一种含硬质合金轴套的轴承副及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种含硬质合金轴套的轴承副，所述轴承副包括轴和套设在轴外表面的硬质合金轴套；所述轴的工作面由堆焊材料制成，所述堆焊材料由作为粘结相的镍基

【技术实现步骤摘要】
一种含硬质合金轴套的轴承副及其制备方法


[0001]本专利技术涉及石油钻探工具
，具体涉及一种含硬质合金轴套的轴承副及其制备方法
。

技术介绍

[0002]随着钻井工程对钻进速度的要求越来越高，对钻头钻具的使用性能与使用寿命提出了越来越高的要求，特别是为了满足硬地层和硬夹层地层等特殊地层的钻进速度的要求，混合钻头应运而生
。
[0003]混合钻头比较好地满足了硬地层和硬夹层地层等特殊地层的钻进速度的要求，但是，混合钻头的有效使用寿命比较短，在很大程度上限制了混合钻头的广泛使用
。
影响混合钻头使用寿命的主要因素是其牙轮牙掌部分的使用寿命与金刚石刀翼部分的使用寿命不相匹配，牙轮牙掌轴承副系统的使用寿命越来越明显地成为了混合钻头产品使用寿命的制约因素
。
[0004]钻头钻具的工作状态一定要十分稳定，钻头钻具的工作时间也要足够长，一旦发生异常失效或早期失效，将带来重大的经济损失甚至严重的安全事故
。
总之，技术层面上要求上述钻头钻具首先设计寿命要长，其次在设计寿命内一定要有效运行
。
钻头钻具的工作环境十分恶劣，轴承部分会承受非常高的单位面积载荷和严重的磨损，因此钻头钻具的轴承部分是主要的强化对象
。
[0005]混合钻头中牙轮牙掌轴承副系统对混合钻头产品使用寿命的制约非常明显，牙轮钻头与钻具中相关轴承系统也存在同样问题
。
混合钻头中轴承副系统目前仍是影响整个钻头使用寿命的关键因素，急需改进提高
。
[0006]相关技术中提出了一种抗咬耐磨的轴承副，但是该轴承副还存在以下缺陷：
(1)
轴承副轴的工作面由
WC
管状焊条敷焊而成，管状焊条中采用低碳钢或镍
、
钴合金来做焊管，低碳钢或镍
、
钴合金硬度低
、
塑性大，会导致堆焊层硬度低，进而导致堆焊层中硬质相的支撑力度不够；
(2)WC
管状焊条采用铸造
WC
，铸造
WC
的硬度高
、
脆性大，对对偶件的磨损很大，不适合在精密的密封轴承表面使用；
(3)
由上述材料组成的堆焊材料的堆焊层的硬质相分布均匀性较差，不便于进行自动化焊接；
(4)
轴承副的硬质合金轴套耐磨性虽好，但是容易发生开裂
。
[0007]相关技术还提出了一种使轴承副具有完美的耐磨性和抗冲击性的粉末堆焊材料，但是该堆焊材料仍存在以下不足：
(1)
堆焊材料中烧结
WC
‑
Co
硬质合金颗粒的含量高时，钴基等离子粉末堆焊材料容易在堆焊层中产生裂纹；
(2)
钴基等离子粉末堆焊材料对等离子转移弧堆焊
(
简称
PTA
堆焊
)
工艺的要求特别严格和精准，堆焊工艺小的波动都可能会引起堆焊层性能很大的变化，一定程度上增加了批量生产的波动性，由于钴基合金的熔点要高出镍基合金
200℃
以上，钴基等离子粉末堆焊材料需要更高的堆焊温度，同种堆焊工艺下其成型性较镍基等离子粉末堆焊材料差，同时，高熔点还会促进烧结
WC
‑
Co
硬质合金颗粒在高温下熔解，
WC
‑
Co
硬质合金颗粒熔解后堆焊层的耐磨性会大幅下降，堆焊层的开裂倾向也加
大；
(3)
作为粘结相的钴基合金与钢基体的熔合没有镍基合好，在个别特殊要求的场合，钴基合金与钢基体存在熔合与结合强度不足的问题
。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术解决的技术问题为：提供一种含硬质合金轴套的轴承副及其制备方法，以实现一种抗压能力强
、
使用寿命长的轴承副
。
[0009]为达到以上目的，第一方面，本专利技术提供了一种含硬质合金轴套的轴承副，所述轴承副包括轴和套设在轴外表面的硬质合金轴套；所述轴的工作面由堆焊材料制成，所述堆焊材料由作为粘结相的镍基
、
钴基或铁基合金
、
以及作为耐磨相的烧结
WC
‑
Co
硬质合金颗粒组成，其中，耐磨相的重量百分比
ω1为
5.0
～
60.0
％，粘结相的重量百分比
ω2为
40.0
～
95.0
％；当
30.0
％
≤
ω1≤60.0
％，
40.0
％
≤
ω2≤70.0
％时，粘结相为镍基合金或铁基合金
。
[0010]优选的，当
5.0
％
≤
ω1＜
30.0
％，
70.0
％＜
ω2≤95.0
％时，粘结相为钴基合金或铁基合金
。
[0011]优选的，所述耐磨相的烧结
WC
‑
Co
硬质合金颗粒中，
WC
所占的重量百分比为
90
～
97
％，
Co
所占的重量百分比为3～
10
％
。
[0012]优选的，所述耐磨相的烧结
WC
‑
Co
硬质合金颗粒的粒度为
60
‑
140
目
。
[0013]优选的，所述耐磨相的烧结
WC
‑
Co
硬质合金颗粒中，
WC
的平均晶粒大小为
0.5
～5μ
m。
[0014]优选的，所述粘结相的镍基
、
钴基或铁基合金的粒度为
60
‑
90
目
。
[0015]优选的，所述粘结相的镍基
、
钴基或铁基合金单独堆焊后的堆焊层硬度范围为：
HRC35
～
HRC60。
[0016]优选的，所述硬质合金轴套的工作表面由
Co
和
WC
混合的硬质合金材料制成，其中，
Co
所占的重量百分比为
26
～
30
％，
WC
所占的重量百分比为
70
～
74
％
。
[0017]优选的，所述
WC
的平均晶粒大小为1～5μ
m。
[0018]第二方面，本专利技术还提供一种含硬质合金轴套的轴承副的制备方法，具体包括以下步骤：将作为粘结相的镍基
、
钴基或铁基合金和作为耐磨相的烧结
W本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种含硬质合金轴套的轴承副，其特征在于，所述轴承副包括轴和套设在轴外表面的硬质合金轴套；所述轴的工作面由堆焊材料制成，所述堆焊材料由作为粘结相的镍基
、
钴基或铁基合金
、
以及作为耐磨相的烧结
WC
‑
Co
硬质合金颗粒组成，其中，耐磨相的重量百分比
ω1为
5.0
～
60.0
％，粘结相的重量百分比
ω2为
40.0
～
95.0
％；当
30.0
％
≤
ω1≤60.0
％，
40.0
％
≤
ω2≤70.0
％时，粘结相为镍基合金或铁基合金
。2.
如权利要求1所述的含硬质合金轴套的轴承副，其特征在于，当
5.0
％
≤
ω1＜
30.0
％，
70.0
％＜
ω2≤95.0
％时，粘结相为钴基合金或铁基合金
。3.
如权利要求1所述的含硬质合金轴套的轴承副，其特征在于，所述耐磨相的烧结
WC
‑
Co
硬质合金颗粒中，
WC
所占的重量百分比为
90
～
97
％，
Co
所占的重量百分比为3～
10
％
。4.
如权利要求1所述的含硬质合金轴套的轴承副，其特征在于，所述耐磨相的烧结
WC
‑
Co
硬质合金颗粒的粒度为
60
‑
140
目
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘书杰，王晋春，张烈华，叶中郎，杨霞，
申请(专利权)人：中石化石油机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：