[發(fā)明專(zhuān)利]一種高耐磨性TC軸承及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711354556.0
• 申請(qǐng)日: 2017-12-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108103379B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王晉春;張烈華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中石化江鉆石油機(jī)械有限公司;中石化石油機(jī)械股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C22C29/08
• 分類(lèi)號(hào): C22C29/08;E21B4/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專(zhuān)利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平

本發(fā)明涉及一種高耐磨性TC軸承及其制備方法，所述TC軸承由上TC動(dòng)套、上TC靜套、下TC動(dòng)套和下TC靜套4件軸承組成，每件軸承包括圓筒狀的42CrMo基體，在圓筒狀的基體內(nèi)表面或外表面有一層表面硬化層，所述表面硬化層以單層等間距均勻排布的圓片狀的硬質(zhì)合金塊為骨架、胎體粉為粘結(jié)相、硬質(zhì)合金球粒為胎體粉強(qiáng)化相，經(jīng)燒結(jié)得到。本發(fā)明提供的高耐磨性TC軸承表面包覆一層表面硬化層，該表面硬化層與TC軸承基體結(jié)合牢固，并且耐磨性好(按B611?85標(biāo)準(zhǔn)：轉(zhuǎn)速100rpm，砂漿比4：1，轉(zhuǎn)數(shù)50轉(zhuǎn)條件下磨損量?jī)H為0.90g)，試制的TC軸承產(chǎn)品使用壽命長(zhǎng)，在焦頁(yè)184井一次下井使用136小時(shí)，使用正常，仍可二次下井使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石油鉆探動(dòng)力鉆具領(lǐng)域，具體涉及一種用于螺桿鉆具的高耐磨性TC軸承及其制備方法。

背景技術(shù)

TC軸承是螺桿鉆具關(guān)鍵零部件之一，主要起扶正傳動(dòng)軸作用，故又稱(chēng)徑向扶正軸承。TC軸承主要由動(dòng)套與靜套組成，動(dòng)套固定在傳動(dòng)軸上，靜套則與傳動(dòng)軸殼體連接，動(dòng)套與靜套形成一定的間隙，便于泥漿通過(guò)，進(jìn)行冷卻與潤(rùn)滑。TC軸承工作時(shí)，主要承受泥漿流體的沖刷、泥漿砂粒的磨粒磨損以及施加側(cè)向載荷的作用，因此，TC主要失效狀態(tài)有兩種：其一，磨損和胎體粘結(jié)相沖蝕；其二，因側(cè)向載荷作用使動(dòng)套和靜套接觸面承受熱疲勞而導(dǎo)致合金塊的龜裂和脫落。

目前常用的TC軸承為燒結(jié)的條塊式TC軸承，這類(lèi)TC軸承的合金塊為長(zhǎng)條矩形，燒結(jié)時(shí)，合金塊尖角處易因熱應(yīng)力集中而產(chǎn)生裂紋，產(chǎn)生質(zhì)量隱患。同時(shí)，由于合金塊長(zhǎng)寬比大（長(zhǎng)寬比：約4：1），合金塊受到應(yīng)力作用更容易斷裂。另外，這類(lèi)TC軸承的胎體粘結(jié)相往往采用幾何鑄造碳化鎢+銅合金，胎體粘結(jié)相整體硬度低、耐磨性差，防沖蝕性不良，在高應(yīng)力狀態(tài)或工況復(fù)雜的條件下難以滿(mǎn)足使用要求，經(jīng)常出現(xiàn)胎體超前磨損和沖蝕現(xiàn)象，進(jìn)而惡化周?chē)辖饓K的環(huán)境，加快合金塊的失效。國(guó)內(nèi)外很多專(zhuān)家對(duì)TC軸承進(jìn)行了深入研究，希望改善TC軸承的性能。董太尚等人在發(fā)明專(zhuān)利CN103388145A中介紹了一種在堆焊硬面層中添加金剛石粉末的TC軸承及制造方法，但金剛石粉末與硬面層相容性不佳，造成金剛石容易脫落。因此，開(kāi)發(fā)一種耐磨性?xún)?yōu)良、防沖蝕性好、使用壽命長(zhǎng)的TC軸承具有重大現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種高耐磨性TC軸承及其制備方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

提供一種高耐磨性TC軸承，所述TC軸承由上TC動(dòng)套、上TC靜套、下TC動(dòng)套和下TC靜套4件軸承組成，其特征在于：每件軸承包括圓筒狀的42CrMo基體，在圓筒狀的基體內(nèi)表面或外表面（靜套為內(nèi)表面，動(dòng)套為外表面）有一層表面硬化層，所述表面硬化層以單層等間距均勻排布的圓片狀的硬質(zhì)合金塊為骨架、胎體粉為粘結(jié)相、硬質(zhì)合金球粒為胎體粉強(qiáng)化相，經(jīng)燒結(jié)得到。

優(yōu)選的是，所述表面硬化層厚度為3.5~5.5mm。

按上述方案，所述圓片狀的硬質(zhì)合金塊直徑為3~8mm，高度為3~5mm，圓片狀的硬質(zhì)合金塊在圓筒狀的基體表面的覆蓋率為55~65%，硬質(zhì)合金塊中鈷含量4~8%，碳化鎢含量92~96%。

按上述方案，所述硬質(zhì)合金球粒粒徑為0.75~1.0mm，硬質(zhì)合金球粒中鈷含量4~6%，碳化鎢含量94~96%。

按上述方案，所述硬質(zhì)合金球粒與胎體粉質(zhì)量比為0.4~1：1。

按上述方案，所述胎體粉由球形燒結(jié)碳化鎢和球形鑄造碳化鎢組成，其中球形燒結(jié)碳化鎢粒度為60~100目，球形鑄造碳化鎢粒度為80~200目，所述球形燒結(jié)碳化鎢與球形鑄造碳化鎢質(zhì)量比為2：8~8：2。

按上述方案，所述燒結(jié)工藝條件為：于1100~1200℃燒結(jié)2~3小時(shí)。