一种利用堆焊材料焊接钻头的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用堆焊材料焊接钻头的方法，本发明专利技术所采用的堆焊材料具有优良的抗裂性能及塑韧性能，所述堆焊材料熔敷金属组织中的碳化物体积百分比(金相测量面积百分比)占较高，使得堆焊焊丝的焊接工艺性能，特别是保证堆焊焊丝焊接完全熔化及焊道的浸润性良好；采用本发明专利技术工艺焊接的钻头有良好的耐热性、耐磨性及高强度、高硬度，同时具备一定的韧性。

Method for welding drill bit by overlaying welding material

The invention discloses a method for using the surfacing material welded drill, surfacing materials adopted by the invention has excellent anti crack performance and plasticity and toughness properties, carbide volume percentage of the surfacing material of deposited metal (metallographic measurement area accounted for a higher percentage), the welding process performance of welding wire, especially to ensure the complete melting welding and weld hardfacing welding good wettability; the process of the invention of the welding bit has good heat resistance, abrasion resistance and high strength, high hardness, and have certain toughness.

【技术实现步骤摘要】
一种利用堆焊材料焊接钻头的方法
本专利技术涉及焊接
，具体涉及一种利用堆焊材料焊接钻头的方法。
技术介绍
焊接在现代制造业和工程建设中发挥了重要的作用，特别是堆焊药芯焊丝具有易渗、电流密度集中、熔深大、熔敷效率高、易制造、综合成本低等优点成为一种极有发展前途的焊接材料及高技术产品，在焊接材料中所占的比例越来越大。很多零件在长期使用和服役过程中发生材料表面严重磨损而失效。堆焊是一种表面改性处理方法，指将具有一定使用性能的合金材料借助一定的热源手段熔覆在母体材料的表面，以赋予母材特殊使用性能或使零件恢复原有形状尺寸的工艺方法。它可以提高零件使用寿命，使普通材料表面获得耐磨、耐腐蚀、高硬度的堆焊层。高炉钻具是炼铁高炉易损备件，配套液压开口机或气动开口机，钻透出铁孔，放出铁水。在钻透高炉出铁口的过程中，它受到高温环境中的扭转、压缩、弯曲、摩擦等交变应力作用，进入孔内越深，温度越高，炮泥层越硬，钻具的前端即钻头损坏的可能性越大。因此，开铁口钻头的优劣直接影响出铁、出渣生产作业及出铁口的维护。现有技术中，一般选用钎焊方式将硬质合金镶嵌在钻头的座体上。
技术实现思路
本专利技术提供一种利用堆焊材料焊接钻头的方法，本专利技术所采用的堆焊材料具有优良的抗裂性能及塑韧性能，所述堆焊材料熔敷金属组织中的碳化物体积百分比(金相测量面积百分比)占较高，使得堆焊焊丝的焊接工艺性能，特别是保证堆焊焊丝焊接完全熔化及焊道的浸润性良好；采用本专利技术工艺焊接的钻头有良好的耐热性、耐磨性及高强度、高硬度，同时具备一定的韧性。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种利用堆焊材料焊接钻头的方法，该方法包括如下步骤：（1）制备复合碳材料粉体石墨预处理，在纳米石墨粉中掺入氟化钠，并加入金属催化剂，混匀，在惰性气体保护下在600-650℃加热，加热时间控制在10-15min，将氟化钠固定在纳米石墨粉表面上；纳米碳纤维预处理，将纳米碳纤维用浓硫酸与高锰酸钾进行混合酸氧化，经超声剧烈搅拌之后，得到羧基化的纳米碳纤维，加入表面处理剂，在150-200℃加热处理10-15min，在氮气和氦气的混合气体保护下在400-450℃加热30-45min，得到预处理的纳米碳纤维材料；将预处理的石墨和预处理的纳米碳纤维置于容器内，用150-250份异丙醇溶解，用强力混合器共混，然后再用超声波分散仪进行超声分散，超声频率为25-30kHz，时间为1-2h，形成均质的纳米碳导电纤维材料溶液；将得到的纳米碳导电纤维材料溶液与化学共混物进行化学共混，所述化学共混物为聚氯乙烯，所述化学共混物的质量分数占原溶液的25-30％，用静电纺丝法制备出复合碳材料，球磨粉碎得到复合碳材料粉体；（2）按照如下重量份配料上述复合碳材料粉体1-3份Mn3-6份V6-9份Ge2-3.5份稀土氧化物0.1-0.5份W0.3-0.6份Cr2-4份Fe60-75份；（3）按上述各组成的配比选择相应的化合物或合金粉体，按比例混合均匀得到碳掺杂复合堆焊材料粉体；用纵剪机将厚度为0.5-1.0mm的冷轧钢带纵剪成宽10-20mm的钢带，将钢带轧制成截面呈U形，向钢带的U型凹槽中填入复合堆焊材料粉体，随后将钢带轧制成截面为O形、截面直径为5-7mm的焊丝坯管；用多联直线拉丝机将焊丝坯管拉拔至成品截面直径为2-3mm的焊丝；（4）对钻头座体采用电加热或火加热进行预热，预热温度200-250℃，保温时间20-25min；采用上述焊丝配以TIG焊接钻刃，焊接工艺参数为：采用钨极氩弧焊焊接时，Ar气流量为10-15L/min；焊接电流为300-400A；电压为30-32V；焊后采用热处理炉对钻头进行650-700℃保温15-20min的热处理。优选的，所述稀土氧化物为CeO2+La2O3。具体实施方式实施例一石墨预处理，在纳米石墨粉中掺入氟化钠，并加入金属催化剂，混匀，在惰性气体保护下在600℃加热，加热时间控制在10min，将氟化钠固定在纳米石墨粉表面上。纳米碳纤维预处理，将纳米碳纤维用浓硫酸与高锰酸钾进行混合酸氧化，经超声剧烈搅拌之后，得到羧基化的纳米碳纤维，加入表面处理剂，在150℃加热处理10min，在氮气和氦气的混合气体保护下在400℃加热30min，得到预处理的纳米碳纤维材料。将预处理的石墨和预处理的纳米碳纤维置于容器内，用150份异丙醇溶解，用强力混合器共混，然后再用超声波分散仪进行超声分散，超声频率为25kHz，时间为1h，形成均质的纳米碳导电纤维材料溶液。将得到的纳米碳导电纤维材料溶液与化学共混物进行化学共混，所述化学共混物为聚氯乙烯，所述化学共混物的质量分数占原溶液的25％，用静电纺丝法制备出复合碳材料，球磨粉碎得到复合碳材料粉体。按照如下重量份配料：上述复合碳材料粉体1份Mn3份V6份Ge2份稀土氧化物0.1份W0.3份Cr2份Fe60份。按上述各组成的配比选择相应的化合物或合金粉体，按比例混合均匀得到碳掺杂复合堆焊材料粉体；所述稀土氧化物为CeO2+La2O3。用纵剪机将厚度为0.5mm的冷轧钢带纵剪成宽10mm的钢带，将钢带轧制成截面呈U形，向钢带的U型凹槽中填入复合堆焊材料粉体，随后将钢带轧制成截面为O形、截面直径为5mm的焊丝坯管；用多联直线拉丝机将焊丝坯管拉拔至成品截面直径为2mm的焊丝。对钻头座体采用电加热或火加热进行预热，预热温度200℃，保温时间20min；采用上述焊丝配以TIG焊接钻刃，焊接工艺参数为：采用钨极氩弧焊焊接时，Ar气流量为10L/min；焊接电流为300A；电压为30V；焊后采用热处理炉对钻头进行650℃保温15min的热处理。实施例二石墨预处理，在纳米石墨粉中掺入氟化钠，并加入金属催化剂，混匀，在惰性气体保护下在650℃加热，加热时间控制在15min，将氟化钠固定在纳米石墨粉表面上。纳米碳纤维预处理，将纳米碳纤维用浓硫酸与高锰酸钾进行混合酸氧化，经超声剧烈搅拌之后，得到羧基化的纳米碳纤维，加入表面处理剂，在200℃加热处理15min，在氮气和氦气的混合气体保护下在450℃加热45min，得到预处理的纳米碳纤维材料。将预处理的石墨和预处理的纳米碳纤维置于容器内，用250份异丙醇溶解，用强力混合器共混，然后再用超声波分散仪进行超声分散，超声频率为30kHz，时间为2h，形成均质的纳米碳导电纤维材料溶液。将得到的纳米碳导电纤维材料溶液与化学共混物进行化学共混，所述化学共混物为聚氯乙烯，所述化学共混物的质量分数占原溶液的30％，用静电纺丝法制备出复合碳材料，球磨粉碎得到复合碳材料粉体。按照如下重量份配料：上述复合碳材料粉体3份Mn6份V9份Ge3.5份稀土氧化物0.5份W0.6份Cr4份Fe75份。按上述各组成的配比选择相应的化合物或合金粉体，按比例混合均匀得到碳掺杂复合堆焊材料粉体；所述稀土氧化物为CeO2+La2O3。用纵剪机将厚度为1.0mm的冷轧钢带纵剪成宽20mm的钢带，将钢带轧制成截面呈U形，向钢带的U型凹槽中填入复合堆焊材料粉体，随后将钢带轧制成截面为O形、截面直径为7mm的焊丝坯管；用多联直线拉丝机将焊丝坯管拉拔至成品截面直径为3mm的焊丝。对钻头座体采用电加热或火加热进行预热，预热温度250℃，保温时间25min；采用上述焊丝配以TIG焊接钻刃，焊接工艺参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用堆焊材料焊接钻头的方法，该方法包括如下步骤：（1）制备复合碳材料粉体石墨预处理，在纳米石墨粉中掺入氟化钠，并加入金属催化剂，混匀，在惰性气体保护下在600‑650℃加热，加热时间控制在10‑15min，将氟化钠固定在纳米石墨粉表面上；纳米碳纤维预处理，将纳米碳纤维用浓硫酸与高锰酸钾进行混合酸氧化，经超声剧烈搅拌之后，得到羧基化的纳米碳纤维，加入表面处理剂，在150‑200℃加热处理10‑15min，在氮气和氦气的混合气体保护下在400‑450℃加热30‑45min，得到预处理的纳米碳纤维材料；将预处理的石墨和预处理的纳米碳纤维置于容器内，用150‑250份异丙醇溶解，用强力混合器共混，然后再用超声波分散仪进行超声分散，超声频率为25‑30kHz，时间为1‑2h，形成均质的纳米碳导电纤维材料溶液；将得到的纳米碳导电纤维材料溶液与化学共混物进行化学共混，所述化学共混物为聚氯乙烯，所述化学共混物的质量分数占原溶液的25‑30％，用静电纺丝法制备出复合碳材料，球磨粉碎得到复合碳材料粉体；（2）按照如下重量份配料上述复合碳材料粉体 1‑3份Mn 3‑6份V 6‑9份Ge 2‑3.5份稀土氧化物 0.1‑0.5份W 0.3‑0.6份Cr 2‑4份Fe 60‑75份；（3）按上述各组成的配比选择相应的化合物或合金粉体，按比例混合均匀得到碳掺杂复合堆焊材料粉体；用纵剪机将厚度为0.5‑1.0mm的冷轧钢带纵剪成宽10‑20mm的钢带，将钢带轧制成截面呈U形，向钢带的U型凹槽中填入复合堆焊材料粉体，随后将钢带轧制成截面为O形、截面直径为5‑7mm的焊丝坯管；用多联直线拉丝机将焊丝坯管拉拔至成品截面直径为2‑3mm的焊丝；（4）对钻头座体采用电加热或火加热进行预热，预热温度200‑250℃，保温时间20‑25min；采用上述焊丝配以TIG焊接钻刃，焊接工艺参数为：采用钨极氩弧焊焊接时，Ar气流量为10‑15L/min；焊接电流为300‑400A；电压为30‑32V；焊后采用热处理炉对钻头进行650‑700℃保温15‑20min的热处理。...

【技术特征摘要】
1.一种利用堆焊材料焊接钻头的方法，该方法包括如下步骤：（1）制备复合碳材料粉体石墨预处理，在纳米石墨粉中掺入氟化钠，并加入金属催化剂，混匀，在惰性气体保护下在600-650℃加热，加热时间控制在10-15min，将氟化钠固定在纳米石墨粉表面上；纳米碳纤维预处理，将纳米碳纤维用浓硫酸与高锰酸钾进行混合酸氧化，经超声剧烈搅拌之后，得到羧基化的纳米碳纤维，加入表面处理剂，在150-200℃加热处理10-15min，在氮气和氦气的混合气体保护下在400-450℃加热30-45min，得到预处理的纳米碳纤维材料；将预处理的石墨和预处理的纳米碳纤维置于容器内，用150-250份异丙醇溶解，用强力混合器共混，然后再用超声波分散仪进行超声分散，超声频率为25-30kHz，时间为1-2h，形成均质的纳米碳导电纤维材料溶液；将得到的纳米碳导电纤维材料溶液与化学共混物进行化学共混，所述化学共混物为聚氯乙烯，所述化学共混物的质量分数占原溶液的25-30％，用静电纺丝法制备出复合碳材料，球磨粉碎得到复合碳材料粉体；（2）...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：苏州南尔材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32