[发明专利]一种金刚石复合片径向轴承的制备装置

说明书

本发明公开了一种金刚石复合片径向轴承的制备装置，包括工装和加热感应圈；工装包括圆筒体，圆筒体用于套设于安装有金刚石复合片的轴承内圈的内侧或轴承外圈的外侧，圆筒体上开设有工作窗口，以露出至少一个金刚石复合片；加热感应圈包括相对的两个工作平面，两个工作平面由线材盘绕形成，且二者间的间距大于轴承内圈或轴承外圈的壁厚，以插入金刚石复合片的内外两侧进行感应钎焊。采用上述制备装置，通过加热感应圈进行感应钎焊，能够有效地控制钎焊温度从而极大程度上减少了钎焊过程中金刚石的石墨化问题。加热感应圈设置工作平面并与工装的工作窗口配合对金刚石复合片进行局部加热，最大程度上优化了加工过程，使得钎焊的满焊率得到了保证。

技术领域

本发明涉及轴承生产技术领域，更具体地说，涉及一种金刚石复合片径向轴承的制备装置，还涉及一种为完成该装置的工装和感应圈的设计。

背景技术

机械传动中的径向轴承要求轴承材料的表面具有高硬度、高耐磨、低摩擦系数，同时要求轴承的材料基体是调质后的合金钢以保证整体组件有足够的强度和韧性。金刚石是理想的轴承材料(即具有极高的硬度、极低的摩擦系数和极高的导热率)。

近年来，由于人造聚晶金刚石的快速发展，金刚石复合片(PDC)获得了广泛的应用。PDC是利用高温(高于1350℃)高压(高于5.0GPa)并在催化剂(钴，镍等)下将微米金刚石粉压制在预成型并具有一定界面设计的硬质合金基座上。高温高压烧结后的聚晶金刚石具有很强的金刚石炭-炭键结合。压制后的PDC经过EDM放电线切割加工，磨削和抛光最终成型。所以，PDC片一般由两部分组成：上表面是金刚石层一般是1-2毫米厚；基座是硬质合金。为了减少界面的制备过程中产生的应力和增加结合强度，通常会在金刚石与硬质合金基座之间设计添加过渡层。PDC片的这种复合体是将工作面的聚晶金刚石与具有一定强度和韧性的硬质合金基座形成一体。由于金刚石和大多数金属不润湿，PDC复合片的硬质合金基座提供了与整体工件其它部位结合连接的可能。

随着石油天然气行业油井挖掘对井下工具的要求日益增加，井下轴承不仅能够提供力或者力矩的有效传递，同时还要增加使用寿命。因此，PDC径向轴承在PDC推力轴承的广泛使用下拥有巨大的市场。PDC径向轴承通常在轴承外圈的内壁或内圈的外壁上通过钎焊固定PDC复合片。PDC复合片的钎焊有很多种，通常用的大多是火焰钎焊。氧乙炔火焰钎焊由于工艺简单，适用性很强而用在很多行业，比如在生产制造PDC钻头，井下的PDC扩孔器等等。其次是真空钎焊和感应钎焊。

PDC复合片钎焊的关键指标是钎焊温度的控制(比如低于750℃，从而减小聚晶金刚石层的石墨化)和满焊率(从而提供足够的复合片和载体界面结合强度)。氧乙炔火焰钎焊很难控制温度，极易造成过热，而且在单个PDC的焊接上存在操作上的困难。另外，火焰和金刚石层的直接接触极易诱发复合片表层金刚石的石墨化。因为设计和结构上的特征，真空钎焊对于PDC径向轴承是不合适的。

综上所述，如何有效地解决PDC复合片钎焊操作困难、焊接效果较差等问题，是目前本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种金刚石复合片径向轴承的制备装置，该制备装置的结构设计可以有效地解决PDC复合片钎焊操作困难、焊接效果较差的问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种金刚石复合片径向轴承的制备装置，包括工装和加热感应圈；

所述工装包括圆筒体，所述圆筒体用于套设于安装有金刚石复合片的轴承内圈的内侧或轴承外圈的外侧，所述圆筒体上开设有工作窗口，以露出至少一个所述金刚石复合片；

所述加热感应圈包括相对的两个工作平面，两个所述工作平面由线材盘绕形成，且二者间的间距大于所述轴承内圈或所述轴承外圈的壁厚，以插入所述金刚石复合片的内外两侧进行感应钎焊。