CN111791032A - 一种用于泥浆泵阀体阀座耐磨层的熔喷加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及泥浆泵配件技术领域，具体地说，涉及一种用于泥浆泵阀体阀座耐磨层的熔喷加工工艺。其步骤在于：对阀体基体、阀座基体进行车削加工；将外熔喷增强层套在阀体基体外侧并进行熔喷，将内熔喷增强层套在阀座基体外侧并进行熔喷；对阀体、阀座进行去应力退火、真空气淬操作；对阀体、阀座进行回火操作；对外熔喷增强层、内熔喷增强层的内侧壁进行削磨抛光操作。本发明设计通过将熔喷强化与基体相结合，制备出了具有超高硬度和超高耐磨耐蚀、与基体结合力强的泥浆泵阀体，延长了泥浆泵阀体、阀座的使用寿命，降低了泥浆泵的运行成本。

Description

一种用于泥浆泵阀体阀座耐磨层的熔喷加工工艺
技术领域
本发明涉及泥浆泵配件技术领域，具体地说，涉及一种用于泥浆泵阀体阀座耐磨层的熔喷加工工艺。
背景技术
泥浆泵是钻探设备的重要组成部分，其作用是在钻探过程中向钻孔里输送泥浆或水等冲洗液，因此，要求泥浆泵内部的气动传动元件具备高性能、高可靠性以及长寿命密封性。其中，阀体、阀座等是钻井泥浆泵液力端的重要部件，使用过程承受高压泥浆等的强烈冲蚀。多年来此类零件热处理一直沿用渗碳、盐浴炉重新加热淬火以及低温回火的处理工艺。但是这类传统加工工艺仍然存在不足：如碳浓度过高会造成工件表面出现块状粗大的碳化物或网状碳化物，使渗碳层的韧性急剧下降，并且淬火时形成高碳马氏体，在磨削时容易出现磨削裂纹；如碳浓度过低会造成工件表淬火时表面硬度无法达到设计要求，工件硬度下降，其耐磨性能显著下降会导致寿命低于实际设计要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于泥浆泵阀体阀座耐磨层的熔喷加工工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述技术问题的解决，本发明提供一种用于泥浆泵阀体阀座耐磨层的熔喷加工工艺，其步骤在于：
S1、基体前加工：
a、刀具更换为外圆车刀，将同型号的阀体基体装夹于车床工作台上，旋转驱动部件进行对刀，驱动部件带动外圆车刀同步运动并且对阀体基体的外侧壁进行车削加工以形成外车面；
b、刀具更换为内孔车刀，将同型号的阀座基体装夹于车床工作台上，旋转驱动部件进行对刀，驱动部件带动内孔车刀同步运动并且对阀座基体的内侧壁进行车削加工以形成内车面；
S2、增强涂层熔喷：
a、将外熔喷增强层套在阀体基体外侧，使内金属喷涂底层紧贴在外车面上，此时从外侧对外熔喷增强层进行加热，内金属喷涂底层的材料受热雾化、并形成熔滴喷向外车面的表面，使内金属喷涂底层与外车面之间形成“晶间结合”；
b、将内熔喷增强层套在阀座基体外侧，使外金属喷涂底层紧贴在内车面上，此时从外侧对内熔喷增强层进行加热，外金属喷涂底层的材料受热雾化、并形成熔滴喷向内车面的表面，使外金属喷涂底层与内车面之间形成“晶间结合”；
S3、真空重炉处理：
将经S2步骤处理后的阀体、阀座存放到到真空热处理炉内，先进行去应力退火以去除阀体、阀座上的加工残余应力，再进行空冷，而后对阀体、阀座进行真空气淬操作；
S4、去应力回火：
对阀体、阀座进行3～4次的回火操作，再次进行空冷，而后对阀体、阀座进行热后检查后进行出炉操作，使阀体基体与外熔喷增强层之间形成第一冶金结合界面层、使阀座基体与内熔喷增强层之间形成第二冶金结合界面层；
S5、精加工：
a、刀具更换为抛光刀头，将阀体装夹于车床工作台上，旋转驱动部件进行对刀，驱动部件带动抛光刀头同步运动并且对外熔喷增强层的外侧壁进行削磨抛光操作；
b、将阀座夹于车床工作台上，旋转驱动部件进行对刀，驱动部件带动抛光刀头同步运动并且对内熔喷增强层的内侧壁进行削磨抛光操作。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1中，所述阀体基体与所述阀座基体上待熔喷面车小的厚度相适配。
作为本技术方案的进一步改进，所述S2中，所述外熔喷增强层的厚度大于或等于所述阀体基体外侧壁上车小的厚度。
作为本技术方案的进一步改进，所述S2中，所述内熔喷增强层的厚度大于或等于所述阀座基体内侧壁上车小的厚度。
作为本技术方案的进一步改进，所述S2中，所述外熔喷增强层与所述内熔喷增强层的形状、尺寸均相适配。
作为本技术方案的进一步改进，所述S4中，所述第一冶金结合界面层、所述第二冶金结合界面层的内部结合形式均为“晶内结合”。
与现有技术相比，本发明的有益效果：该用于泥浆泵阀体阀座耐磨层的熔喷加工工艺中通过特种熔喷层的超硬及超耐磨耐蚀与阀体基体、阀座基体本身的韧性相结合的合理设计，将熔喷强化与基体相结合，制备出了具有超高硬度和超高耐磨耐蚀、与基体结合力强的泥浆泵阀体，克服了现有泥浆泵阀体、阀座存在的问题，延长了泥浆泵阀体、阀座的使用寿命，降低了泥浆泵的运行成本，具有很好的市场价值和广阔的应用前景。
附图说明
图1为实施例1中阀体、阀座的拆分结构示意图；
图2为实施例1中阀体、阀座的拆分半剖结构示意图；
图3为实施例1中阀体的拆分结构示意图；
图4为实施例1中阀座的拆分结构示意图；
图5为实施例1的工艺流程框图。
图中各个标号意义为：
1、阀体基体；11、外车面；
2、外熔喷增强层；21、内金属喷涂底层；
3、第一冶金结合界面层；
4、阀座基体；41、内车面；
5、内熔喷增强层；51、外金属喷涂底层；
6、第二冶金结合界面层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-5所示，本实施例提供一种用于泥浆泵阀体阀座耐磨层的熔喷加工工艺，其步骤在于：
S1、基体前加工：
a、刀具更换为外圆车刀，将同型号的阀体基体1装夹于车床工作台上，旋转驱动部件进行对刀，驱动部件带动外圆车刀同步运动并且对阀体基体1的外侧壁进行车削加工以形成外车面11；
b、刀具更换为内孔车刀，将同型号的阀座基体4装夹于车床工作台上，旋转驱动部件进行对刀，驱动部件带动内孔车刀同步运动并且对阀座基体4的内侧壁进行车削加工以形成内车面41；
S2、增强涂层熔喷：
a、将外熔喷增强层2套在阀体基体1外侧，使内金属喷涂底层21紧贴在外车面11上，此时从外侧对外熔喷增强层2进行加热，内金属喷涂底层21的材料受热雾化、并形成熔滴喷向外车面11的表面，使内金属喷涂底层21与外车面11之间形成“晶间结合”；
b、将内熔喷增强层5套在阀座基体4外侧，使外金属喷涂底层51紧贴在内车面41上，此时从外侧对内熔喷增强层5进行加热，外金属喷涂底层51的材料受热雾化、并形成熔滴喷向内车面41的表面，使外金属喷涂底层51与内车面41之间形成“晶间结合”；
S3、真空重炉处理：
将经S2步骤处理后的阀体、阀座存放到到真空热处理炉内，先进行去应力退火以去除阀体、阀座上的加工残余应力，再进行空冷，而后对阀体、阀座进行真空气淬操作；
S4、去应力回火：
对阀体、阀座进行3～4次的回火操作，再次进行空冷，而后对阀体、阀座进行热后检查后进行出炉操作，使阀体基体1与外熔喷增强层2之间形成第一冶金结合界面层3、使阀座基体4与内熔喷增强层5之间形成第二冶金结合界面层6；
S5、精加工：
a、刀具更换为抛光刀头，将阀体装夹于车床工作台上，旋转驱动部件进行对刀，驱动部件带动抛光刀头同步运动并且对外熔喷增强层2的外侧壁进行削磨抛光操作；
b、将阀座夹于车床工作台上，旋转驱动部件进行对刀，驱动部件带动抛光刀头同步运动并且对内熔喷增强层5的内侧壁进行削磨抛光操作。
本实施例中，S1中，阀体基体1与阀座基体4上待熔喷面车小的厚度相适配。
具体地，阀体基体1与阀座基体4上待熔喷面车小的厚度均优选为2.2mm左右，使加工后的阀体与阀座接触紧密，在传动过程中可以提高两者之间的密封性，且减轻两者接触面之间的磨损。
本实施例中，S2中，外熔喷增强层2的厚度大于或等于阀体基体1外侧壁上车小的厚度。
进一步地，S2中，内熔喷增强层5的厚度大于或等于阀座基体4内侧壁上车小的厚度。
进一步地，外熔喷增强层2凸出在阀体基体1外侧、内熔喷增强层5凸出在阀座基体4内侧的部分，给阀体、阀座留有进行精加工的空间。
具体地，外熔喷增强层2、内熔喷增强层5的厚度均优选为0.8～2.2mm之间，其中，内金属喷涂底层21、外金属喷涂底层51的厚度均优选为0.05～0.2mm之间，外熔喷增强层2、内熔喷增强层5的工作层优选为2mm以内。
本实施例中，S2中，外熔喷增强层2与内熔喷增强层5的形状、尺寸均相适配。
具体地，当阀体与阀座互相配合时，外熔喷增强层2与内熔喷增强层5的工作层相接触，该工作层具有良好的金属强度和耐磨性，可以延长阀体、阀座的使用寿命，实现两者之间的长寿命密封，进而提高泥浆泵配件的高性能和高可靠性。
本实施例中，S4中，第一冶金结合界面层3、第二冶金结合界面层6的内部结合形式均为“晶内结合”。
具体地，冶金结合可以实现异种金属的紧密组合，可以充分发挥各种不同金属的优势，而“晶内结合”可以进一步提高异种金属之间的结合强度。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种用于泥浆泵阀体阀座耐磨层的熔喷加工工艺，其特征在于：其步骤在于：
S1、基体前加工：
a、刀具更换为外圆车刀，将同型号的阀体基体(1)装夹于车床工作台上，旋转驱动部件进行对刀，驱动部件带动外圆车刀同步运动并且对阀体基体(1)的外侧壁进行车削加工以形成外车面(11)；
b、刀具更换为内孔车刀，将同型号的阀座基体(4)装夹于车床工作台上，旋转驱动部件进行对刀，驱动部件带动内孔车刀同步运动并且对阀座基体(4)的内侧壁进行车削加工以形成内车面(41)；
S2、增强涂层熔喷：
a、将外熔喷增强层(2)套在阀体基体(1)外侧，使内金属喷涂底层(21)紧贴在外车面(11)上，此时从外侧对外熔喷增强层(2)进行加热，内金属喷涂底层(21)的材料受热雾化、并形成熔滴喷向外车面(11)的表面，使内金属喷涂底层(21)与外车面(11)之间形成“晶间结合”；
b、将内熔喷增强层(5)套在阀座基体(4)外侧，使外金属喷涂底层(51)紧贴在内车面(41)上，此时从外侧对内熔喷增强层(5)进行加热，外金属喷涂底层(51)的材料受热雾化、并形成熔滴喷向内车面(41)的表面，使外金属喷涂底层(51)与内车面(41)之间形成“晶间结合”；
S3、真空重炉处理：
将经S2步骤处理后的阀体、阀座存放到到真空热处理炉内，先进行去应力退火以去除阀体、阀座上的加工残余应力，再进行空冷，而后对阀体、阀座进行真空气淬操作；
S4、去应力回火：
对阀体、阀座进行3～4次的回火操作，再次进行空冷，而后对阀体、阀座进行热后检查后进行出炉操作，使阀体基体(1)与外熔喷增强层(2)之间形成第一冶金结合界面层(3)、使阀座基体(4)与内熔喷增强层(5)之间形成第二冶金结合界面层(6)；
S5、精加工：
a、刀具更换为抛光刀头，将阀体装夹于车床工作台上，旋转驱动部件进行对刀，驱动部件带动抛光刀头同步运动并且对外熔喷增强层(2)的外侧壁进行削磨抛光操作；
b、将阀座夹于车床工作台上，旋转驱动部件进行对刀，驱动部件带动抛光刀头同步运动并且对内熔喷增强层(5)的内侧壁进行削磨抛光操作。
2.根据权利要求1所述的用于泥浆泵阀体阀座耐磨层的熔喷加工工艺，其特征在于：所述S1中，所述阀体基体(1)与所述阀座基体(4)上待熔喷面车小的厚度相适配。
3.根据权利要求1所述的用于泥浆泵阀体阀座耐磨层的熔喷加工工艺，其特征在于：所述S2中，所述外熔喷增强层(2)的厚度大于或等于所述阀体基体(1)外侧壁上车小的厚度。
4.根据权利要求1所述的用于泥浆泵阀体阀座耐磨层的熔喷加工工艺，其特征在于：所述S2中，所述内熔喷增强层(5)的厚度大于或等于所述阀座基体(4)内侧壁上车小的厚度。
5.根据权利要求1所述的用于泥浆泵阀体阀座耐磨层的熔喷加工工艺，其特征在于：所述S2中，所述外熔喷增强层(2)与所述内熔喷增强层(5)的形状、尺寸均相适配。
6.根据权利要求1所述的用于泥浆泵阀体阀座耐磨层的熔喷加工工艺，其特征在于：所述S4中，所述第一冶金结合界面层(3)、所述第二冶金结合界面层(6)的内部结合形式均为“晶内结合”。
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