[发明专利]制造氧气瓶用模杆堆焊材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造氧气瓶用模杆堆焊材料，属于一种低成本、高质量的复合材料。

背景技术

制造氧气瓶用的主要冲断工具为模杆，其材料通常为锻造50CrMnMo和H13等合金热作模具钢。模杆在使用过程中，模杆表面特别是模杆端头与高温炽热的氧气瓶毛坯接触，每一循环持续十秒钟以上，模杆特别是模杆端头表面迅速受热升温到400℃～700℃，而内层尚处于较低的温度，表层受热膨胀，同时又受内层的约束，因而产生压应力，且承受上百吨(约350吨)的冲压力，从而与氧气瓶毛坯产生高温高压高速旋转磨损，磨损形式严重。当模杆脱模时，又向模杆表面喷洒冷却液和润滑剂，使表层温度下降到150℃～200℃而产生收缩，当表面又受到内层的限制时，产生拉应力，在拉压应力的交变作用下，引起疲劳失效。所以模杆的失效形式主要有高温高压高速旋转磨损失效、疲劳失效、冷热疲劳失效等，从而在模杆表面及亚表面处产生众多的划痕和裂纹，当某一在线模杆的划痕和裂纹(尤其是环向裂纹)较严重时，为了确保钢瓶内壁的质量，必须立即更换该模具。

近几年，国内外许多企业均采用堆焊的方式修复废旧的热轧辊等中高碳钢零部件，其优势在于：一方面，整体制造热轧辊等零部件不仅费用昂贵，而且贵重合金的优势不能完全发挥出来，若采用堆焊工艺制造成双金属零部件，即零部件的基体和堆焊表层采用不同性能的材料，不仅可发挥零部件的综合技术性能和材料的上作潜力，还能节省大量的贵重合金；另一方面，整体制造热轧辊等零部件的生产时间长，采用堆焊的方式可大量缩短生产时间，从而大幅提高劳动生产率。

发明内容

氧气瓶模杆失效的主要部位为模杆辊身和模杆前端半圆弧面，模杆在与氧气瓶毛坯接触时，首先是模杆前端与毛坯接触，并承受高于450吨的压力顶压毛坯，氧气瓶毛坯在顶压力的作用下延展，生成具有一定长度的氧气瓶坯。所以，模杆前端冲头及前端弧形面不仅受高温影响，而且也受高压作用，且与高温氧气瓶毛坯接触时间最长，约10s以上；而模杆杆身(除前端弧形面)仅受高温及中压的影响；当模杆从氧气瓶坯拔出时又受冷却介质的影响。

本发明的主要目的是提供一种制造氧气瓶用模杆的堆焊材料，可在尚未完全报废的氧气瓶模杆或者可焊性好的锻件表面上，根据不同应用部位堆焊不同材料，有效改善模具型腔表面或亚表面的性能，很好地提高模具使用寿命，大大降低锻件制造成本，从而实现节能减排的目标。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种制造氧气瓶用模杆的堆焊材料，按堆焊熔敷金属质量百分比计算，包括：碳C：0～0.20、铬Cr：11.0～14.6、锰Mn：1.0～2.8、硅Si：0.2～0.5、硫S：＜0.010、磷P：＜0.025、镍Ni：2.0～6.0、钼Mo：2.0～6.0、钒V：0.2～1.0、钨W：1.0～2.0、铌Nb：0.6～1.0、钴Co：1～3、氮N：0～0.16、铁Fe：余量。

一种优选的技术方案，其特征在于：所述的镍Ni为3.0～6.0，钼Mo为3.0～6.0。即一种适用于模杆端头及弧部的堆焊熔敷金属材料，按堆焊熔敷金属质量百分比计算，包括：碳C：0～0.20、铬Cr：11.0～14.6、锰Mn：1.0～2.8、硅Si：0.2～0.5、硫S：＜0.010、磷P：＜0.025、镍Ni：3.0～6.0、钼Mo：3.0～6.0、钒V：0.2～1.0、钨W：1.0～2.0、铌Nb：0.6～1.0、钴Co：1～3、氮N：0～0.16、铁Fe：余量。

一种优选的技术方案，其特征在于：所述的镍Ni为2.0～5.0，钼Mo为2.0～5.0，钴Co为1～2，氮N为0～0.12。即一种适用于模杆杆身(除前端)的堆焊熔敷金属材料，按堆焊熔敷金属质量百分比计算，包括：碳C：0～0.20、铬Cr：11.0～14.6、锰Mn：1.0～2.8、硅Si：0.2～0.5、硫S：＜0.010、磷P：＜0.025、镍Ni：2.0～5.0、钼Mo：2.0～5.0、钒V：0.2～1.0、钨W：1.0～2.0、铌Nb：0.6～1.0、钴Co：1～2、氮N：0～0.12、铁Fe：余量。

在本发明的制造氧气瓶用模杆的堆焊材料的制备方法中，钢带可采用市场常见普钢0.5～0.9mm×10～16mm，配比采用30～50％，制成Φ2.4mm～4.0mm的堆焊药芯焊丝，具体的技术方案如下。

本发明制造氧气瓶用模杆的堆焊材料的制备方法，包括以下步骤：

a.按照配方将各组成成分的粉体在混粉器中混合均匀，得到混合药粉；

b.采用普通碳钢钢带；