[发明专利]一种整体式硬质合金脉冲喷嘴及其生产工艺

说明书

本发明公开了一种整体式硬质合金脉冲喷嘴及其生产工艺，该脉冲喷嘴的结构包括脉冲喷嘴主体，所述脉冲喷嘴主体为圆柱体结构，脉冲喷嘴主体内设有锥形体的内谐振腔，内谐振腔的上方设有喷嘴出口，内谐振腔的下方设有导流通道，内谐振腔与喷嘴出口、导流通道形成两头大中间小的中空腔体，内谐振腔与喷嘴出口相接处设有上撞面，内谐振腔与导流通道相接处设有下撞面，生产工艺包括配料、压制成型、一次烧结、粗磨、清洗、真空烘干、拼接烧结和精磨加工的步骤。本发明生产出的脉冲喷嘴耐磨性好、耐腐蚀性强、工作寿命高，生产工艺简单，能实现批量化生产。

技术领域

本发明涉及硬质合金生产及深度加工领域，特别是一种整体式硬质合金脉冲喷嘴及其生产工艺。

背景技术

我国研究脉冲喷嘴已经20多年的历史，一般来说，脉冲喷嘴广泛应用于油气田钻井的牙轮钻和金刚石钻上，在钻井的过程中间断喷射洗井液，工作环境恶劣，连续工作时间长，因此，对喷嘴的结构设计要求很高。

硬质合金喷嘴装配到油气田钻井用钻头上，一定压力下钻井液通过喷嘴内孔流出，该喷嘴主要起以下五个作用：(1)冷却钻头和钻具；(2)携带岩石碎屑，清洁和净化井底；(3)清洁钻头牙轮，保证其正常切削效率；(4)保持和扩大待钻岩石裂缝；(5)提高钻井液压力，增强对岩石的冲击力。

但目前，大部分油田普遍采用分体式脉冲喷嘴，该类型的脉冲喷嘴生产相对简单，产品的耐磨性、耐腐蚀性差，使用寿命短，而且，由于该类型的喷嘴均采用焊接工艺连接，喷嘴的强度低。

专利申请号：CN201320056549.3公开了一种分体式脉冲喷嘴，该脉冲喷嘴由脉冲体和导流体组成，组合结构形式为装配组合或焊接式组合，组成一体的脉冲喷嘴，按其结构功能分为导流通道，脉冲腔、喷嘴出口，其导流通道入口有两种结构，锥形结构和曲线形结构，包括椭圆形、圆弧形、双圆弧形、流线形、等变速形曲线，其脉冲腔由上撞面和下撞面及腔壁组成。该发明 采用硬质合金与钢件两部分组装的方式，存在钢件部分不耐磨，焊接式组合导致分体式脉冲喷嘴在井下喷嘴工作时，容易出现结构不牢固造成两部分分裂脱落的事故。

发明内容

基于此，针对上述问题，有必要提出一种整体式硬质合金脉冲喷嘴及其生产工艺，该工艺方法通过两种不同材质的拼接烧结，得到两头大中间小的中空内腔，生产出的整体式硬质合金脉冲喷嘴，其耐磨性高，耐腐蚀性强，工作的寿命大大提高。

本发明的技术方案是：一种整体式硬质合金脉冲喷嘴，包括脉冲喷嘴主体，所述脉冲喷嘴主体为圆柱体结构，脉冲喷嘴主体内设有锥形体的内谐振腔，内谐振腔的上方设有喷嘴出口，内谐振腔的下方设有导流通道，内谐振腔与喷嘴出口、导流通道形成两头大中间小的中空腔体，内谐振腔与喷嘴出口相接处设有上撞面，内谐振腔与导流通道相接处设有下撞面。

脉冲喷嘴的外观形状、内部腔体结构相对复杂，传统硬质合金生产工艺无法生产整体式硬质合金脉冲喷嘴。本发明中首先要确定好整体硬质合金脉冲喷嘴的外形结构和内部结构，再将整体的硬质合金脉冲喷嘴分成毛坯A和毛坯B，通过二次烧结将他们复合成一个结构完整、功能更强的整体，比传统分体式脉冲喷嘴的强度高。

优选地，上撞面与内谐振腔腔壁的夹角α为60°，使得上撞面形成倒锥形结构。

优选地，下撞面与内谐振腔腔壁的夹角β为120°，使得下撞面形成倒锥形结构。

一种整体式硬质合金脉冲喷嘴的生产工艺，包括以下步骤：

a、配料：分别调配毛坯A和毛坯B中的混合料；

b、压制成型：按收缩系数1.22～1.25设计出毛坯A和毛坯B的模具，生产出毛坯A和毛坯B；

c、一次烧结：将毛坯A和毛坯B放入温度范围为1400℃～1420℃的烧结炉中烧结成型，并保温1h；