一種耐磨抗沖擊型落砂管的制造工藝及其焊接方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐磨抗沖擊型落砂管的制造工藝及其焊接方法，通過獨(dú)特的滲碳淬火的處理工藝：將鋼材隨爐升溫至900-950℃后，在甲烷或者乙烷環(huán)境中拉拔后進(jìn)行5-7小時(shí)的滲碳處理，并采用油冷和水冷交替冷卻；本發(fā)明還設(shè)計(jì)了一種耐磨抗沖擊型落砂管的焊接方法，在落砂管底部增設(shè)了積砂區(qū)，積砂區(qū)深度為50-100mm，當(dāng)鋼砂通過進(jìn)砂管流下時(shí)，鋼砂直接沖擊積砂區(qū)積留鋼砂，減少對(duì)管壁的沖擊力；本發(fā)明所設(shè)計(jì)的一種耐磨抗沖擊型落砂管的制造工藝及其焊接方法能夠提高落砂管硬度及耐磨性，且去除焊接應(yīng)力，使得焊縫牢固不易開裂，同時(shí)減少落砂管彎曲部位所受到的沖擊力，增加了落砂管的使用壽命。
【專利說明】一種耐磨抗沖擊型落砂管的制造工藝及其焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料表面加工領(lǐng)域，涉及一種拋丸機(jī)用落砂管，特別是一種耐磨抗沖擊型落砂管的制造工藝及其焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前現(xiàn)有的落砂管，一般由一根鋼管直接彎曲制成，此類產(chǎn)品由于使用普通鋼材，經(jīng)過彎曲拉伸處理后，彎曲部位的材料經(jīng)過延展，較其他部位更薄，且當(dāng)鋼砂流下時(shí)，也直接集中沖擊落砂管的彎曲部位，從而造成彎曲部磨損嚴(yán)重，極易破損，彎曲部位一旦出現(xiàn)破損則落砂管往往直接報(bào)廢，無法再使用，造成了極大的浪費(fèi)。
[0003]若不采用直接彎曲鋼管的方法，而是將加厚的彎曲鋼管兩頭分別焊接直鋼管，由于傳統(tǒng)焊接工藝中，由于焊接引起的材料性能變壞，從而影響焊件原有的性能，或者焊縫由于焊接應(yīng)力或其他致脆因素共同作用下，產(chǎn)生裂紋和氣孔等，使用過程中容易破損脫落，且焊接過程中產(chǎn)生高溫及大量的有害氣體，既不節(jié)能也不環(huán)保，稍不留意就會(huì)對(duì)工作人員造成損傷，危害健康。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種耐磨抗沖擊型落砂管的制造工藝及其焊接方法，能夠提高落砂管硬度及耐磨性，且去除焊接應(yīng)力，使得焊縫牢固不易開裂，同時(shí)減少落砂管彎曲部位所受到的沖擊力。
[0005]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種耐磨抗沖擊型落砂管的制造工藝，選擇鋼材坯料的重量百分比化學(xué)成分為:C:0.26-0.38%、S1:0.20-0.30%、Mn:0.88-1.0%、Cr:0.85-1.0%、Mo:0.16-0.22%、N:0.015-0.030%、P:0.010-0.032%、S:0.001-0.0018%、Nb:0.01-0.25%、V:0.18-0.36%，其余為Fe和雜質(zhì)，具體包括如下具體步驟:
[0006]步驟(I):將鋼材坯料置于加熱爐中加熱至900-950°C，并拉拔為所需尺寸的鋼管坯料；
[0007]選用的鋼材坯料屬碳含量較低，既沒有低碳鋼的低強(qiáng)度硬度和低耐磨性，也不像高碳鋼熱硬性差、淬透性低，C含量在0.26-0.38%范圍內(nèi)，既保證了鋼材具有一定的柔韌性，也使得鋼材的屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度升高，滿足了一定的硬度和耐磨性，熱加工及切削性能良好，經(jīng)淬火、回火后，具有良好的綜合力學(xué)性能，能夠達(dá)到的最高硬度約為HRC55(HB538)，σ b 為 600 ?IlOOMPa ；
[0008]Mn含量為0.88-1.0%，Mn含量過高，則使得鋼材坯料脆性增強(qiáng)，變得易碎，恰當(dāng)含量的錳具有很好的脫氧能力，能把鋼中的FeO還原成鐵，改善鋼的質(zhì)量；還可以與硫形成MnS，從而減輕了硫的有害作用；同時(shí)能降低鋼的脆性，改善鋼的熱加工性能；錳能大部分溶于鐵素體，形成置換固溶體，使鐵素體強(qiáng)化，繼而提高鋼的強(qiáng)度和硬度；
[0009]本發(fā)明中Cr的含量為0.85-1.0%，一定的Cr含量顯著提高了鋼材強(qiáng)度、硬度和耐磨性，以及鋼材的抗氧化性和耐腐蝕性；Nb的含量為0.01-0.25%，可細(xì)化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，提高強(qiáng)度，并且可提高抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力；
[0010]步驟(2):將步驟(I)中得到的鋼管坯料在900_950°C進(jìn)行滲碳處理，處理時(shí)間為5-7小時(shí)；
[0011]步驟(3):將步驟(2)中完成滲碳的鋼管坯料冷卻至200-260°C并保溫，保溫時(shí)間為20-30分鐘；
[0012]步驟(4):將步驟(3)中冷卻后的鋼管坯料回爐加熱至840_880°C，并保溫3.5-4.5小時(shí)；
[0013]步驟(5):將步驟(4)中的高溫鋼管坯料水冷至200_250°C，并保溫2.5-3.5小時(shí)，空冷至室溫后得到耐磨抗沖擊型落砂管。
[0014]本發(fā)明的進(jìn)一步限定技術(shù)方案為:
[0015]前述的耐磨抗沖擊型落砂管的制造工藝，選擇鋼材坯料的重量百分比化學(xué)成分為:C:0.26%、Si:0.20%、Mn:0.88%、Cr:0.85%、Mo:0.16%、N:0.015%、P:0.010%、S:0.001%、Nb:0.01%、V:0.18%，其余為 Fe 和雜質(zhì)。
[0016]前述的耐磨抗沖擊型落砂管的制造工藝，選擇鋼材坯料的重量百分比化學(xué)成分為:C:0.38%、Si:0.30%、Mn:1.0%、Cr:1.0%、Mo:0.22%、N:0.030%、P:0.032%、S:0.0018%、Nb:0.25%、V:0.36%，其余為 Fe 和雜質(zhì)。
[0017]前述的耐磨抗沖擊型落砂管的制造工藝，選擇鋼材坯料的重量百分比化學(xué)成分為:C:0.3%、Si:0.25%、Mn:0.9%、Cr:0.9%、Mo:0.20%、N:0.20%、P:0.25%、S:0.0015%、Nb:0.02%、V:0.25%，其余為Fe和雜質(zhì)。
[0018]前述的耐磨抗沖擊型落砂管的制造工藝，步驟(I)中的鋼材坯料置于加熱爐中加熱完成后，在通入甲烷或者乙烷的密閉環(huán)境中進(jìn)行拉拔操作，步驟(2)中的滲碳處理過程中，通入煤油、苯或酒精中的一種；
[0019]滲碳淬火工藝之前，先將鋼材坯料在通入甲烷或者乙烷的密閉高溫環(huán)境中進(jìn)行拉拔，作為后續(xù)滲碳工藝的前序，保證工件內(nèi)側(cè)能夠充分滲碳，同時(shí)達(dá)到工件整體均勻滲碳的目的；
[0020]拉拔完成后再次滲碳，以得到更高的表面硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度，滲碳后鋼材表面的化學(xué)成分可接近高碳鋼，而工件的中心部分仍然保持原有的韌性和塑性，使工件能承受沖擊載荷；
[0021]前述的耐磨抗沖擊型落砂管的制造工藝，步驟(3)的冷卻處理分為兩道工序:
[0022]第一冷卻工序:采用油冷以15_17°C /s的冷卻速率將鋼管坯料水冷至580-600°C;
[0023]第二冷卻工序:采用水冷以3_5°C /s的冷卻速率將鋼管坯料水冷至200_260°C ；
[0024]進(jìn)行冷卻時(shí)，若單純使用水冷，水中冷卻應(yīng)力大，工件容易變形開裂；單用油冷，則冷卻速度慢，淬透直徑小，工件不易淬透；本發(fā)明采用先油冷、后水冷的方法，不但保證工件心部有足夠的冷卻速度，而且避免了冷卻速度過大，造成工件內(nèi)部由于熱脹冷縮不均勻造成內(nèi)應(yīng)力致使工件變形或開裂。
[0025]前述的耐磨抗沖擊型落砂管的制造工藝，步驟(5)中鋼管坯料在30_35°C水中進(jìn)行水冷。
[0026]本發(fā)明還設(shè)計(jì)了一種耐磨抗沖擊型落砂管的焊接方法，選用焊料的重量百分比化學(xué)成分為:c:0.03-0.07%、Si:0.15-0.45%、Sb:0.5-3.5%、Mn:1.5-1.8%、N1:3.0-3.6%、Cr:
0.45-1.25%、Mo:0.8-1.5%、T1:0.005-0.025%，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)；
[0027]選擇的焊料中，Sb的含量為0.5-3.5%，不但可以細(xì)化焊料合金的組織，降低熔點(diǎn)，提高焊料的強(qiáng)度和潤(rùn)濕性，同時(shí)可以避免Sb含量過大而造成焊料的脆性增大，影響機(jī)械加工性能和焊點(diǎn)的可靠性；Ni含量為3.0-3.6%，提高流動(dòng)性的同時(shí)亦不會(huì)過多增加焊料的脆性，防止裂紋的形成；Mo含量為0.8-1.5%，鑰在燒結(jié)中優(yōu)先形成碳化物，直接作用是彌散強(qiáng)化，提高燒結(jié)件的強(qiáng)度，硬度和耐磨性，并提高回火穩(wěn)定性，降低回火脆性，具體步驟為:
[0028]a:選用兩根耐磨抗沖擊型落砂管，對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度為100-200°C ；
[0029]焊接前對(duì)鋼管進(jìn)行100_200°C的預(yù)熱處理，以及焊后550_600°C的熱處理，有利于減低鋼管熱影響區(qū)的最高硬度，防止產(chǎn)生冷裂紋，并改善接頭塑性，減小焊后殘余應(yīng)力；
[0030]b:將其中一根耐磨抗沖擊型落砂管豎直設(shè)置，其下端封閉且側(cè)壁開口，開口距離下端的距離為50-100mm，將另一根耐磨抗沖擊型落砂管的一端口與開口密封導(dǎo)通焊接且沿水平方向向下傾斜，其與水平方向的夾角為45-55度；
[0031]c:將焊接好的落砂管緩慢加熱到550-600°C并保溫，保溫時(shí)間T根據(jù)工件厚度d計(jì)算，具體公式為
【權(quán)利要求】
1.一種耐磨抗沖擊型落砂管的制造工藝，其特征在于，選擇鋼材坯料的重量百分比化學(xué)成分為:C:0.26-0.38%、S1:0.20-0.30%、Mn:0.88-1.0%、Cr:0.85-1.0%、Mo:0.16-0.22%、N:0.015-0.030%、P:0.010-0.032%、S:0.001-0.0018%、Nb:0.01-0.25%、V:0.18-0.36%，其余為Fe和雜質(zhì)，具體包括如下具體步驟: 步驟(1):將上述鋼材坯料置于加熱爐中加熱至900-950°C，并拉拔為所需尺寸的鋼管坯料； 步驟(2):將步驟(1)中得到的鋼管坯料在900-950°C進(jìn)行滲碳處理，處理時(shí)間為5-7小時(shí)； 步驟(3):將步驟(2)中完成滲碳的鋼管坯料冷卻至200-260°C并保溫，保溫時(shí)間為20-30分鐘； 步驟(4):將步驟(3)中冷卻后的鋼管坯料回爐加熱至840-880°C，并保溫3.5-4.5小時(shí)； 步驟(5):將步驟(4)中的高溫鋼管坯料水冷至200-250°C，并保溫2.5-3.5小時(shí)，空冷至室溫后得到耐 磨抗沖擊型落砂管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨抗沖擊型落砂管的制造工藝，其特征在于，選擇鋼材坯料的重量百分比化學(xué)成分為:C:0.26%、Si:0.20%、Mn:0.88%、Cr:0.85%、Mo:0.16%、N:0.015%、P:0.010%、S:0.001%、Nb:0.01%、V:0.18%，其余為 Fe 和雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨抗沖擊型落砂管的制造工藝，其特征在于，選擇鋼材坯料的重量百分比化學(xué)成分為:C:0.38%、Si:0.30%、Mn:1.0%、Cr:1.0%、Mo:0.22%、N:0.030%、P:0.032%、S:0.0018%、Nb:0.25%、V:0.36%，其余為 Fe 和雜質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨抗沖擊型落砂管的制造工藝，其特征在于，選擇鋼材坯料的重量百分比化學(xué)成分為:C:0.3%、S1:0.25%、Mn:0.9%、Cr:0.9%、Mo:0.20%、N:0.20%、P:0.25%、S:0.0015%、Nb:0.02%、V:0.25%，其余為 Fe 和雜質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的耐磨抗沖擊型落砂管的制造工藝，其特征在于，步驟(1)中的鋼材坯料置于加熱爐中加熱完成后，在通入甲烷或者乙烷的密閉環(huán)境中進(jìn)行拉拔操作，步驟(2 )中的滲碳處理過程中，通入煤油、苯或酒精中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的耐磨抗沖擊型落砂管的制造工藝，其特征在于，步驟(3)的冷卻處理分為兩道工序: 所述第一冷卻工序:采用油冷以15-17°C /s的冷卻速率將鋼管坯料水冷至580-600°C; 所述第二冷卻工序:采用水冷以以3-5°C /s的冷卻速率將鋼管坯料水冷至200-260°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的耐磨抗沖擊型落砂管的制造工藝，其特征在于，步驟(5)中鋼管坯料在30-35 °C水中進(jìn)行水冷。
8.基于權(quán)利要求1所述的耐磨抗沖擊型落砂管的焊接方法，其特征在于，選用焊料的重量百分比化學(xué)成分為:C:0.03-0.07%、Si:0.15-0.45%、Sb:0.5-3.5%, Mn:1.5-1.8%、Ni:.3.0-3.6%、Cr:0.45-1.25%、Mo:0.8-1.5%、Ti:0.005-0.025%，，其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)，具體步驟為: a:選用兩根耐磨抗沖擊型落砂管，對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度為100-200°C ；b:將其中一根耐磨抗沖擊型落砂管豎直設(shè)置，其下端封閉且側(cè)壁開口，所述開口距離下端的距離為50-100mm，將另一根耐磨抗沖擊型落砂管的端口與所述側(cè)壁開口對(duì)縫焊接且向下傾斜，兩根耐磨抗沖擊型落砂管的夾角為45-55度； c:將焊接好的落砂管緩慢加熱到550-600°C并保溫，保溫時(shí)間T根據(jù)工件厚度d計(jì)算，具體公式為T =D/35其中，保溫時(shí)間τ的單位為小時(shí)，d的單位為毫米，之后真空緩冷至室溫。
【文檔編號(hào)】B23K31/00GK103949984SQ201410143787
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】潘紹兵 申請(qǐng)人:大豐市飛騰鑄造機(jī)械有限公司