[发明专利]一种高硬度耐磨岩石钻头的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于刀具加工技术领域，更具体地说，涉及一种用于岩石钻孔用钻头的制造方法。

背景技术

    开挖施工的过程中，经常遇到岩石地质，为克服这种地质，特别是强度达到8000psi（55Mpa）以上至45000psi（310Mpa）的中高硬质岩石，各钻机厂家或配套厂家分别推出了各具特色的岩石钻进系统。这些系统均采用高压作为动力源，钻进效果较好。对于中高硬质岩石的钻进是不得已而采用此类系统，但对于低硬度岩石，采用此类系统成本过高，而普通的合金钻头却能很好地完成钻进的任务。目前合金钻头的硬度和耐磨性均较低，并且钻头的失效和破坏大都发生在表面或是由表面开始，这是由于工件承受的外力大部分集中在表面或由表及里依此减少，因此设法提高钻头表面的硬度和耐磨性是提高其使用效果和使用寿命的重要方式。

发明内容

针对现有岩石钻头因硬度和耐磨性不高，而造成钻进效果差、钻头使用寿命短的问题，本发明提供一种高硬度耐磨岩石钻头的制造方法，其通过改变钻头的毛坯组分，并通过真空渗碳技术，来对其表面进行强化，以提高其硬度和耐磨性，进而改善其使用效果、提高其使用寿命。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种高硬度耐磨岩石钻头的制造方法，包括以下步骤：

（1）钻头材料的准备：

钻头毛坯组分的质量百分比为：C：0.25-0.45%、Mn：0.35-0.60 %、Si：≦0.35%、S：≦0.02%、P：≦0.03%、Cr：≦0.10%、Ni：≦0.20%、Cu：≦0.10%，余量为Fe；

（2）毛坯的锻造：

将坯料放在中频感应加热炉中加热到始锻温度，再将加热的坯料放入轧机中利用轧制模具轧成钻头毛坯；

（3）锻造毛坯的初加工：

将锻造毛坯进行退火后，在车床上进行钻头的初加工；

（4）钻头的深加工：

将经过淬火和回火后的钻头先去除表层氧化层，并在磨床上进行精加工；

（5）钻头的清洗：

将工件清洗，并放入真空渗碳炉；

（6）钻头的升温及均热：

将真空渗碳炉抽真空至67Pa后开始升温，加热到950-970℃，保温10分钟；

（7）钻头真空渗碳的渗碳期：

渗碳剂采用丙烷，纯度大于97%，渗碳气流量为使炉压的增加速度为33Pa/s，直到炉内气压为1.45-2.55×10⁴Pa，渗碳时间为250-265分钟；

（8）钻头真空渗碳的扩散期：

扩散期的真空度为15-22Pa，扩散时间为180-185分钟；

（9）钻头真空渗碳后的热处理：

渗碳完成后，零件在炉内冷却到740-760℃，并通过液氮快速冷却，然后出炉，其后在－60-－80℃温度下保温2小时，冷处理后进行160-180℃保温2小时的回火处理。

优选的，所述的步骤（1）中，钻头毛坯组分的质量百分比为：C：0.35%、Mn：0.55%、Si：≦0.35%、S：≦0.02%、P：≦0.03%、Cr：≦0.10%、Ni：≦0.20%、Cu：≦0.10%，余量为Fe。

优选的，所述的步骤（7）中，炉内气压为2.25×10⁴Pa，渗碳时间为250分钟。

优选的，所述的步骤（8）中，扩散期的真空度为18Pa，扩散时间为180分钟。

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

（1）本发明通过改变钻头的毛坯组分，并通过真空渗碳技术，来对其表面进行强化，提高其硬度和耐磨性，进而改善了其使用效果、提高了其使用寿命。

（2）本发明方法简单，成本低，加工容易。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细描述。

实施例1

一种高硬度耐磨岩石钻头的制造方法，包括以下步骤：

（1）钻头材料的准备：

钻头毛坯组分的质量百分比为：C：0.35%、Mn：0.55%、Si：≦0.35%、S：≦0.02%、P：≦0.03%、Cr：≦0.10%、Ni：≦0.20%、Cu：≦0.10%，余量为Fe；

（2）毛坯的锻造：

将坯料放在中频感应加热炉中加热到始锻温度，再将加热的坯料放入轧机中利用轧制模具轧成钻头毛坯；

（3）锻造毛坯的初加工：

将锻造毛坯进行退火后，在车床上进行钻头的初加工；