弧焊堆焊钴基焊条进行堆焊；以药芯焊丝和钴基焊条堆焊的总截面积为1计，药芯焊丝环状堆焊的截面积为5/8～11/12；
(3)焊后热处理及消除应力退火处理；
(4)焊后表面清理；
(5)焊后检验及焊后精加工。
2.根据权利要求1所述的穿孔针复合堆焊制造方法，其特征在于，步骤(1)中，预热温度为180～200℃，加热方式为履带式电加热片加热，焊接时，层间温度控制在200～240℃，焊接采取连续不间断焊接，并确保整个焊缝始终处在保温状态，每层焊接时工艺步骤相同。
3.根据权利要求1所述的穿孔针复合堆焊制造方法，其特征在于，步骤(2)中，CO2气体保护焊用Miller Dimension 812多功能焊机，手工电弧焊用TransPulsSynergic4000Fronius数字化焊机。
4.根据权利要求1所述的穿孔针复合堆焊制造方法，其特征在于，步骤(2)中，穿孔针母体材料为5CrNiMo或5CrMnMo。
5.根据权利要求1所述的穿孔针复合堆焊制造方法，其特征在于，步骤(2)中，CO2气体保护焊环状堆焊焊丝采用RMD650、YD212-1、YD337-1、YD397-1中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的穿孔针复合堆焊制造方法，其特征在于，所述钴基焊条采用D802、D812、D822、D832、D842、D852或D862中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的穿孔针复合堆焊制造方法，其特征在于，CO2气体保护焊焊接工艺参数为焊接电流200～250A，焊接电压：24～28V,干丝伸长：18～20mm；手工电弧焊焊接工艺参数为焊接电流160～200A，焊接电压：20～24V。
8.根据权利要求1所述的穿孔针复合堆焊制造方法，其特征在于，步骤(3)中，在塞焊焊缝部位覆盖电加热片，外包50㎜厚石棉保温4～5小时，缓慢降温，降至常温后拆除保温及电加热装置。
9.根据权利要求1所述的穿孔针复合堆焊制造方法，其特征在于，焊后将焊缝表面及周围区域用角向磨光机打磨干净，在焊后检验中，使用MT+UT对焊缝进行内部检测,探伤按JB/T4730-2005要求执行。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3797449B2 (ja) * 1997-09-10 2006-07-19 石川島播磨重工業株式会社 圧延設備の高温マンドレル
RU2262998C1 (ru) * 2004-02-04 2005-10-27 ОАО "Челябинский трубопрокатный завод" Способ изготовления дорна (оправки) для пилигримовой прокатки труб
CN102284777A (zh) * 2010-06-17 2011-12-21 上海宝钢设备检修有限公司 无缝钢管穿孔机顶头表面堆焊强化的方法
CN201815542U (zh) * 2010-07-09 2011-05-04 天津市凯盛工贸有限公司 穿孔机顶头堆焊复合顶头
CN102717171B (zh) * 2012-07-03 2014-12-10 马鞍山马钢设备安装工程有限公司 大型转炉炉壳穿孔塞焊接修复工艺
CN204234464U (zh) * 2014-07-29 2015-04-01 天津市精成伟业机器制造有限公司 用于钻井平台撑管生产的无缝钢管穿孔辊
CN105710499A (zh) * 2014-12-03 2016-06-29 重庆远煌机械制造有限公司 一种堆焊工艺
CN106312437A (zh) * 2015-06-29 2017-01-11 南通市嘉业机械制造有限公司 芯棒等径修复工艺

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