專利名稱：制造氧氣瓶用模桿堆焊材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造氧氣瓶用模桿堆焊材料，屬于一種低成本、高質(zhì)量的復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
制造氧氣瓶用的主要沖斷工具為模桿，其材料通常為鍛造50CrMnMO和H13等合金熱作模具鋼。模桿在使用過(guò)程中，模桿表面特別是模桿端頭與高溫?zé)霟岬难鯕馄棵鹘佑|， 每一循環(huán)持續(xù)十秒鐘以上，模桿特別是模桿端頭表面迅速受熱升溫到400°C 700°C，而內(nèi)層尚處于較低的溫度，表層受熱膨脹，同時(shí)又受內(nèi)層的約束，因而產(chǎn)生壓應(yīng)力，且承受上百噸(約350噸)的沖壓力，從而與氧氣瓶毛坯產(chǎn)生高溫高壓高速旋轉(zhuǎn)磨損，磨損形式嚴(yán)重。 當(dāng)模桿脫模時(shí)，又向模桿表面噴灑冷卻液和潤(rùn)滑劑，使表層溫度下降到150°C 200°C而產(chǎn)生收縮，當(dāng)表面又受到內(nèi)層的限制時(shí)，產(chǎn)生拉應(yīng)力，在拉壓應(yīng)力的交變作用下，引起疲勞失效。所以模桿的失效形式主要有高溫高壓高速旋轉(zhuǎn)磨損失效、疲勞失效、冷熱疲勞失效等， 從而在模桿表面及亞表面處產(chǎn)生眾多的劃痕和裂紋，當(dāng)某一在線模桿的劃痕和裂紋(尤其是環(huán)向裂紋)較嚴(yán)重時(shí)，為了確保鋼瓶?jī)?nèi)壁的質(zhì)量，必須立即更換該模具。近幾年，國(guó)內(nèi)外許多企業(yè)均采用堆焊的方式修復(fù)廢舊的熱軋輥等中高碳鋼零部件，其優(yōu)勢(shì)在于一方面，整體制造熱軋輥等零部件不僅費(fèi)用昂貴，而且貴重合金的優(yōu)勢(shì)不能完全發(fā)揮出來(lái)，若采用堆焊工藝制造成雙金屬零部件，即零部件的基體和堆焊表層采用不同性能的材料，不僅可發(fā)揮零部件的綜合技術(shù)性能和材料的上作潛力，還能節(jié)省大量的貴重合金；另一方面，整體制造熱軋輥等零部件的生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)，采用堆焊的方式可大量縮短生產(chǎn)時(shí)間，從而大幅提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

發(fā)明內(nèi)容
氧氣瓶模桿失效的主要部位為模桿輥身和模桿前端半圓弧面，模桿在與氧氣瓶毛坯接觸時(shí)，首先是模桿前端與毛坯接觸，并承受高于450噸的壓力頂壓毛坯，氧氣瓶毛坯在頂壓力的作用下延展，生成具有一定長(zhǎng)度的氧氣瓶坯。所以，模桿前端沖頭及前端弧形面不僅受高溫影響，而且也受高壓作用，且與高溫氧氣瓶毛坯接觸時(shí)間最長(zhǎng)，約IOs以上；而模桿桿身(除前端弧形面)僅受高溫及中壓的影響；當(dāng)模桿從氧氣瓶坯拔出時(shí)又受冷卻介質(zhì)的影響。本發(fā)明的主要目的是提供一種制造氧氣瓶用模桿的堆焊材料，可在尚未完全報(bào)廢的氧氣瓶模桿或者可焊性好的鍛件表面上，根據(jù)不同應(yīng)用部位堆焊不同材料，有效改善模具型腔表面或亞表面的性能，很好地提高模具使用壽命，大大降低鍛件制造成本，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案—種制造氧氣瓶用模桿的堆焊材料，按堆焊熔敷金屬質(zhì)量百分比計(jì)算，包括碳 C :0 0. 20、鉻 Cr 11. 0 14. 6、猛 Mn :1. 0 2. 8、硅 Si :0. 2 0. 5、硫 S < 0. 010、磷P < 0. 025、鎳 Ni 2. 0 6. 0、鉬 Mo 2. 0 6. 0、釩 V 0. 2 1. 0、鎢 ff :1. 0 2. 0、鈮 Nb 0. 6 1. 0、鈷 Co 1 3、氮 N :0 0. 16、鐵 Fe 余量。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述的鎳Ni為3. 0 6. 0，鉬Mo為3. 0 6. 0。 即一種適用于模桿端頭及弧部的堆焊熔敷金屬材料，按堆焊熔敷金屬質(zhì)量百分比計(jì)算，包括碳 C :0 0. 20、鉻 Cr :11. 0 14. 6,11 Mn :1. 0 2. 8、硅 Si :0· 2 0. 5、硫 S < 0. 010、 磷 P :< 0. 025、鎳 Ni 3. 0 6. 0、鉬 Mo :3. 0 6. 0、釩 V :0. 2 1. 0、鎢 W :1. 0 2. 0、鈮 Nb 0. 6 1. 0、鈷 Co 1 3、氮 N :0 0. 16、鐵 Fe 余量。一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述的鎳Ni為2. 0 5. 0，鉬Mo為2. 0 5. 0， 鈷Co為1 2，氮N為0 0.12。即一種適用于模桿桿身(除前端)的堆焊熔敷金屬材料， 按堆焊熔敷金屬質(zhì)量百分比計(jì)算，包括碳C :0 0. 20、鉻Cr :11. 0 14. 6、錳Mn :1. 0 2. 8、硅 Si 0. 2 0. 5、硫 S < 0. 010、磷 P < 0. 025、鎳 Ni 2. 0 5. 0、銷 Mo 2. 0 5. 0、 釩 V 0. 2 1. 0、鎢 ff :1. 0 2. 0、鈮 Nb :0. 6 1. 0、鈷 Co 1 2、氮 N :0 0. 12、鐵 Fe 余量。在本發(fā)明的制造氧氣瓶用模桿的堆焊材料的制備方法中，鋼帶可采用市場(chǎng)常見(jiàn)普鋼0. 5 0. 9mmX 10 16mm，配比采用30 50%，制成Φ 2. 4mm 4. Omm的堆焊藥芯焊絲， 具體的技術(shù)方案如下。本發(fā)明制造氧氣瓶用模桿的堆焊材料的制備方法，包括以下步驟a.按照配方將各組成成分的粉體在混粉器中混合均勻，得到混合藥粉；b.采用普通碳鋼鋼帶；c.在軋絲機(jī)上將鋼帶軋制成截面呈U形，向鋼帶的U形凹槽中填加步驟a中得到的混合藥粉，隨后將U形鋼帶軋制成直徑3mm 5mm的焊絲坯管；d.用拉絲機(jī)將焊絲坯管拉拔至直徑2. 4mm 4. Omm,隨后用層繞機(jī)分繞標(biāo)準(zhǔn)層繞卷，即得到堆焊材料(堆焊藥芯焊絲)。如上所述的藥芯焊絲，其中，所述鋼帶的規(guī)格優(yōu)選為市場(chǎng)常見(jiàn)普鋼0.5 0. 9mmX 10 16mm，配比(是藥芯與焊絲的總重量比，即藥芯/(藥芯+鋼帶))采用30 50% ；所述鋼帶優(yōu)選為型號(hào)H08A的普通碳鋼鋼帶；所述拉絲機(jī)優(yōu)選為多聯(lián)直線式拉絲機(jī)。本發(fā)明的堆焊材料具有如下特點(diǎn)模桿弧形端及沖頭的蓋面埋弧堆焊焊絲材料，其金相組織以貝氏體為主，馬氏體為輔，同時(shí)堆焊材料的在600°C的高溫抗拉強(qiáng)度為Rm > 1100MP，常溫沖擊能力aKv > 10J, 熱處理后的硬度為38 48HRC。模桿輥身的蓋面埋弧堆焊焊絲材料，其金相組織以馬氏體為主，貝氏體為輔，堆焊材料硬度較高，耐磨、耐疲勞，其Rm > 1000M P，aKv > 8J，熱處理后的硬度為40 50HRC。兩者堆焊時(shí)可溶性好，硬度落差為Δ HRC < 4。堆焊復(fù)合再制造的重點(diǎn)是堆焊輥身表面及模桿前端沖頭，采用本發(fā)明的堆焊材料修復(fù)制造氧氣瓶用模桿，具備如下優(yōu)點(diǎn)1、適用于模桿端頭及弧部的堆焊熔敷金屬材料，具備下列性能(1)高溫下能保持高的強(qiáng)度和良好的沖擊韌性；( 優(yōu)良的耐磨性和一定的硬度；C3)優(yōu)良的耐熱疲勞性能；(4)高的滲透性和整體綜合性能。從而使模桿前端能夠滿足在工作過(guò)程中的要求，即經(jīng)受高溫、高壓(幾百噸)及水冷等交互作用。
2、適用于模桿桿身(除前端)的堆焊熔敷金屬材料，比模桿前端材料抗高溫性能、 抗壓性能可以稍遜一些，但抗疲勞性能好。使模桿輥身(模桿桿身)能夠滿足在工作過(guò)程中的要求，即經(jīng)受高溫、中壓及水冷等交互作用。采用堆焊修復(fù)后的模桿可重復(fù)利用，因此采用堆焊復(fù)合(再)制造模桿，不僅大大節(jié)約了鍛件成本，而且使用壽命得到提高，具有優(yōu)良的性價(jià)比。下面通過(guò)附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但并不意味著對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。


圖1為制造氧氣瓶用模桿的形貌示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1為制造氧氣瓶用模桿的形貌示意圖。模桿可以有各種直徑，其中1為模桿端頭，2為模桿弧部，3為模桿桿身。下述實(shí)施例均按照比例將堆焊材料的原料的粉末混合均勻，將混勻后的原料裝入鋼帶中，鋼帶采用0. 5mmX 14mm普通碳鋼鋼帶，配比采用40%，制成Φ 3. 2mm的堆焊藥芯焊絲。具體步驟包括a.按照配方將各組成成分的粉體在混粉器中混合均勻，得到混合藥粉；b.采用普通碳鋼鋼帶；c.在軋絲機(jī)上將鋼帶軋制成截面呈U形，向鋼帶的U形凹槽中填加步驟a中得到的混合藥粉，隨后將U形鋼帶軋制成直徑4 5mm左右的焊絲坯管；d.用拉絲機(jī)將焊絲坯管拉拔至直徑3. 2mm,隨后用層繞機(jī)分繞標(biāo)準(zhǔn)層繞卷，即得到堆焊藥芯焊絲。實(shí)施例1用于模桿端頭及弧部的堆焊材料，使堆焊材料按堆焊熔敷金屬質(zhì)量百分比計(jì)算， 包括碳 C :0、鉻 Cr 11. 0、錳 Mn :1. 0、硅 Si :0. 2、硫 S < 0. 010、磷 P :< 0. 025、鎳 Ni :6. 0、 鉬 Mo :6. 0、釩 V :1. 0、鎢 W :2. 0、鈮 Nb :1. 0、鈷 Co :3、氮 N:0、鐵 Fe 余量。實(shí)施例2用于模桿端頭及弧部的堆焊材料，使堆焊材料按堆焊熔敷金屬質(zhì)量百分比計(jì)算， 包括碳 C 0. 20、鉻 Cr 14. 6、錳 Mn :2. 8、硅 Si :0. 5、硫 S < 0. 010、磷 P < 0. 025、鎳 Ni 3.0、鉬 Mo :3. 0、釩 V :0. 2、鎢 W :1. 0、鈮 Nb :0· 6、鈷 Co :1、氮 Ν:0· 16、鐵 Fe 余量。實(shí)施例3用于模桿端頭及弧部的堆焊材料，堆焊材料按堆焊熔敷金屬質(zhì)量百分比計(jì)算，包括碳 C 0. 12、鉻 Cr 12. 4、錳 Mn :2. 2、硅 Si :0. 45、硫 S < 0. 010、磷 P :< 0. 025、鎳 Ni 4. 5、鉬 Mo 4. 8、釩 V 0. 8、鎢 W :1. 3、鈮 Nb :0. 75、鈷 Co :1. 8、氮 N :0. 09、鐵 Fe 余量。實(shí)施例4用于模桿桿身(除前端和弧形段)的堆焊材料，堆焊材料按堆焊熔敷金屬質(zhì)量百分比計(jì)算，包括碳 C :0、鉻 Cr 11. 0、錳 Mn :1. 0、硅 Si :0. 2、硫 S < 0. 010、磷 P :< 0. 025、
5鎳 Ni :5. 0、鉬 Mo :5. 0、釩 V :1. 0、鎢 W :2. 0、鈮 Nb :1. 0、鈷 Co :2、氮 N:0、鐵 Fe 余量。實(shí)施例5用于模桿桿身(除前端和弧形段)的堆焊材料，堆焊材料按堆焊熔敷金屬質(zhì)量百分比計(jì)算，包括(碳、氮、鉻、錳、硅取高值，其余低值)碳C 0. 20、鉻Cr 14. 6、錳Mn :2. 8、 硅 Si 0. 5、硫 S < 0. 010、磷P < 0. 025、鎳Ni :2. 0、鉬 Mo :2. 0、釩 V :0. 2、鎢 W :1. 0、鈮 Nb 0.6、鈷 Co :1、氮 Ν:0· 12、鐵 Fe 余量。實(shí)施例6用于模桿桿身(除前端和弧形段)的堆焊材料，堆焊材料按堆焊熔敷金屬質(zhì)量百分比計(jì)算，包括(均取中間值)碳C 0. 14、鉻Cr 13. 0、錳Mn :1. 2、硅Si :0. 28、硫S < 0. 010、磷 P < 0. 025、鎳 Ni :3. 2、鉬 Mo :2. 9、釩 V :0. 6、鎢 ff :1· 8、鈮 Nb :0. 7、鈷 Co :1. 6、 MN 0. 09、鐵!^e 余量。采用上述實(shí)施例1-6典型的堆焊熔敷金屬力學(xué)性能見(jiàn)表1 表1模桿堆焊蓋面層力學(xué)性能
權(quán)利要求
1.一種制造氧氣瓶用模桿的堆焊材料，按堆焊熔敷金屬質(zhì)量百分比計(jì)算，包括碳C 0 0. 20、鉻 Cr 11. 0 14. 6、猛 Mn :1. 0 2. 8、硅 Si :0. 2 0. 5、硫 S < 0. 010、磷 P < 0. 025、鎳 Ni 2. 0 6. 0、鉬 Mo :2. 0 6. 0、釩 V :0. 2 1. 0、鎢 W 1. 0 2. 0、鈮 Nb 0. 6 1. 0、鈷 Co 1 3、氮 N :0 0. 16、鐵 Fe 余量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造氧氣瓶用模桿的堆焊材料，其特征在于所述的鎳M為 3. 0 6. 0，鉬 Mo 為 3. 0 6. 0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造氧氣瓶用模桿的堆焊材料，其特征在于所述的鎳M為 2. 0 5. 0，鉬Mo為2. 0 5. 0，鈷Co為1 2，氮N為0 0. 12。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造氧氣瓶用模桿的堆焊材料，按堆焊熔敷金屬質(zhì)量百分比計(jì)算，包括碳C0～0.20、鉻Cr11.0～14.6、錳Mn1.0～2.8、硅Si0.2～0.5、硫S＜0.010、磷P＜0.025、鎳Ni2.0～6.0、鉬Mo2.0～6.0、釩V0.2～1.0、鎢W1.0～2.0、鈮Nb0.6～1.0、鈷Co1～3、氮N0～0.16；鐵Fe余量。采用本發(fā)明堆焊材料修復(fù)后的模桿可重復(fù)利用，不僅大大節(jié)約了鍛件成本，而且使用壽命得到提高，具有優(yōu)良的性價(jià)比。
文檔編號(hào)B23K35/40GK102218620SQ20111013248
公開(kāi)日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者李俠, 湯春天, 湯立超, 王清寶, 王立志, 眭向榮, 程美潔, 肖靜 申請(qǐng)人:中冶建筑研究總院有限公司, 中冶焊接科技有限公司