本發(fā)明屬于金屬材料閉式穿孔用穿孔針，具體涉及一種閉式穿孔用大長(zhǎng)徑比穿孔針結(jié)構(gòu)及制造方法。

背景技術(shù)：

1、穿孔針工作時(shí)與高溫鋼錠接觸，在穿孔時(shí)穿孔針受高溫、高壓、劇烈摩擦，穿孔結(jié)束后穿孔針冷卻，穿孔針在急冷急熱的狀態(tài)下循環(huán)使用，工作條件極其惡劣。在實(shí)際生產(chǎn)中，一般采用熱作模具鋼制作穿孔針，但在高溫下其強(qiáng)度和剛度下降，尤其是穿孔針長(zhǎng)徑比≥8以上，在穿孔的過(guò)程中常常因?yàn)楸粔簭澔虼┛揍樄ぷ鞫蔚念^部磨損嚴(yán)重而報(bào)廢。穿孔針因使用壽命短，嚴(yán)重影響穿孔的生產(chǎn)效率和模具使用成本。

2、激光熔覆是材料表面改性技術(shù)的重要手段之一，它是利用高能激光束在基體金屬表面輻照，通過(guò)將合金粉末迅速熔化、擴(kuò)展與凝固，快速冷卻，在基體表面形成一層成分與所涂合金成分一致并具有良好冶金結(jié)合的熔覆層。該技術(shù)既能滿足對(duì)材料表面性能的要求，又能節(jié)約大量的貴重金屬原料；既可用于表面改性，又可用于表面的修復(fù)。

3、但是，如何將激光熔覆技術(shù)應(yīng)用到穿孔針的制備中，是目前需要解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種閉式穿孔用大長(zhǎng)徑比穿孔針結(jié)構(gòu)及制造方法，解決了大長(zhǎng)徑比小尺寸穿孔針使用壽命低的問(wèn)題，提升穿孔針的使用壽命，減少穿孔針更換次數(shù)。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明使用的技術(shù)解決方案是：

3、閉式穿孔用大長(zhǎng)徑比穿孔針結(jié)構(gòu)，包括：穿孔針連接段、強(qiáng)化段、定徑段，穿孔針連接段、定徑段分別連接在強(qiáng)化段兩端，穿孔針連接段、強(qiáng)化段、定徑段的外徑依次減?。淮┛揍樳B接段、強(qiáng)化段、定徑段均為圓柱形，穿孔針連接段與強(qiáng)化段的連接位置，以及強(qiáng)化段、定徑段的圓周面之間均以倒角和圓角平滑過(guò)渡，兩個(gè)圓角分別位于倒角兩端。

4、進(jìn)一步，倒角與穿孔針中心線的夾角為120°-150°，圓角的半徑為10-20mm。

5、進(jìn)一步，夾角為135°，圓角的半徑為15mm。

6、進(jìn)一步，閉式穿孔用大長(zhǎng)徑比穿孔針結(jié)構(gòu)的材質(zhì)為耐熱模具鋼h13。

7、進(jìn)一步，閉式穿孔用大長(zhǎng)徑比穿孔針結(jié)構(gòu)的總長(zhǎng)度2500-3500mm，長(zhǎng)徑比≥8。

8、進(jìn)一步，定徑段的長(zhǎng)度≤1500mm，強(qiáng)化段的直徑≥500mm，穿孔針連接段的直徑≤470mm。

9、進(jìn)一步，穿孔針總長(zhǎng)度3000mm，長(zhǎng)徑比10；定徑段的長(zhǎng)度1200mm，連接段的直徑500mm，連接段長(zhǎng)，400mm強(qiáng)化段的直徑470mm。

10、閉式穿孔用大長(zhǎng)徑比穿孔針結(jié)構(gòu)的制備方法，包括：

11、電爐冶煉h13鋼、爐外精煉、真空脫氣、澆鑄得到電極坯；電極坯進(jìn)行電渣重溶，氣體含量[h]≤2ppm、[0]≤30ppm，電渣錠尾部去除量≥50mm；

12、電渣錠加熱后鍛造得到鍛件，鍛比≥4，鍛后鍛件立即進(jìn)行退火；退火后的鍛件先進(jìn)行粗加工，留5～10mm精加工余量，粗加工的鍛件進(jìn)行淬火+回火；

13、鍛件精加工成穿孔針，對(duì)定徑段3頭部的激光熔覆區(qū)進(jìn)行激光熔覆，激光熔覆層厚度≥2mm，熔覆區(qū)表面硬度≥40hrc，熔覆材料為鎳基或鈷基的耐高溫材料。

14、優(yōu)選的，激光熔覆區(qū)為圓弧面，直徑小于成品定徑段頭部直徑4～5mm，長(zhǎng)度≥定徑段的頭部長(zhǎng)度100mm。

15、優(yōu)選的，鈷基耐高溫材料的成分中，co≥40％，cr≥20％、w≥8％。

16、本發(fā)明技術(shù)效果包括：

17、本發(fā)明根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)臺(tái)階式的穿孔針結(jié)構(gòu)以及穿孔針工作部分的頭部通過(guò)激光熔覆的方式強(qiáng)化表面，提升穿孔針的使用壽命，減少穿孔針更換次數(shù)，提高了生產(chǎn)效率，也降低了模具的成本。

18、1、本發(fā)明穿孔針設(shè)計(jì)為臺(tái)階式結(jié)構(gòu)，提高了其穿孔時(shí)的強(qiáng)度和抗彎剛度。穿孔針頭部激光熔覆耐高溫的高強(qiáng)度材料，提高了其表面硬度和強(qiáng)度，有效降低了穿孔針穿孔時(shí)頭部的磨損量，提高了使用壽命。

19、2、本發(fā)明的大長(zhǎng)徑比穿孔針結(jié)構(gòu)及制造方法，穿孔針工作部位的定徑段為小尺寸的直徑，非工作部位的強(qiáng)化段加大尺寸，提高強(qiáng)度和剛度，減小穿孔過(guò)程中產(chǎn)生彎曲變形。

20、3、針對(duì)大長(zhǎng)徑比穿孔針抗彎性能差和使用壽命低的問(wèn)題，根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)臺(tái)階式的穿孔針結(jié)構(gòu)以及穿孔針工作部分的頭部通過(guò)激光熔覆的方式強(qiáng)化表面，提升穿孔針的使用壽命，減少穿孔針更換次數(shù)，提高了生產(chǎn)效率，也降低了模具的成本。

技術(shù)特征：

1.一種閉式穿孔用大長(zhǎng)徑比穿孔針結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：穿孔針連接段、強(qiáng)化段、定徑段，穿孔針連接段、定徑段分別連接在強(qiáng)化段兩端，穿孔針連接段、強(qiáng)化段、定徑段的外徑依次減小；穿孔針連接段、強(qiáng)化段、定徑段均為圓柱形，穿孔針連接段與強(qiáng)化段的連接位置，以及強(qiáng)化段、定徑段的圓周面之間均以倒角和圓角平滑過(guò)渡，兩個(gè)圓角分別位于倒角兩端。

2.如權(quán)利要求1所述的閉式穿孔用大長(zhǎng)徑比穿孔針結(jié)構(gòu)，其特征在于，倒角與穿孔針中心線的夾角為120°-150°，圓角的半徑為10-20mm。

3.如權(quán)利要求1所述的閉式穿孔用大長(zhǎng)徑比穿孔針結(jié)構(gòu)，其特征在于，夾角為135°，圓角的半徑為15mm。

4.如權(quán)利要求1所述的閉式穿孔用大長(zhǎng)徑比穿孔針結(jié)構(gòu)，其特征在于，閉式穿孔用大長(zhǎng)徑比穿孔針結(jié)構(gòu)的材質(zhì)為耐熱模具鋼h13。

5.如權(quán)利要求1所述的閉式穿孔用大長(zhǎng)徑比穿孔針結(jié)構(gòu)，其特征在于，閉式穿孔用大長(zhǎng)徑比穿孔針結(jié)構(gòu)的總長(zhǎng)度2500-3500mm，長(zhǎng)徑比≥8。

6.如權(quán)利要求1所述的閉式穿孔用大長(zhǎng)徑比穿孔針結(jié)構(gòu)，其特征在于，定徑段的長(zhǎng)度≤1500mm，強(qiáng)化段的直徑≥500mm，穿孔針連接段的直徑≤470mm。

7.如權(quán)利要求1所述的閉式穿孔用大長(zhǎng)徑比穿孔針結(jié)構(gòu)，其特征在于，穿孔針總長(zhǎng)度3000mm，長(zhǎng)徑比10；定徑段的長(zhǎng)度1200mm，連接段的直徑500mm，連接段長(zhǎng)，400mm強(qiáng)化段的直徑470mm。

8.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的閉式穿孔用大長(zhǎng)徑比穿孔針結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括：

9.如權(quán)利要求8所述的閉式穿孔用大長(zhǎng)徑比穿孔針結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，激光熔覆區(qū)為圓弧面，直徑小于成品定徑段頭部直徑4～5mm，長(zhǎng)度≥定徑段的頭部長(zhǎng)度100mm。

10.如權(quán)利要求8所述的閉式穿孔用大長(zhǎng)徑比穿孔針結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，鈷基耐高溫材料的成分中，co≥40％，cr≥20％、w≥8％。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種閉式穿孔用大長(zhǎng)徑比穿孔針結(jié)構(gòu)，包括：穿孔針連接段、強(qiáng)化段、定徑段，穿孔針連接段、定徑段分別連接在強(qiáng)化段兩端，穿孔針連接段、強(qiáng)化段、定徑段的外徑依次減小；穿孔針連接段、強(qiáng)化段、定徑段均為圓柱形，穿孔針連接段與強(qiáng)化段的連接位置，以及強(qiáng)化段、定徑段的圓周面之間均以倒角和圓角平滑過(guò)渡，兩個(gè)圓角分別位于倒角兩端。本發(fā)明公開(kāi)了一種閉式穿孔用大長(zhǎng)徑比穿孔針結(jié)構(gòu)的制造方法。本發(fā)明解決了大長(zhǎng)徑比小尺寸穿孔針使用壽命低的問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：雷丙旺,秦瑞廷,李媛媛,張子楊,劉正偉,劉雅鑫,涂明金,王星,董伍杰,劉艷春,李波,陳獻(xiàn)剛,高如,羅宏宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：內(nèi)蒙古北方重工業(yè)集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15