CN115638190A - 一种复合合金产品及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及精密零件硬质合金技术领域，具体公开了一种复合合金产品及其制备方法，其中产品包括钨合金工件一、与钨合金工件一同轴设置且相互焊接的钢工件二；所述钨合金工件一与钢工件二的焊接面之间存在间隙，在所述间隙内设置有焊接铜片。还公开了具体的制备方法：将钨合金工件一、铜工件二分别加热至暗红色；在加热后的钨合金工件一、铜工件二的焊接面上涂抹铜气焊熔剂；对钨合金工件一、铜工件二进行组装形成组装件，使得两者焊接面之间形成间隙；在间隙内加入焊接铜片；通过转动工具控制组装件旋转，焊接铜片熔化后均匀填充在间隙内；取出并冷却，进行加工，完成制备。本发明不仅减少了钨合金的毛坯用量，大大节约了原材料成本，而且加工过程中一半的加工工序由磨削变为普通加工，节约了加工成本和加工时间。

Description

一种复合合金产品及其制备方法

技术领域

本发明涉及精密零件硬质合金技术领域，更具体地讲，涉及一种复合合金产品及其制备方法。

背景技术

硬质合金密封环具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等优良性能，特别是它的耐腐蚀性和耐磨性，广泛应用于污水泵、清水泵等各种泵体中。目前市面上现有的硬质合金密封原材料价格昂贵，且产品需经过压制、烧结、机械加工等一系列工艺处理，特别在机械加工时，需要采用磨削、线切割等去除材料的方式对其进行加工，毛坯的余量将全部被磨削掉且无法回收再利用。对于硬质合金行业来讲，原料成本和加工成本一直居高不下，成为了制约该行业发展的一个瓶颈。

目前市面上的钨、钼合金轴套类零件，具有精度高，耐磨、耐腐蚀性好的特点，广泛应用于石油开采行业。但是鉴于钨、钼合金原材料价格昂贵，且普通工艺无法对其进行加工，需要采用磨削、线切割等去除材料的方式对其进行加工，毛坯的余量将全部被磨削掉且无法回收再利用。对于钨、钼等稀有金属合金行业来讲，成本一直居高不下，成为了制约该行业发展的一个瓶颈。

合肥波林新材料股份有限公司公开了《一种铜钢复层轴套及其制备方法》，该发明的轴套结构通过采用铜内套与钢外套过盈配合的方式，使之成为一体，提高了产品的稳定性，延长使用寿命，但是该轴套的制备条件复杂，产品还需要稳定性热处理加工，在高温或者低温情况下易产生变形，从而导致内外层脱离。

大连佳明泵业科技有限公司公开了《一种复合轴套结构》，该发明的轴套结构采用内层外壁嵌入外层燕尾槽内，再通过膨胀环将轴套内层压紧在轴套外层内壁，提高了轴套的耐磨性和使用寿命，但是该轴套的性能易受膨胀环的影响，在低温下会产生变形脱离，产品的稳定性不好。

以上两种结构的轴套，其应用都不适用于高强度、高温度、有腐蚀的环境中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种复合合金产品及其制备方法；不仅减少了钨合金的毛坯用量，大大节约了原材料成本，而且加工过程中一半的加工工序由磨削变为普通加工，节约了加工成本和加工时间。

本发明解决技术问题所采用的解决方案是：

一方面：

本发明公开了一种复合合金产品，包括钨合金工件一、与钨合金工件一同轴设置且相互焊接的钢工件二；所述钨合金工件一与钢工件二的焊接面之间存在间隙，在所述间隙内设置有焊接铜片。

在一些可能的实施方式中，所述间隙为0.05mm-0.1mm。

在一些可能的实施方式中，所述钨合金工件一和钢工件二均为轴套状；所述钨合金工件一套装在钢工件一的内侧或外侧。

在一些可能的实施方式中，所述钨合金工件一和钢工件二为结构相同的环状结构。

另一方面：

本发明公开了一种复合合金产品的其制备方法，具体包括以下步骤：

将钨合金工件一、铜工件二分别加热至暗红色；

在加热后的钨合金工件一、铜工件二的焊接面上涂抹铜气焊熔剂；

对钨合金工件一、铜工件二进行组装形成组装件，使得两者焊接面之间形成间隙；

在间隙内加入焊接铜片；

通过转动工具控制组装件旋转，焊接铜片熔化后均匀填充在间隙内；

取出并冷却，进行加工，完成制备。

在一些可能的实施方式中，所述加热至暗红色具体是指加热至900-1000℃。

在一些可能的实施方式中，所述对钨合金工件一、铜工件二进行组装形成组装件：

将钨合金工件一、铜工件二套装在石墨芯轴的外侧，使得两者同轴。

在一些可能的实施方式中，所述取出并冷却是指，将焊接后的组装件取出，放入保温沙中进行冷却，冷却至室温。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明中的复合合金产品采用焊接的方式进行连接，结构稳定牢靠、无变形、精度强度有保障，焊接的制备条件简单、易操作且不需要低温处理和稳定性热处理；

本发明相较于现有的钨硬质合金产品，本发明不仅减少了钨合金的毛坯用量，大大节约了原材料成本，而且加工过程中一半的加工工序由磨削变为普通加工，节约了加工成本和加工时间，采用此方式后，产品综合成本大大降低，对钨、钼合金行业发展具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为本发明中实施例1的结构示意图；

图2为本发明中实施例2的结构示意图；

图3为本发明中实施例3的结构示意图；

其中：1、钨合金轴套；2、钢套；3、焊缝；4、钨合金密封环；5、钢密封环。

具体实施方式

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。本申请所提及的"第一"、"第二"以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，"一个"或者"一"等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。在本申请实施中，“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个定位柱是指两个或两个以上的定位柱。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面对本发明进行详细说明。

一方面：

本发明公开了一种复合合金产品，包括钨合金工件一、与钨合金工件一同轴设置且相互焊接的钢工件二；所述钨合金工件一与钢工件二的焊接面之间存在间隙，在所述间隙内设置有焊接铜片。

在一些可能的实施方式中，所述间隙为0.05mm-0.1mm。

在一些可能的实施方式中，所述钨合金工件一和钢工件二均为轴套状；所述钨合金工件一套装在钢工件一的内侧或外侧。

在一些可能的实施方式中，所述钨合金工件一和钢工件二为结构相同的环状结构。

另一方面：

本发明公开了一种复合合金产品的其制备方法，具体包括以下步骤：

将钨合金工件一、铜工件二分别加热至暗红色；

在加热后的钨合金工件一、铜工件二的焊接面上涂抹铜焊粉；

对钨合金工件一、铜工件二进行组装形成组装件，使得两者焊接面之间形成间隙；

在间隙内加入焊接铜片；

通过转动工具控制组装件旋转，焊接铜片熔化后均匀填充在间隙内；

取出并冷却，进行加工，完成制备。

在一些可能的实施方式中，所述加热至暗红色具体是指加热至900-1000℃。

在一些可能的实施方式中，所述对钨合金工件一、铜工件二进行组装形成组装件：

将钨合金工件一、铜工件二套装在石墨芯轴的外侧，使得两者同轴。

在一些可能的实施方式中，所述取出并冷却是指，将焊接后的组装件取出，放入保温沙中进行冷却，冷却至室温。

实施例1：

参见图1，本实施例中的复合合金产品为复合合金精密轴套，包括位于内部的钨合金轴套1,钨合金轴套1的外部设有与其间隙配合的钢套2,钨合金轴套1和钢套2的中轴线位置相同。

钨合金轴套1与钢套2的配合间隙为0.05mm-0.1mm

在进行焊接时，首先将钨合金轴套1毛坯和钢套2毛坯加热至暗红色，分别在钨合金轴套1外圈和钢套2内圈涂抹铜焊粉，使之充分均匀地融化在钨合金轴套1外圈和钢套2内圈表面上；将两者套装在石墨芯轴的上，并使得两者同轴；

其次通过向间隙内加入焊接铜片，焊接铜片在高温下熔化后沿着焊缝3流入钨合金轴套1与钢套2的配合间隙内，同时用转动工具拨动钢套2，使得融化后的铜液均匀的填充在缝隙内，保证焊接的质量稳定，最后将焊接好的轴套取出，放入保温沙中，待冷却后形成内层为钨合金的复合合金精密轴套毛坯，转入下一步工序进行机械加工。

实施例2：

参见图2，本实施例中的复合合金产品为复合合金精密轴套，包括位于内部的钢套2，钢套2的外部设有与其间隙配合的钨合金轴套1,钨合金轴套1和钢套2的中轴线位置相同；

钨合金轴套1与钢套2的配合间隙为0.05mm-0.1mm，

首先将钨合金轴套1毛坯和钢套2毛坯加热至暗红色，分别在钨合金轴套1内圈和钢套2外圈涂抹铜焊粉，使之充分均匀地融化在钨合金轴套1内圈和钢套2外圈表面上，将两者套装在石墨芯轴的上，并使得两者同轴；

其次通过其次通过向间隙内加入焊接铜片，铜片熔化后沿着焊缝3流入钨合金轴套1与钢套2的配合间隙内，同时用转动工具拨动钨合金轴套1，使得融化后的铜液均匀的填充在缝隙内，保证焊接的质量稳定，最后将焊接好的轴套取出，放入保温沙中，待冷却后形成外层为钨合金的复合合金精密轴套毛坯，转入下一步工序进行机械加工。

经过大量的项目实践与检验，钨合金轴套在实际的使用过程中往往仅需要其工作配合面性能达到硬质合金要求即可满足工况要求，因此本发明提出一种“钨合金+钢”复合精密轴套。

当工作面为轴套内孔时，即内孔采用一定厚度的钨合金材料，外层采用钢材，两者通过焊接方式形成毛坯，如图1所示。

当工作面为轴套外圆柱时，即外圆柱采用一定厚度的钨合金材料，内层采用钢材，两者通过焊接方式形成毛坯，如图2所示。经过实践证明，通用类轴套产品钨合金层的厚度一般与钢材厚度相当即可，经过焊接加工后的复合产品，其使用性能、寿命与合金产品一致。

相较于现有的钨硬质合金轴套，本发明的复合合金精密轴套不仅减少了钨合金的毛坯用量，大大节约了原材料成本，而且加工过程中一半的加工工序由磨削变为普通加工，节约了加工成本和加工时间，采用此方式后，产品综合成本降低近40％左右，对钨、钼合金行业发展具有广泛的应用前景。

实施例3：

参见图3:，本实施例中的复合金产品为复合合金密封环结构，其包括位于下层的钨合金密封环4，钨合金密封环4的上层设有与其同轴配合的钢密封环5，钨合金密封环4和钢密封环5的中轴线位置相同。在焊接面处，钨合金密封环4与钢密封环5的内径、外径大小相同。

复合合金密封环制备流程具体如下：

第一，确保钨合金密封环4毛坯和钢密封环5毛坯焊接面的整洁。

第二，将钨合金密封环4毛坯和钢密封环5毛坯套在焊接石墨芯轴上，保证钨合金密封环4毛坯和钢密封环5毛坯的同轴度。

第三，将两件毛坯加热至暗红色，分别在钨合金密封环4焊接面和钢密封环5焊接面涂抹铜气焊熔剂，使之充分均匀地融化在钨合金密封环4焊接面和钢密封环5焊接面表面上。

第四，将上层的钢密封环5轻轻抬起一定间隙，往间隙内加入焊接铜片，同时用转动工具拨动钨合金密封环4，使得融化后的铜液均匀的填充在缝隙内，保证焊接的质量稳定。

第五，将焊接好的密封环取出，放入保温沙中，待冷却后形成复合合金密封环毛坯，转入下一步工序进行机械加工。

经过大量的实践研究表明，硬质合金密封环在实际的使用过程中，往往只需要其工作配合面2-3mm的硬质合金性能发挥作用，剩余部分硬质合金材料仅起到满足现场安装条件。基于此，考虑将剩余部分材质换为刚，提出一种“钨合金+钢”复合合金密封环；

一般的钨合金密封环1厚度取3mm左右，具体的根据实际工况计算得出，刚密封环的厚度由复合合金密封环厚度减去钨合金密封环1厚度所得。钨合金密封环4和钢密封环5经过焊接加工后得到复合合金密封环，复合合金密封环的耐腐蚀性、耐磨性等使用性能与全合金产品一致。

采用本发明所制备的钨硬质合金密封环相较于现有的钨硬质合金密封环，本发明的复合合金密封环毛坯的合金用量会在原来的基础上减少60％-75％，原材料成本将大幅度减少，而且加工过程中刚材部分的加工工序由磨削变为普通加工，既节约了加工成本又节约了加工时间，采用此方式后，产品综合成本降低近40％左右，对钨、钼合金密封环的发展具有广泛的应用前景。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种复合合金产品，其特征在于，包括钨合金工件一、与钨合金工件一同轴设置且相互焊接的钢工件二；所述钨合金工件一与钢工件二的焊接面之间存在间隙，在所述间隙内设置有焊接铜片。

2.根据权利要求1所述的一种复合合金产品，其特征在于，所述间隙为0.05mm-0.1mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种复合合金产品，其特征在于，所述钨合金工件一和钢工件二均为轴套状；所述钨合金工件一套装在钢工件一的内侧或外侧。

4.根据权利要求1或2所述的一种复合合金产品，其特征在于，所述钨合金工件一和钢工件二为结构相同的环状结构。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种复合合金产品的其制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

将钨合金工件一、铜工件二分别加热至暗红色；

在加热后的钨合金工件一、铜工件二的焊接面上涂抹铜气焊熔剂；

对钨合金工件一、铜工件二进行组装形成组装件，使得两者焊接面之间形成间隙；

在间隙内加入焊接铜片；

通过转动工具控制组装件旋转，焊接铜片熔化后均匀填充在间隙内；

取出并冷却，进行加工，完成制备。

6.根据权利要求5所述的一种复合合金产品的制备方法，其特征在于，所述加热至暗红色具体是指加热至900-1000℃。

7.根据权利要求3所述的一种复合合金产品的制备方法，其特征在于，所述对钨合金工件一、铜工件二进行组装形成组装件：

将钨合金工件一、铜工件二套装在石墨芯轴的外侧，使得两者同轴。

8.根据权利要求1所述的一种复合合金产品的制备方法，其特征在于，所述取出并冷却是指，将焊接后的组装件取出，放入保温沙中进行冷却，冷却至室温。

Images