[發明專利]復合材料棒的制備

有效

• 申請號: 201680078240.0
• 申請日: 2016-11-09
• 公開（公告）號: CN108883505B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 馬克·拉塞爾
• 申請（專利權）人: 切割和耐磨損發展有限公司
• 主分類號: B23K35/02
• 分類號: B23K35/02;B23K35/30;C23C28/04;B23K26/364;B23K35/40
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 劉明海;胡彬

制備復合材料棒。本發明涉及一種由釬焊材料和包含金屬陶瓷的片材制造復合材料棒的方法。所述方法包括對片材的表面進行刻痕以產生至少一條局部應力線和隨后使片材沿局部應力線斷裂，從而產生多個金屬陶瓷塊。可以將金屬陶瓷塊與釬焊材料結合以制造復合材料棒。在特定實施方案中，片材可以是使用的金屬陶瓷切割刀片。

技術領域

本發明涉及用于工具硬面的復合材料棒，所述工具包括但不限于用于油氣鉆探工業的井下工具。

背景技術

通過在工具表面上施加硬涂層將工具硬面處理是眾所周知的，所述工具預計將承受諸如地質構造之類的磨蝕表面或切割諸如金屬之類的硬質材料。這提高了工具的使用壽命。用于硬面化的涂層通常包括諸如碳化鎢(WC)、碳化鈦(TiC)或多晶金剛石(PCD)的硬金屬陶瓷材料塊體和潤濕硬質材料和待硬面化的表面的釬焊材料，由此將硬質材料附著在表面上。

一種特別節約成本的硬面化方法涉及使用具有嵌入釬焊材料基質內的金屬陶瓷塊的復合材料棒。這種復合材料棒可放置在待硬面化的表面上方并加熱至釬焊材料的熔化溫度以上(例如使用氧乙炔焊炬)，以使得釬焊材料和金屬陶瓷塊在釬焊材料再固化之前流動到表面上。

期望的是將硬質材料塊規律地確定尺寸。對于某些應用，也希望它們具有鋒利的邊緣，因此硬面化處理具有磨蝕性質。例如，這可能對于在井下應用中切割井眼的金屬套管的銑削工具有用。對于其他應用來說，塊體可以形狀更圓且更小，以使得硬面化的表面簡單更耐磨。耐磨表面用于井下鉆探設備和農業設備，如犁剪(plough shears)，即與地質構造結合的部件。

具有預成型的四面體碳化鎢塊的復合材料棒可從CuttingWear ResistantDevelopments Ltd以商品名Sharkstooth獲得。然而，對預成型的WC塊的要求使得這些棒生產相對昂貴。復合材料棒也使用從廢棄機加工刀頭等中取出的碳化鎢塊制造。這些塊體是通過在機械破碎機中壓碎刀頭，然后篩分其產物以獲得大致相同尺寸的部分來實現的。然而，這一過程導致原料產品浪費約70％，因為許多被粉碎成不能使用的小碎片。

本發明試圖至少部分地減輕現有技術的問題。

發明內容

根據本發明，提供了一種由釬焊材料和包含金屬陶瓷的片材制造復合材料棒的方法，所述方法包括：

對金屬陶瓷片的表面進行刻痕以產生至少一條局部應力線；

使片材沿局部應力線斷裂，從而產生多個金屬陶瓷塊；和

將金屬陶瓷塊與釬焊材料結合以制造復合材料棒。該方面提供了一種方便的方法，用于將金屬陶瓷片破碎成預定尺寸和形狀的塊體，該方法浪費很少。

另一方面，本發明提供了一種使用包含金屬陶瓷的片材將待硬面化的表面硬面化的方法，所述方法包括：

對片材的表面進行刻痕以產生至少一條局部應力線；使片材沿局部應力線斷裂，從而產生多個金屬陶瓷塊；和

將金屬陶瓷塊釬焊到待硬面化的表面上。可選地，在將金屬陶瓷塊釬焊到待硬面化的表面之前，可將金屬陶瓷塊點焊到待硬面化的表面上。

在一個實施方案中，對表面進行刻痕的行為導致片材的至少一部分開裂并最終斷裂而不施加進一步的外力。該實施方案提供了金屬陶瓷片快速破裂成金屬陶瓷塊。

在一些實施方案中，通過施加外力使片材的至少一部分沿著局部應力線斷裂。對片材進行刻痕并隨后施加外力可有助于片材的可預見的斷裂。可選地，外力包括機械破碎機或壓力機的作用。機械破碎機或壓力機可以是具有附接到其上的鑿子的液壓壓力機或氣動壓力機。這允許壓力機沿著希望斷裂切割刀片(cutting tips)的軸施加力。通過在部件上提供所述局部應力線，即使它不直接由此斷裂，一旦施加相對較小的力，片材不僅斷裂而且沿著局部應力線斷開。因此，需要很小的力，從而節省了操作破碎機所使用的能量，并且沿著除局部應力線之外的線發生的片材斷裂更少，由此減少了原材料的浪費。