一种高承载及高耐磨性能的轴承及其加工方法技术

本发明专利技术涉及一种高承载及高耐磨性能的轴承及其加工方法，其包括：第一轴，所述第一轴的一端具有止推面；第二轴，其位于所述第一轴的一侧，且所述第二轴的一端与所述止推面连接；所述第一轴的外表面、所述第二轴的外表面和所述止推面均固设有金属强化层，且所述金属强化层的材料包括碳化钨。本发明专利技术涉及的一种高承载及高耐磨性能的轴承及其加工方法，由于在第一轴的外表面、第二轴的外表面和止推面上均固设了金属强化层，且金属强化层的材料中含有碳化钨，碳化钨硬质材料的加入，可以起到较好的耐磨及支撑作用，有效提高了第一轴、第二轴以及止推面的表面硬度及支撑性能，使轴承的耐磨性能及承载能力明显提高。

【技术实现步骤摘要】
一种高承载及高耐磨性能的轴承及其加工方法
本专利技术涉及石油钻探工具
，特别涉及一种高承载及高耐磨性能的轴承及其加工方法。
技术介绍
目前，石油、矿山钻头一般由牙轮、牙掌和钻头体组成，在混合钻头中还包含金刚石切削结构；其中，牙轮和牙掌通过轴承锁紧连接，同时，在钻进地层的过程中，随着钻头体的旋转，牙轮也围绕钻头轴承旋转，从而带动牙轮外部切削齿切削地层，来达到钻进地层的目的。相关技术中，一般的钻头轴承通常是采用渗碳和淬火的方式使轴承表面形成一层硬化层，硬化层的厚度较薄，通常只有2mm左右，且轴承的芯部硬度较低，在钻压较高或钻遇较硬地层情况时，硬化层会迅速磨损，导致轴承磨损过度，使钻头提前失效。因此，有必要设计一种新的高承载及高耐磨性能的轴承，以克服上述问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种高承载及高耐磨性能的轴承及其加工方法，以解决相关技术中在钻压较高或钻遇较硬地层情况时，轴承表面的硬化层会迅速磨损，导致轴承磨损过度，使钻头提前失效的问题。第一方面，提供了一种高承载及高耐磨性能的轴承，其包括：第一轴，所述第一轴的一端具有止推面；第二轴，其位于所述第一轴的一侧，且所述第二轴的一端与所述止推面连接；所述第一轴的外表面、所述第二轴的外表面和所述止推面均固设有金属强化层，且所述金属强化层的材料包括碳化钨。一些实施例中，所述碳化钨为单晶碳化钨，且所述碳化钨的粒径为10～100μm。一些实施例中，所述碳化钨在所述金属强化层中的重量含量为5％～30％。一些实施例中，所述金属强化层的材料还包括合金焊粉，所述合金焊粉的组分按重量百分比包括：铬30～34％，钨14～20％，镍2～3％，碳3.2～3.6％，其余为钴。一些实施例中，所述合金焊粉的粒径为50～150μm。一些实施例中，所述合金焊粉与所述碳化钨形成的混合料的流速小于或者等于15s/50g，松装密度大于或者等于4.3g/cm3，熔点为1200～1300℃。第二方面，提供了一种上述的轴承的加工方法，其包括以下步骤：将含有碳化钨的粉料采用等离子堆焊方法分别堆焊于所述第一轴的外表面、所述第二轴的外表面和所述止推面形成所述金属强化层。一些实施例中，在进行堆焊的过程中，起弧电流的范围为20～140A，稳定电流的范围为20～100A。一些实施例中，在进行堆焊的过程中，送粉速度的范围为13～17g/min，工作电压为24～30V。一些实施例中，在将含有碳化钨的粉料采用等离子堆焊方法分别堆焊于所述第一轴的外表面、所述第二轴的外表面和所述止推面形成所述金属强化层之前，还包括：对所述第一轴、所述第二轴和所述止推面进行预热，其中，预热温度为300～400℃，预热时间为30min。本专利技术提供的技术方案带来的有益效果包括：本专利技术实施例提供了一种高承载及高耐磨性能的轴承及其加工方法，由于在第一轴的外表面、第二轴的外表面和止推面上均固设了金属强化层，且金属强化层的材料中含有碳化钨，碳化钨硬质材料的加入，可以起到较好的耐磨及支撑作用，有效提高了第一轴、第二轴以及止推面的表面硬度及支撑性能，使轴承的耐磨性能及承载能力明显提高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种高承载及高耐磨性能的轴承的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种高承载及高耐磨性能的轴承的剖视示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种高承载及高耐磨性能的轴承的金属强化层的微观放大示意图。图中：1、轴承；11、第一轴；12、第二轴；13、止推面；14、金属强化层；2、牙掌；3、牙轮；4、镶套结构；5、碳化钨。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供了一种高承载及高耐磨性能的轴承及其加工方法，其能解决相关技术中在钻压较高或钻遇较硬地层情况时，轴承表面的硬化层会迅速磨损，导致轴承磨损过度，使钻头提前失效的问题。参见图1和图3所示，为本专利技术实施例提供的一种高承载及高耐磨性能的轴承1，其可以包括：第一轴11，所述第一轴11的一端可以具有止推面13；以及第二轴12，其位于所述第一轴11的一侧，且所述第二轴12的一端与所述止推面13连接，本实施例中，第一轴11的直径大于第二轴12的直径，且第一轴11和第二轴12一体成型；所述第一轴11的外表面、所述第二轴12的外表面和所述止推面13上均可以固设有金属强化层14，且所述金属强化层14的材料包括碳化钨5，本实施例中，金属强化层14可以通过等离子转移弧技术堆焊于第一轴11、第二轴12和止推面13的表面，也可以通过其他固定方式固定在第一轴11、第二轴12和止推面13的表面，由于金属强化层14中含有碳化钨5，碳化钨5硬质材料的加入，使得金属强化层14中形成碳化钨5硬质相，在轴承1在转动过程中可以起到较好的耐磨及支撑作用，改善轴承1整体耐磨性能及承载能力。参见图1和图3所示，在一些实施例中，所述碳化钨5优选为单晶碳化钨5，且所述碳化钨5的粒径优选为10～100μm，使得碳化钨5可以在金属强化层14中分布均匀，有效避免碳化钨5在金属强化层14中分布不均匀而导致碳化钨5颗粒出现偏聚。参见图1和图3所示，在一些可选的实施例中，所述碳化钨5在所述金属强化层14中的重量含量为5％～30％，通过选择合适含量的碳化钨5，可以有效避免碳化钨5的添加量太少，而导致对金属强化层14的耐磨性能提高不明显的问题；同时，能够避免碳化钨5的添加量过多，而导致大大降低金属强化层14的韧性，甚至出现裂纹和剥落以及强度不足的问题。参见图1和图3所示，在一些实施例中，所述金属强化层14的材料还可以包括合金焊粉，所述合金焊粉的组分按重量百分比可以包括：铬30～34％，钨14～20％，镍2～3％，碳3.2～3.6％，其余为钴，其中钴的含量最高，使得合金焊粉的具有较高的强度和优异的抗腐蚀性能。参见图1和图3所示，在一些可选的实施例中，所述合金焊粉的粒径优选为50～150μm，保证合金焊粉的粒径与碳化钨5的粒径相差不大，避免合金焊粉和碳化钨5颗粒的混合料在焊接至轴承1表面的过程中碳化钨5颗粒发生沉降，从而导致碳化钨5颗粒在金属强化层14中分布不均匀。参见图1所示，在一些实施例中，所述合金焊粉与所述碳化钨5形成的混合料的流速可以小于或者等于15s/50g，混合料的松装密度可以大于或者等于4.3g/cm3，混本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高承载及高耐磨性能的轴承，其特征在于，其包括：/n第一轴(11)，所述第一轴(11)的一端具有止推面(13)；/n第二轴(12)，其位于所述第一轴(11)的一侧，且所述第二轴(12)的一端与所述止推面(13)连接；/n所述第一轴(11)的外表面、所述第二轴(12)的外表面和所述止推面(13)均固设有金属强化层(14)，且所述金属强化层(14)的材料包括碳化钨(5)。/n

【技术特征摘要】
1.一种高承载及高耐磨性能的轴承，其特征在于，其包括：
第一轴(11)，所述第一轴(11)的一端具有止推面(13)；
第二轴(12)，其位于所述第一轴(11)的一侧，且所述第二轴(12)的一端与所述止推面(13)连接；
所述第一轴(11)的外表面、所述第二轴(12)的外表面和所述止推面(13)均固设有金属强化层(14)，且所述金属强化层(14)的材料包括碳化钨(5)。


2.如权利要求1所述的高承载及高耐磨性能的轴承，其特征在于：所述碳化钨(5)为单晶碳化钨(5)，且所述碳化钨(5)的粒径为10～100μm。


3.如权利要求1所述的高承载及高耐磨性能的轴承，其特征在于：
所述碳化钨(5)在所述金属强化层(14)中的重量含量为5％～30％。


4.如权利要求1所述的高承载及高耐磨性能的轴承，其特征在于：
所述金属强化层(14)的材料还包括合金焊粉，所述合金焊粉的组分按重量百分比包括：铬30～34％，钨14～20％，镍2～3％，碳3.2～3.6％，其余为钴。


5.如权利要求4所述的高承载及高耐磨性能的轴承，其特征在于：所述合金焊粉的粒径为50～150μm。


6.如权利要求4所述的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶中郎，徐磊，王晋春，张烈华，沙成斌，许林，江诗贵，姜益，张勇，
申请(专利权)人：中石化江钻石油机械有限公司，中石化石油机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42