CN106246532A - 一种陶瓷‑尼龙复合缸套及其制造方法 - Google Patents

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徐艳
徐光青
吕珺
章旭
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Abstract

本发明公开一种陶瓷‑尼龙复合缸套及其制造方法，属于高分子和陶瓷新材料领域，该缸套的内、外环分别为陶瓷和尼龙的复合筒状结构。本发明工艺简单，陶瓷筒体整体经成型、烧结而成，尼龙筒体在陶瓷筒体外直接浇铸成型。相比较目前陶瓷‑金属复合缸套，本发明具有多重优势，在依然保持陶瓷内衬良好的耐磨性的基础上，减轻了复合缸套整体的重量；尼龙在陶瓷筒体外侧直接浇铸成型，无需额外的装配工艺，且无需对陶瓷外圆和金属外套内孔精加工，降低加工成本；尼龙相比较金属材料具有更高的抗腐蚀性，提高整体复合缸套的使用寿命。

Description

一种陶瓷-尼龙复合缸套及其制造方法
技术领域
本发明属于高分子和陶瓷新材料领域，具体为一种陶瓷-尼龙复合缸套及其制造方法。
背景技术
高压泥浆泵是石油钻井工作台的“心脏”，负责将泥浆输送到井下，完成物质和能量的传递，而输送泥浆的缸套是泥浆泵的重要磨损部件，目前广泛采用的缸套为双金属缸套和金属陶瓷复合缸套。双金属缸套，内侧工作层采用耐磨钢或者耐磨铸铁，在恶劣工况(包含砂和泥浆的磨损、腐蚀和柱塞的高压冲次)条件下其耐腐蚀、耐磨性能差，使用寿命短，为500～600h。采用陶瓷内衬后，由于陶瓷高强高硬、耐磨耐腐蚀及耐高温性能，使其使用寿命远远超过双金属缸套。
但现有技术的金属-陶瓷缸套具有如下缺点：缸套体积大,外套为45#钢，重的约100Kg左右，给装卸工作带来不便，外套与内衬通过过盈配合进行热装配而成，装配工艺复杂，且装配前需对陶瓷筒体的外圆表面精磨和对金属外套的内孔进行精镗，以满足热装配条件下陶瓷筒体受力的均匀性，加工成本增加。
尼龙的密度只有钢的1/7，具有强度高、钢度大、韧性好，低蠕变耐磨耗及化学稳定性好的优点。采用尼龙取代外层金属大大减轻复合缸套的重量，提高缸套的整体耐蚀性。尼龙与陶瓷浇铸成一体，工艺简单，结合紧密。尼龙材料具有一定的弹性，可使内部的陶瓷筒体受均匀的压应力，可有效降低陶瓷筒体的开裂倾向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种陶瓷-尼龙复合缸套及其制造方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种陶瓷-尼龙复合缸套，所述缸套的内、外环分别为陶瓷和尼龙的复合筒状结构，复合缸套的内层为陶瓷筒体，外层为尼龙。
所述陶瓷筒体为氧化锆陶瓷、氧化锆增韧的氧化铝复合陶瓷或氧化铝陶瓷。
一种陶瓷-尼龙复合缸套的制造方法，该制造方法包括如下步骤：
(1)陶瓷筒体的加工：陶瓷筒体采用等静压成型，坯体经粗加工后，进行高温烧结，烧结后随炉冷却，陶瓷筒体内孔经过粗磨、精磨，外圆、端面磨加工到所需尺寸；
(2)复合缸套尼龙筒体的浇铸成型：将制造好的陶瓷内衬作为内模安放于模具内，将熔融的尼龙浇铸液浇铸于模具，尼龙浇铸液在陶瓷内衬四周凝固成型，由热胀冷缩原理，尼龙外套对陶瓷内衬产生一定的预紧力，形成陶瓷-尼龙复合缸套；
(3)将成型的陶瓷-尼龙复合缸套以内孔为基准，对缸套外圆和端面精加工到产品要求尺寸，再对内孔进行珩磨抛光。
所述步骤(1)中成型压力为120～200MPa。
所述步骤(1)中烧结温度根据陶瓷成分为1450～1650℃，保温2～5h。
所述步骤(2)中尼龙的浇铸温度为150～250℃。
本发明的有益效果：本发明工艺简单，陶瓷筒体整体经成型、烧结而成，尼龙筒体在陶瓷筒体外直接浇铸成型。相比较目前陶瓷-金属复合缸套，本发明具有多重优势，在依然保持陶瓷内衬良好的耐磨性的基础上，减轻了复合缸套整体的重量；尼龙在陶瓷筒体外侧直接浇铸成型，无需额外的装配工艺，且无需对陶瓷外圆和对金属外套内孔精加工，降低加工成本；尼龙相比较金属材料具有更高的抗腐蚀性，提高整体复合缸套的使用寿命；尼龙材料具有一定的弹性，可使内部的陶瓷筒体受均匀的压应力，可有效降低陶瓷筒体的开裂倾向。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图中，1-尼龙外套，2-陶瓷内衬。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，一种陶瓷-尼龙复合缸套，所述缸套的内、外环分别为陶瓷和尼龙的复合筒状结构，复合缸套的内层为陶瓷筒体，外层为尼龙，所述陶瓷筒体为氧化锆陶瓷、氧化锆增韧的氧化铝复合陶瓷或氧化铝陶瓷。
一种陶瓷-尼龙复合缸套的制造方法，该制造方法包括如下步骤：
(1)陶瓷筒体的加工：陶瓷筒体采用等静压成型，坯体经粗加工后，进行高温烧结，烧结后随炉冷却，陶瓷筒体内孔经过粗磨、精磨，外圆、端面磨加工到所需尺寸，其中成型压力为120～200MPa，烧结温度根据陶瓷成分为1450～1650℃，保温时间2～5h；
(2)复合缸套尼龙筒体的浇铸成型：将制造好的陶瓷内衬作为内模安放于磨具内，将熔融的尼龙浇铸液浇铸于磨具，尼龙浇铸液在陶瓷内衬四周凝固成型，由热胀冷缩原理，尼龙外套对陶瓷内衬产生一定的预紧力，形成复合尼龙陶瓷缸套，尼龙的浇铸温度为150～250℃；
(3)将成型的复合尼龙陶瓷缸套以内孔为基准，对缸套外圆和端面精加工到产品要求尺寸，再对内孔进行珩磨抛光。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种陶瓷-尼龙复合缸套，其特征在于，所述缸套的内、外环分别为陶瓷和尼龙的复合筒状结构，复合缸套的内层为陶瓷筒体，外层为尼龙。
2.根据权利要求1所述一种陶瓷-尼龙复合缸套，其特征在于，所述陶瓷筒体为氧化锆陶瓷、氧化锆增韧的氧化铝复合陶瓷或氧化铝陶瓷。
3.一种陶瓷-尼龙复合缸套的制造方法，其特征在于，该制造方法包括如下步骤：
(1)陶瓷筒体的加工：陶瓷筒体采用等静压成型，坯体经粗加工后，进行高温烧结，烧结后随炉冷却，陶瓷筒体内孔经过粗磨、精磨，外圆、端面磨加工到所需尺寸；
(2)复合缸套尼龙筒体的浇铸成型：将制造好的陶瓷内衬作为内模安放于模具内，将熔融的尼龙浇铸液浇铸于模具内，尼龙浇铸液在陶瓷内衬四周凝固成型，由热胀冷缩原理，尼龙外套对陶瓷内衬产生一定的预紧力，形成陶瓷-尼龙复合缸套；
(3)将成型的陶瓷-尼龙复合缸套以内孔为基准，对缸套外圆和端面精加工到产品要求尺寸，再对内孔进行珩磨抛光。
4.根据权利要求3所述的陶瓷-尼龙复合缸套的制造方法，其特征在于，所述步骤(1)中成型压力为120～200MPa。
5.根据权利要求3所述的陶瓷-尼龙复合缸套的制造方法，其特征在于，所述步骤(1)中烧结温度根据陶瓷成分为1450～1650℃，保温2～5h。
6.根据权利要求3所述的陶瓷-尼龙复合缸套的制造方法，其特征在于，所述步骤(2)中尼龙的浇铸温度为150～250℃。
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