CN102240867B - 硬质合金堆焊焊条及其工艺流程 - Google Patents

Abstract

硬质合金堆焊焊条及其工艺流程，具体涉及一种用于石油钻探、修井工具、打捞、开窗工具等项工作的堆焊材料。它由硬质合金颗粒和胎体合金制成，胎体合金按质量份计主要包括，铜48～52份、锌28～32份、镍13～15份、铝3.5～4.5份和锰1.5～2.5份。工艺步骤：a、成型模具装入预热箱预热，投入硬质合金颗粒；b、投入胎体金属，移入高温真空箱里；c、移入低温箱；d、成品。胎体金属的选用铜、镍、锌、铝、锰等合金材料，具有胎体抗拉强度大且造价低的优点，由于采用真空方法加工，减少了硬质合金与胎体金属的氧化，从而降低了胎体合金的熔点，减少了硬质合金堆焊焊条堆焊时的熔解时间，提高了生产效率。

Description

硬质合金堆焊焊条及其工艺流程

技术领域

属于新材料技术领域，具体涉及一种用于石油钻探、修井工具（如磨鞋、铣鞋等）、打捞、开窗工具等项工作的堆焊材料及其工艺流程。

背景技术

国内YD型硬质合金堆焊焊条，用于石油钻探，修井工具，打捞，开窗工具及地质、煤田勘探取芯、扩孔等项工作。经过多年的生产实践，证明该项产品各种机械性能都能达到预期目标。但随着近几年来国外新品种出现在市场上，我国现有的品种，其主要加工方法，部分机械性能已落后于国外产品，经检测试验发现国外的硬质合金堆焊焊条的胎体抗拉强度大于450MPa，硬度HB150, 国内的YD硬质合金堆焊焊条的胎体抗拉强度为300MPa左右，硬度HB130。

国外的堆焊焊条胎体金属都是选用镍铬银合金作胎体金属。Ni-Cr-Ag胎体金属价格比较高，国外的硬质合金堆焊焊条价格为750～850元/公斤；

国内用的胎体金属主要有Ｈ62、丝221等，它的机械性能偏低，其抗拉强度分别为300、350(MPa)，而且它们的可堆性差，表面张力过小；国产YD硬质合金堆焊焊条价格为260～360元/公斤。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种胎体抗拉强度大且造价低的高效硬质合金堆焊焊条及其工艺流程。

本发明的技术解决方案是：它是由硬质合金颗粒和胎体合金制成，所述胎体合金按质量份计主要包括，铜48～52份、锌28～32份、镍13～15份、铝3.5～4.5份和锰1.5～2.5份。

所述硬质合金颗粒和胎体合金按质量份配比为1：0.8～1.2。

工艺步骤包括：

a、成型模具装入预热箱预热到400℃～500℃，投入硬质合金颗粒和足够达到起模为目的的硼砂；

b、投入胎体金属，移入高温真空箱里，恒温1050℃～1100℃，保温7～9分钟；

c、移入低温箱，恒温至200℃～300℃；

d、成品。

本发明的技术效果是：胎体金属的选用铜、镍、锌、铝、锰等合金材料，具有胎体抗拉强度大且造价低的优点，由于采用真空方法加工，减少了硬质合金与胎体金属的氧化，从而降低了胎体合金的熔点，减少了硬质合金堆焊焊条堆焊时的熔解时间，提高了生产效率。

具体实施方式

硬质合金颗粒的选用：按硬质合金颗粒大小、常用可分为三种：2～3mm、3～5mm和5～7mm，也可按用户实际要求选择合适的颗粒大小。硬质合金材质可根据实际要求选择，如：磨鞋用的硬质合金颗粒主要选用YG8或YG11C；铣鞋（具有切削性能）用的硬质合金颗粒主要选用YG11C加YT15（它们之间的配比为 6：1）。

胎体金属的选用：铜、镍、锌、铝、锰等合金材料（磨鞋,铣鞋胎体金属选用是一样的），按质量份配比为：铜50份、锌30份、镍14份、铝4份、锰2份。

硬质合金颗粒与胎体合金按质量份配比为1：1。

加工设备的选用：专用真空电加热炉（温度可分区）。

工艺流程：a、在预热箱里装入成型模具预热（400℃～500℃）；按比例投入硬质合金颗粒和少量硼砂（硼砂为起模方便，数量根据成型模具尺寸大小而定）；b、进入在高温真空箱里（恒温1050℃～1100℃），按比例投入胎体金属保温8分钟）；c、进入在低温箱里（恒温200℃～300℃）；d、成型出产品，完成一个周期。

原始YD硬质合金堆焊焊条的加工方法类是于铸造铜合金的方法，温度控制靠目测与经验，很难保证温度控制，投料方式是一次投放，如果时间控制不好，很容易造成合金材料与硬质合金颗粒过烧减低强度（严重造成报废）。

高效硬质合金堆焊焊条加工技术的原理主要是利用各种合金元素熔点温度的不同，按不同温度时间投料，在不同的时间段加入适当的脱氧剂；并采用专用电加热真空炉加工，防止硬质合金颗粒氧化，以提高硬质合金堆焊焊条的流动性。

把做为胎体金属的有色金属铜、镍、铝、锌、锰合金材料，按不同时间阶段进行投料，通过对胎体金属失效硬化处理，来提高胎体金属的强度，韧性和耐磨性。

其中镍元素主要起细化组织，提高合金的冲击韧性和抗拉强度。锰元素是铜的强化元素含量≤2%（大于2会使合金性能变坏），有脱氧作用，提高机械性与耐磨性。铝、锌元素提高合金的耐磨性、防腐性、强度、硬度和流动性，其中锌元素具有脱氧作用。

选择“铜镍铝”合金做为胎体金属，这是经过分析，反复多次试验确定的。由于考虑到焊条中的胎体金属，在堆焊后，也就是堆焊层中的胎体金属，它必须具备能牢固地把持住硬质合金颗粒，在复杂恶劣的工作条件下不脱落下来的性能，所以要求胎体金属要有足够的强度、较好流动性、高低温力学性以及具有适当的熔点。

该产品主要是由粒状烧结硬质合金与有弹性的胎体合金混合而成；烧结硬质合金颗粒主要为YG类硬质合金及一定比例的YT类硬质合金；其硬度为HRA89～91；胎体金属为铜镍铝合金，抗拉强度大于450MPa。价格为380～450元/公斤。

Claims (3)

1.硬质合金堆焊焊条，由硬质合金颗粒和胎体合金制成，其特征在于，所述胎体合金按质量份计主要包括，铜48～52份、锌28～32份、镍13～15份、铝3.5～4.5份和锰1.5～2.5份。

2.如权利要求1所述的硬质合金堆焊焊条，其特征在于，所述硬质合金颗粒和胎体合金按质量份配比为1：0.8～1.2。

3.一种如权利要求1所述的硬质合金堆焊焊条的工艺流程，其特征在于，工艺步骤包括：

a、成型模具装入预热箱预热到400℃～500℃，投入硬质合金颗粒和足够达到起模为目的的硼砂；

b、投入胎体金属，移入高温真空箱里，恒温1050℃～1100℃，保温7～9分钟；

c、移入低温箱，恒温至200℃～300℃；

d、成品。