專利名稱：鋼齒牙輪鉆頭牙齒強化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種制造鋼齒牙輪鉆頭的牙齒強化工藝，特別是一種能夠顯著提高鉆頭壽命的工藝。用這種強化工藝制造出來的鉆頭硬度高，壽命長，可以廣泛地應(yīng)用于石油勘探鉆井。因此，牙齒強化工藝適用于各種型號的鋼齒牙輪結(jié)構(gòu)的鉆頭的強化處理。
目前，石油勘探鉆井中使用的鋼齒牙輪鉆頭，為了提高它在硬地層鉆井所需要的高強度、高硬度指標，許許多多人都為此付出了辛勤的勞動。止到現(xiàn)在，鉆頭牙齒的強化主要是采用以下技術(shù)工藝將含有球粒燒結(jié)碳化物(WC)的管焊條用二氧化碳保護焊堆焊在加工成型的鋼齒表面，再進行熱處理、精加工、組裝制造出強化鉆頭。美國休斯公司、史密斯公司、瑞得公司、塞克瑞特公司的鉆頭樣本中公開的技術(shù)都是采用這種工藝，如專利號US4262761、US4368788，其它國家也采用這種工藝，如蘇聯(lián)、日本。這種工藝的主要缺點在于堆焊層中燒結(jié)WC顆粒周圍的粘結(jié)金屬的硬度較低，因此鉆頭在破碎巖石的同時，鋼基體先期磨損，使超硬質(zhì)材料顆粒凸出來，到了一定程度就掉了，沒有充分發(fā)揮超硬質(zhì)材料顆粒的作用，嚴重影響了鋼齒鉆頭壽命的提高。
本發(fā)明的任務(wù)是要提供一種改進的鋼齒牙輪鉆頭的強化工藝，它能夠使超硬材料均勻地噴焊在鉆頭的牙齒表面，形成一層保護層，以克服現(xiàn)有鉆頭堆焊工藝所存在的缺點，進一步提高鉆頭壽命，滿足石油勘探鉆井的需要。
本發(fā)明經(jīng)過反復(fù)實踐，是以如下工藝來完成鉆頭牙齒表面強化任務(wù)的，將用作鉆頭牙齒的金屬進行車削、銑削等加工，把加工成形的牙齒體裝夾在一個專用夾具上，這種簡易夾具可以做成活動式或固定式均可，然后將牙齒體逐漸加溫，使其表面溫度達到1000℃至1100℃，再用火焰噴槍將超硬材料均勻地噴焊在鉆頭牙齒體表面，從而使牙齒體表面形成一層保護層。根據(jù)反復(fù)研究，超硬材料碳化鎢(WC)可有不同配方，其WC的百分比為70～90%，最理想百分比為85%，超硬材料層的厚度可為0.8～1.5毫米。同時，根據(jù)需要，噴焊超硬材料的熱源可以采用氧乙炔，或者等離子焊，或者激光。


圖1為三牙輪鉆頭立體圖。
圖2為牙輪結(jié)構(gòu)縱向剖面圖。
圖3為牙齒噴焊結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為夾具夾持牙齒體示意圖。
附圖中編號為1-牙掌體;2-牙齒體;3-超硬材料;4-夾具;5-軸承。
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。將加工好的牙齒體(2)裝夾在一個專用于噴焊的夾具(4)上，然后將牙齒體(2)用熱源氧乙炔或等離子焊或激光逐漸加溫，本發(fā)明采用氧乙炔，使之溫度達到1000℃至1100℃，再用一種專用噴槍將比例為85%的碳化鎢(WC)超硬材料(3)均勻地噴焊在牙齒體(2)的表面，或者也可以在牙齒體(2)的表面先進行球粒燒結(jié)碳化鎢(WC)的堆焊處理，再用此工藝進行噴焊，接著進行熱處理和精加工，給牙齒體(2)安裝軸承(5)，加油等，將牙齒體(2)與牙掌體(1)裝配在一起，爾后，把組裝一體的牙齒牙掌體三付用專用焊機進行焊接，即制造出整體三牙輪鉆頭。另外在超硬材料(3)的選用方面，也可以選用金剛石，其噴焊效果是一樣的。
權(quán)利要求
1.一種制造鋼齒牙輪鉆頭的強化工藝，其特征噴焊超硬材料(3)的工藝步驟如下a、將加工成型的牙齒體(2)裝夾在一臺專用夾具(4)上。b、然后將牙齒體逐漸加溫，使被噴焊工件的表面溫度達到1000℃至1100℃。c、再用火焰噴槍將超硬材料均勻地噴焊在鉆頭牙齒表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強化工藝，其特征是超硬材料中碳化鎢(WC)的百分比為70～90%，超硬材料層的厚度為0.8～1.5毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超硬材料，其特征是WC的最理想百分比為85%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強化工藝，其特征是噴焊超硬材料的熱源為氧乙炔或等離子焊或激光。
全文摘要
一種提高鉆頭壽命的強化工藝，適合于鋼齒鉆頭的制造。它的主要工藝路線為機加工→夾持鉆頭牙齒體→加溫→噴焊超硬材料碳化鎢(WC)。其特點是給鋼齒表面噴焊了一層超硬材料“外衣”，從而提高鋼齒的耐磨性。本發(fā)明工藝簡單，操作方便，為各類鋼齒鉆頭的強化加工提供了一種較理想的工藝。
文檔編號C23C4/10GK1034587SQ8710515
公開日1989年8月9日 申請日期1987年7月27日 優(yōu)先權(quán)日1987年7月27日
發(fā)明者孫泰林, 李學(xué)富 申請人:江漢石油管理局鉆頭廠, 江漢石油管理局鉆采設(shè)備研究所