CN1034587A - 钢齿牙轮钻头牙齿强化工艺 - Google Patents
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Abstract
一种提高钻头寿命的强化工艺,适合于钢齿钻头
的制造。它的主要工艺路线为机加工→夹持钻头牙
齿体→加温→喷焊超硬材料碳化钨(WC)。其特点
是给钢齿表面喷焊了一层超硬材料“外衣”,从而提高
钢齿的耐磨性。本发明工艺简单,操作方便,为各类
钢齿钻头的强化加工提供了一种较理想的工艺。
Description
本发明属于一种制造钢齿牙轮钻头的牙齿强化工艺,特别是一种能够显著提高钻头寿命的工艺。用这种强化工艺制造出来的钻头硬度高,寿命长,可以广泛地应用于石油勘探钻井。因此,牙齿强化工艺适用于各种型号的钢齿牙轮结构的钻头的强化处理。
目前,石油勘探钻井中使用的钢齿牙轮钻头,为了提高它在硬地层钻井所需要的高强度、高硬度指标,许许多多人都为此付出了辛勤的劳动。止到现在,钻头牙齿的强化主要是采用以下技术工艺:将含有球粒烧结碳化物(WC)的管焊条用二氧化碳保护焊堆焊在加工成型的钢齿表面,再进行热处理、精加工、组装制造出强化钻头。美国休斯公司、史密斯公司、瑞得公司、塞克瑞特公司的钻头样本中公开的技术都是采用这种工艺,如专利号US4262761、US4368788,其它国家也采用这种工艺,如苏联、日本。这种工艺的主要缺点在于堆焊层中烧结WC颗粒周围的粘结金属的硬度较低,因此钻头在破碎岩石的同时,钢基体先期磨损,使超硬质材料颗粒凸出来,到了一定程度就掉了,没有充分发挥超硬质材料颗粒的作用,严重影响了钢齿钻头寿命的提高。
本发明的任务是要提供一种改进的钢齿牙轮钻头的强化工艺,它能够使超硬材料均匀地喷焊在钻头的牙齿表面,形成一层保护层,以克服现有钻头堆焊工艺所存在的缺点,进一步提高钻头寿命,满足石油勘探钻井的需要。
本发明经过反复实践,是以如下工艺来完成钻头牙齿表面强化任务的,将用作钻头牙齿的金属进行车削、铣削等加工,把加工成形的牙齿体装夹在一个专用夹具上,这种简易夹具可以做成活动式或固定式均可,然后将牙齿体逐渐加温,使其表面温度达到1000℃至1100℃,再用火焰喷枪将超硬材料均匀地喷焊在钻头牙齿体表面,从而使牙齿体表面形成一层保护层。根据反复研究,超硬材料碳化钨(WC)可有不同配方,其WC的百分比为70~90%,最理想百分比为85%,超硬材料层的厚度可为0.8~1.5毫米。同时,根据需要,喷焊超硬材料的热源可以采用氧乙炔,或者等离子焊,或者激光。
图1为三牙轮钻头立体图。
图2为牙轮结构纵向剖面图。
图3为牙齿喷焊结构示意图。
图4为夹具夹持牙齿体示意图。
附图中编号为:1-牙掌体;2-牙齿体;3-超硬材料;4-夹具;5-轴承。
下面将结合附图对本发明做进一步的说明。将加工好的牙齿体(2)装夹在一个专用于喷焊的夹具(4)上,然后将牙齿体(2)用热源氧乙炔或等离子焊或激光逐渐加温,本发明采用氧乙炔,使之温度达到1000℃至1100℃,再用一种专用喷枪将比例为85%的碳化钨(WC)超硬材料(3)均匀地喷焊在牙齿体(2)的表面,或者也可以在牙齿体(2)的表面先进行球粒烧结碳化钨(WC)的堆焊处理,再用此工艺进行喷焊,接着进行热处理和精加工,给牙齿体(2)安装轴承(5),加油等,将牙齿体(2)与牙掌体(1)装配在一起,尔后,把组装一体的牙齿牙掌体三付用专用焊机进行焊接,即制造出整体三牙轮钻头。另外在超硬材料(3)的选用方面,也可以选用金刚石,其喷焊效果是一样的。
Claims (4)
1、一种制造钢齿牙轮钻头的强化工艺,其特征喷焊超硬材料(3)的工艺步骤如下:
a、将加工成型的牙齿体(2)装夹在一台专用夹具(4)上。
b、然后将牙齿体逐渐加温,使被喷焊工件的表面温度达到1000℃至1100℃。
c、再用火焰喷枪将超硬材料均匀地喷焊在钻头牙齿表面。
2、根据权利要求1所述的强化工艺,其特征是超硬材料中碳化钨(WC)的百分比为70~90%,超硬材料层的厚度为0.8~1.5毫米。
3、根据权利要求2所述的超硬材料,其特征是WC的最理想百分比为85%。
4、根据权利要求1所述的强化工艺,其特征是喷焊超硬材料的热源为氧乙炔或等离子焊或激光。
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CN87105151A CN1015381B (zh) | 1987-07-27 | 1987-07-27 | 钢齿牙轮钻头牙齿表面喷焊超硬材料的方法 |
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1987
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