专利名称：圆钢热穿孔用顶头的制备方法
技术领域：
本发明属于金属管件穿孔用部件制备技术领域，具体涉及一种圆钢热穿孔用顶头的制备方法。
背景技术：
前述的圆钢热穿孔用顶头是热轧管件如无缝钢管之类的产品生产中的消耗量最大的并且也是关键的工具之一，关于顶头的技术信息可在中国专利文献中见诸，如发明专利申请公布号CN102463261A推荐有“一种穿孔顶头”，具体公开了穿孔顶头的结构包括基 体、构成于基体内部的内腔和以焊接方式设置于基体一端的顶头(钴基合金、钥基合金或镍基合金);公布号CN101942610A提供有“一种热轧无缝钢管穿孔顶头及其加工工艺”，具体揭示了顶头的化学元素及其质量％含量以及从配料、热熔、浇铸和热处理的工艺步骤，可见该专利申请方案是以浇铸方式获得顶头毛坯的。并不限于例举的这些专利技术信息均未披露顶头的具体成形的技术启示。据本申请人所知，在本申请提出以前，圆钢热穿孔用顶头普遍使用皮带锤结合模具压制加工获得，其欠缺在于由于顶头中空部分即如前述CN10246326A所称的内腔的偏心率较大，因而需进行烦琐的精加工藉以保证即控制中空部分的偏心率；用皮带锤锻打的精度差，外表面加工余量大，不仅造成表面加工时材耗大，而且精加工时劳动(作业)强度大,此外成品合格率低。针对上述已有技术，本申请人作了旷日持久的探索与实验，终于形成了得以付诸生产应用的成熟的方案，下面将要介绍的技术方案便是基于该前提下产生的。
发明内容
本发明的任务在于提供一种圆钢热穿孔用顶头的制备方法，由该方法制备的圆钢热穿孔用顶头有助于改善加工精度、有利于保障硬度和有益于满足中空部分的理想的偏心率要求而藉以减少精加工余量并增进精加工效率。本发明的任务是这样来完成的，一种圆钢热穿孔用顶头的制备方法，包括以下步骤
A)落料，按所需的规格对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对中孔，得到毛坯；
B)粗锻，将毛坯送入加热炉加热并且控制加热温度，出炉后按图纸尺寸要求进行初锻，直至使毛坯成形出顶尖雏形，得到具有顶尖雏形的粗锻坯；
C)精锻，将具有顶尖雏形的粗锻坯进行模锻，并且控制顶尖加工余量和控制作为中空部分的内腔的偏心率，模锻结束后立即投入沙箱进行保温，并且控制保温温度和控制保温时间，随炉冷却后，开炉空冷，得到精锻坯；
D)去应力退火，将精锻坯投入加热炉中加热，并且控制加热温度和控制加热时间，冷却后得到粗坯；E)精加工、堆焊和淬火，先对粗坯的表面以及对内腔的螺纹段区域进行精加工，得到型坯，再将钴基合金材料堆焊至型坯的小头端，直至在型坯的小头端形成钴基合金顶尖，然后进行淬火处理，在淬火过程中采用分阶段升温和分阶段保温，淬火结束后进行油淬，得到圆钢热穿孔用顶头。在本发明的一个具体的实施例中，步骤A)中所述的对中孔的深度为9_13mm，直径为 6_8mm。在本发明的另一个具体的实施例中，步骤B)中所述的控制加热温度是将加热温度控制为1050-1100°C。在本发明的又一个具体的实施例中，步骤C)中所述的控制保温温度是将保温温度控制为850-870°C，所述的控制保温时间是将保温时间控制为60min以上。在本发明的再一个具体的实施例中，步骤C)中所述的控制顶尖加工余量是将顶 尖加工余量控制为l-2mm，所述的控制作为中空部分的内腔的偏心率是将内腔的偏心率控制为彡2%。在本发明的还有一个具体的实施例中，步骤C)中所述的随炉冷却的冷却温度为470-500。。。在本发明的更而一个具体的实施例中，步骤D)中所述的控制加热温度和控制加热时间是将加热温度控制为600-650°C，将加热时间控制为115-125min。在本发明的进而一个具体的实施例中，步骤E)中所述的采用分阶段升温和分阶段保温是指先将温度升至690-710°C并且保温15-25min，接着将温度升至790-810°C并且保温25-35min，再接着将温度升至950_1050°C并且保温8_10min。本发明提供的技术方案能使得到的圆钢热穿孔用顶头的硬度HRC达到40-50 ;顶尖表面精度显著提高，顶尖表面的加工余量由已有技术中的>5_降至1-2_，中空部分的偏心率得以有效控制并且除螺纹区域外无需进行后续的金加工；使用寿命比已有技术提高15%以上。
具体实施例方式实施例I :
以制备用于穿￠61^4. 5mm(直径6Imm并且壁厚为4. 5mm)的荒管(成品管直径为42mm,壁厚为3. 5mm)的圆钢热穿孔用顶头为例，包括以下步骤
A)落料对材质为4Cr5MoSiVl并且直径为O60mm的棒材落料(落料也可称断料)，落料长度为50mm,得到50mm长的棒段,并且在棒段的一端端面的中央加工出直径为6mm而深度为9mm,得到毛还；
B)粗锻将由步骤A)得到的毛坯送入加热炉加热至1050°C，出炉后按图纸尺寸要求或称工艺规定的要求进行初锻，直至使毛坯成形出顶尖雏形，要求外径为51 53_，作为中空部位的内孔的直径为25-26mm，内孔的偏心率< 2%，得到具有顶尖雏形的粗锻坯；
C)精锻将由步骤B)得到的具有顶尖雏形的粗锻坯模锻至外径为49-50mm，作为中空部分的内腔的直径为27. 5-28. 5_，锥孔为大头端的孔径(直径)28_，而小头端的孔径(直径)为10mm，内孔偏心率彡1%成型后，模锻结束后立即投入沙箱进行保温，沙箱保温温度870°C，保温时间60min以上，保温结束后随炉冷却到470°C，开炉空冷至常温，得到精锻坯，本步骤得到的精锻坯的顶尖加工余量为2mm，内腔即内孔精度即偏心率为1%;
D)去应力退火将由步骤C)得到的精锻坯投入加热炉中加热至600°C，时间维持125min，开炉空冷，得到粗坯；
E)精加工、堆焊和淬火将由步骤D)得到的粗坯的表面加工至直径047±0.05mm，锥段R225，内腔即内孔的螺纹段加工至M33X2mm，得到型还，再将钴基合金材料堆焊至型坯的小头端，直至在型坯的小头端形成钴基合金顶尖，然后进行淬火处理，具体是先将温度升至700°C并且保温20min，接着升温至800°C并且保温30min，再接着升温至1000°C并且保温9min，淬火结束后进行油淬，得到顶尖硬度为HRC40-50的圆钢热穿孔用顶头。实施例2:
仅将步骤A)中的对中孔的深度和直径分别改为7mm和Ilmm ;将步骤B)中的加热温度 改为1100°C ;将步骤C)中的保温温度改为870°C，并且将随炉冷却温度改为500°C ;将步骤D)中的加热温度和时间分别改为650°C和115min ;在步骤E)中，先将温度升至710°C并且保温15min，接着升温至790°C并且保温35min，再接着升温至950°C并且保温lOmin，其余均同对实施例I的描述。实施例3:
仅将步骤A)中的对中孔的深度和直径分别改为8mm和13mm ;将步骤B)中的加热温度改为1075°C ;将步骤C)中的保温温度改为860°C，并且将随炉冷却温度改为485°C ;将步骤
D)中的加热温度和时间分别改为625°C和120min ;在步骤E)中，先将温度升至690°C并且保温25min，接着升温至810°C并且保温25min，再接着升温至1050°C并且保温8min，其余均同对实施例I的描述。应用例
由本发明的实施例I至3任一得到的顶头对钢管穿孔，应用条件GCrl5钢、直径50mm圆钢穿孔，穿孔长度lm，壁厚4_6mm，穿孔温度1050-1100°C，每个顶头可穿孔70-80支，而采用已有技术中的顶头仅能穿孔55-65支。
权利要求
1.一种圆钢热穿孔用顶头的制备方法，其特征在于包括以下步骤 A)落料，按所需的规格对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对中孔，得到毛坯； B)粗锻，将毛坯送入加热炉加热并且控制加热温度，出炉后按图纸尺寸要求进行初锻，直至使毛坯成形出顶尖雏形，得到具有顶尖雏形的粗锻坯； C)精锻，将具有顶尖雏形的粗锻坯进行模锻，并且控制顶尖加工余量和控制作为中空部分的内腔的偏心率，模锻结束后立即投入沙箱进行保温，并且控制保温温度和控制保温时间，随炉冷却后，开炉空冷，得到精锻坯； D)去应力退火，将精锻坯投入加热炉中加热，并且控制加热温度和控制加热时间，冷却后得到粗坯； E)精加工、堆焊和淬火，先对粗坯的表面以及对内腔的螺纹段区域进行精加工，得到型坯，再将钴基合金材料堆焊至型坯的小头端，直至在型坯的小头端形成钴基合金顶尖，然后进行淬火处理，在淬火过程中采用分阶段升温和分阶段保温，淬火结束后进行油淬，得到圆钢热穿孔用顶头。
2.根据权利要求I所述的圆钢热穿孔用顶头的制备方法，其特征在于步骤A)中所述的对中孔的深度为直径为6_8mm。
3.根据权利要求I所述的圆钢热穿孔用顶头的制备方法，其特征在于步骤B)中所述的控制加热温度是将加热温度控制为1050-1100°C。
4.根据权利要求I所述的圆钢热穿孔用顶头的制备方法，其特征在于步骤C)中所述的控制保温温度是将保温温度控制为850-870°C，所述的控制保温时间是将保温时间控制为60min以上。
5.根据权利要求I所述的圆钢热穿孔用顶头的制备方法，其特征在于步骤C)中所述的控制顶尖加工余量是将顶尖加工余量控制为l_2mm，所述的控制作为中空部分的内腔的偏心率是将内腔的偏心率控制为< 2%。
6.根据权利要求I所述的圆钢热穿孔用顶头的制备方法，其特征在于步骤C)中所述的随炉冷却的冷却温度为470-500°C。
7.根据权利要求I所述的圆钢热穿孔用顶头的制备方法，其特征在于步骤D)中所述的控制加热温度和控制加热时间是将加热温度控制为600-650°C，将加热时间控制为115-125min。
8.根据权利要求I所述的圆钢热穿孔用顶头的制备方法，其特征在于步骤E)中所述的采用分阶段升温和分阶段保温是指先将温度升至690-7KTC并且保温15-25min，接着将温度升至790-810°C并且保温25-35min，再接着将温度升至950_1050°C并且保温8_10min。
全文摘要
一种圆钢热穿孔用顶头的制备方法，属于金属管件穿孔用部件制备技术领域。包括的步骤落料，得到棒段，在棒段的一端的中央加工出对中孔，得到毛坯；将毛坯送入加热炉加热，出炉后进行初锻，直至使毛坯成形出顶尖雏形；将具有顶尖雏形的粗锻坯进行模锻，控制顶尖加工余量和控制作为中空部分的内腔的偏心率，模锻结束后立即投入沙箱进行保温，随炉冷却后，开炉空冷，得到精锻坯；将精锻坯投入加热炉中加热，并且控制加热温度和控制加热时间，冷却后得到粗坯；精加工、堆焊和淬火。优点硬度达到40-50；顶尖表面精度提高，顶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纹区域外无需进行后续的金加工；使用寿命提高。
文档编号B23P15/00GK102699633SQ20121018961
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月11日 优先权日2012年6月11日
发明者李光洲, 汪明, 陈雅龙, 顾晓华, 顾铭 申请人:常熟市旋力轴承钢管有限公司