[发明专利]无缝钢管穿孔机顶头表面堆焊强化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无缝钢管穿孔机顶头表面堆焊强化的方法。

背景技术

穿孔机顶头是制作无缝钢管的重要部件，其主要用于轧制无缝钢管生产过程中的钢管顶孔，顶头主要由铸件组成，其形状类似于子弹头。顶头在生产过程中受到高温、大的轧制力、高摩擦磨损和多次冷热疲劳的协同作用，造成使用寿命降低，使用数量大，消耗成本高。顶头在高温、高压、高摩擦的工况条件下，表现出顶头头部塌鼻、粘着剥落、疲劳开裂等多种失效形式，失效的顶头严重影响了无缝钢管轧制质量。为了减少顶头的失效，提高顶头的使用寿命，目前主要从如下几个方面进行改进：第一种是通过改变顶头材料的化学成分来提高顶头的使用性能，该方法一般通过调整合金元素的配比来实现，该方法提高了顶头的制作成本，且改进能力有限；第二种是通过调整顶头的尺寸或形状结构来改善顶头的使用寿命，但其改进能力也有限；第三种是改进顶头的制作工艺，将浇铸顶头改进为锻造顶头，可以增加顶头的致密性，以提高其使用寿命，但是锻造工艺的成本高于浇铸工艺，因此存在高成本的不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无缝钢管穿孔机顶头表面堆焊强化的方法，利用本方法可显著提高顶头表面的强度，改善了顶头的使用性能，降低了顶头的制作成本，提高了顶头的使用寿命，保证了无缝钢管轧制质量。

为解决上述技术问题，本发明无缝钢管穿孔机顶头表面堆焊强化的方法，所述顶头是铸件或锻件，本方法包括如下步骤：

步骤一、根据顶头工艺尺寸数据，对顶头坯料进行初机加工，顶头头部切削出堆焊厚度2-5mm，顶头身体部位保留精加工余量0.5-1mm；

步骤二、将经初机加工的顶头坯料作常规探伤处理，以发现隐含的裂纹或材料线性缺陷，如存在上述缺陷则顶头坯料作返工处理；

步骤三、采用Ni基、Co基或金属陶瓷合金材料对经切削的顶头头部进行堆焊形成堆焊层，堆焊采用等离子弧堆焊方法，并保证堆焊层与顶头头部基体充分熔合；

步骤四、根据顶头工艺尺寸数据，将经头部堆焊的顶头作车削加工处理，满足顶头的最终尺寸要求；

步骤五、将经车削加工处理的顶头作常规探伤处理，以发现堆焊层裂纹、气孔或夹杂的缺陷，如存在上述缺陷则顶头作返工处理；

步骤六、将经车削加工处理的顶头进行表面热氧化处理，以使顶头表面产生隔热和减磨的氧化膜。

上述顶头在执行所述步骤三后，对所述堆焊层作车削加工，车削表面采用等离子弧堆焊方法再行堆焊可生成氧化膜的合金材料形成氧化膜，然后再执行步骤四至步骤六。

上述的Ni基材料是Ni含量为60-80％、C含量为0.1-0.3％、Co含量为0.2-7％、Cr含量为0.8-17％、Mn含量为0.7-1.5％、Mo含量为15.7-30％、Si含量为0-1.3％、W含量为0-5％、Fe含量为3-7％，余量为V，上述的Co基材料是Co含量为60-70％、C含量为0.5-1.5％、Cr含量为22-30％、Mn含量为1-1.5％、Ni含量为2-4％、Si含量为1-3％、W含量为8-10％，或另一种Co基材料是Co含量为55-70％、C含量为0.2-0.3％、Cr含量为25-30％、Mn含量为1-1.5％、Mo含量为4-6％、Ni含量为2-3％、Si含量为1％，上述含量是重量百分比。

上述可生成氧化膜的合金材料是C含量为0.15-0.3％、Ni含量为1.5-3％、Mn含量为0.3-0.7％、Si含量为0.3-0.6％、Cr含量为1.5-3％，Mo含量0.1-1.5％，W含量0。2-2.5％，Cu含量0.1-0.3％，Co含量。1-0.7％，余量为Fe，上述含量为重量百分比。

由于本发明无缝钢管穿孔机顶头表面堆焊强化的方法采用了上述技术方案，即首先对顶头坯料进行初机加工，顶头头部切削出堆焊厚度并身体部位保留精加工余量；作常规探伤处理存在缺陷返工处理；采用Ni基、Co基或金属陶瓷合金材料对顶头头部进行堆焊形成堆焊层并采用等离子弧堆焊方法，保证堆焊层与顶头头部基体充分熔合；将顶头作车削加工至最终尺寸要求并探伤处理，存在缺陷返工处理；将顶头进行表面热氧化处理形成氧化膜。利用本方法可显著提高顶头表面的强度，改善了顶头的使用性能，降低了顶头的制作成本，提高了顶头的使用寿命，保证了无缝钢管轧制质量。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

图1为无缝钢管穿孔机顶头的结构示意图，

图2为无缝钢管穿孔机顶头堆焊层的示意图。

具体实施方式