[发明专利]一种螺杆钻具硬表面加工方法及实现该方法的装置

说明书

技术领域

本发明涉及硬质合金材料制造技术领域，更具体地，涉及一种大量、小尺寸硬质合金粘结的方法及实现该方法的装置。

背景技术

开采钻具或螺杆钻具是一种以钻井液为动力，把液体压力能转为机械能的容积式井下动力钻具，在钻探领域发挥重要作用。

扶正器与TC轴承（径向轴承）是钻具的重要部件，例如TC轴承，其在螺杆钻具中承受钻头及万向轴转动所产生的侧向力，TC径向轴承是影响钻杆钻具的使用寿命的关键部件。

扶正器与TC轴承表面需要焊接或烧结数量很多的硬质合金条（硬质合金块），以提高TC轴承的耐磨性。国外的加工方法是，采用点焊的方法将硬质合金条或块固定在工件金属表面，然后采用喷焊低熔点的打底涂料，最后堆焊硬面材料，经磨加工成为成品。此种加工方法与工艺国内还没有应用，国内是采用在扶正器的耐磨带上打孔，将硬质合金保径齿镶嵌在孔内，在扶正器的边缘堆焊耐磨材料。

在生产TC轴承及扶正器耐磨加硬带时，每个TC轴承及扶正器需要粘结成百上千硬质合金条（一般至少1000-2000合金块），而一些矿山机械、工程机械使用的耐磨板、耐磨带也是需要焊接数量很多的硬质合金条。这些工作，国内都是由人工一次一块地将硬质合金条与块摆放在金属表面，用502等快干胶粘结，生产效率低，尺寸精度不能保证，生产成本高；国外有采用橡胶板上打孔，人工将硬质合金条与块摆放在孔内，然后再点焊的方法，但是同样存在人工摆放费时费力、生产效率低的技术缺陷。

将大量、小尺寸硬质合金条（块）粘结在工具表面，而且有一定尺寸、形状和角度要求，人工操作费时费力，据统计，手工粘结的方式，一个员工一整天只能粘结3～5个较大TC轴承（螺杆钻具中的径向轴承），人工操作繁琐，精度低，效率低，成本高，如何将粘结操作形成系统化，从而节省成本，提高精度和效率，是本领域目前亟待解决的问题。

TC轴承和扶正器的加硬面是由硬质合金条构成，硬质合金条之间的缝隙是由铸造WC颗粒以及镍铜焊料组成。镍铜焊料是粘结剂，但镍铜焊料硬度很低，不耐泥浆及钻井液冲蚀与冲刷。长方形的硬质合金条经过钎焊焊缝为直线形状或斜线形状，TC轴承在钻井时要承受钻井液与泥浆的冲蚀与冲刷，呈直线与斜线TC轴承钎焊焊缝很容易被冲蚀和冲刷，从而降低了TC轴承的寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有TC轴承与扶正器钎焊的焊缝为直线型，耐钻井液与泥浆冲蚀与冲刷差，本发明将焊缝改为曲线形，将钻井液与泥浆的冲蚀及冲刷分解到硬质合金块来承担，提高TC轴承与扶正器的耐磨性。同时针对TC轴承硬表面硬质合金条粘结时效率低、成本高、精度不能保证的缺陷，提供一种适用于硬质合金硬面加工中硬质合金条的粘结方法，该方法简单、高效，有效解决需由人工摆放和粘贴硬质合金条以完成硬质合金硬面加工的技术缺陷，所述硬质合金条不为方形，所形成的硬质合金条与硬质合金条之间的焊缝更加耐冲刷。

本发明目的通过以下技术方案予以实现的：

提供一种螺杆钻具硬表面加工方法，包括如下步骤：

S1.将若干个硬质合金条均匀排列；

S2.用胶带有胶液层的一面粘结硬质合金条，使硬质合金条与胶带粘结牢固，形成包括有若干个硬质合金条的硬质合金条粘板；

S3.将硬质合金条固定于扶正器的耐磨带上或TC轴承的钢表面；

S4.经喷焊、堆焊、磨削加工成品；

其中，所述硬质合金条的形状不包括方形。

本发明采用不为方形的硬质合金条，用胶带粘结硬质合金条，硬质合金条与硬质合金条之间的焊缝是不规则的曲线形状，以线性的方式对TC轴承或扶正器表面进行冲刷的泥浆和钻井液冲刷到为曲线的焊缝上后，因焊缝不为直线，泥浆和钻井液冲蚀的大部分力将分解到硬质合金块上面，由于硬质合金块硬度高，致密性好，极耐冲蚀和磨损，这样也就提高了TC轴承或扶正器的耐磨性。

硬质合金条的形状可以是：圆形、六边形、菱形、八边形等形状，也可以根据TC轴承的不同半径曲率，硬质合金条制成弧形，和TC轴承弧形相匹配。

优选地，S2步骤所述使硬质合金条与胶带粘结牢固是通过轻轻按压合金条，使硬质合金条与胶带粘结牢固。

优选地，S2步骤还包括将多余胶带修整的操作。

优选地，所述胶带为打孔的单面胶带，胶带有胶液层的一面粘结硬质合金条；通过点焊的方法将S3步骤所述硬质合金条固定于扶正器的耐磨带上或TC轴承的钢表面。

更为优选地，所述胶带为双面胶，通过胶带有胶液层的另一面将S3步骤所述硬质合金条粘贴固定于扶正器的耐磨带上或TC轴承的钢表面。