一種tc軸承及其生產方法
【專利摘要】本發明公開了一種TC軸承及其生產方法，TC軸承包括圓筒狀的本體和燒結在所述本體的內表面或者外表面的硬質合金耐磨層，所述硬質合金耐磨層是由包括硬質合金球粒、鑄造碳化鎢粉和銅基合金燒結而成的。通過配制鋼套、混料、填充、振動、爐內釬焊、粗車、粗磨、精車、精磨方法過程，可以制得所述的TC軸承。本發明的TC軸承使用硬質合金球粒替代硬質合金條，將耐磨層的覆蓋率提高到90%以上，極大地提高了產品的抗沖蝕性，降低了摩擦阻力，TC軸承的使用壽命可達350-450小時。
【專利說明】一種TC軸承及其生產方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于軸承【技術領域】，尤其涉及一種TC軸承及其生產方法。
【背景技術】
[0002]TC軸承，又叫硬質合金徑向軸承，是用于石油開采用的螺桿鉆具的主要配件。現有的TC軸承是由硬質合金條、鑄造碳化鎢粉和鋼體經過爐內釬焊燒結成型得到的，其硬質合金的覆蓋率只有55-65%，產品的抗沖蝕性差，摩擦阻力大，使用壽命短，目前國內的普通TC軸承使用壽命僅有150-200小時。
[0003]因此，開發出一種抗沖蝕性好、摩擦阻力小且使用壽命長的新型TC軸承就具有巨大的現實意義。
【發明內容】
[0004]針對上述技術問題，本發明要解決的第一個問題是提供一種硬質合金覆蓋率高，硬質合金耐磨層粘接度強，摩擦阻力小，抗沖蝕性好的TC軸承。
[0005]為解決上述技術問題，采用的技術方案是:
[0006]一種TC軸承，包括圓筒狀的本體和燒結在所述本體的內表面或者外表面的硬質合金耐磨層，所述硬質合金耐磨層是由包括硬質合金球粒、鑄造碳化鎢粉和銅基合金燒結而成的。
[0007]本發明要解決的第二個問題是提供所述TC軸承的生產方法，該生產方法包括如下步驟:
[0008](I)配制鋼套:將本體和胎體套在一起，形成鋼套，本體和胎體之間形成縫隙；將鋼套的下端用焊槍封牢，將位于鋼套內側的本體或胎體的上端用鋼蓋焊牢；
[0009](2)混料:將硬質合金球粒和鑄造碳化鎢粉放入滾筒內混合，得混合料；
[0010](3)填充:把步驟(2)所述的混合料加入到鋼套的縫隙中；
[0011](4)振動:將步驟(3)的鋼套放置在振動機上振動；
[0012](5)爐內釬焊:在鋼套的頂端放置銅基合金和硼砂，蓋上石墨蓋，將工件放入燒結爐內燒結；燒結結束后，出爐，風冷至常溫；
[0013](6)粗車，粗磨，精車，精磨:使軸承內外孔符合圖紙尺寸及光潔度要求。
[0014]進一步的，步驟(2)中，按重量百分比計，分別加入65-80%的硬質合金球粒和20-35%的鑄造碳化鎢粉，且二者的重量百分比之和為100%。
[0015]進一步的，所述硬質合金球粒為YG8球粒,粒徑為0.3-1.5mm。
[0016]進一步的，所述鑄造碳化鎢粉的粒徑為80-200目。
[0017]進一步的，步驟(5)中銅基合金的加入量為鑄造碳化鎢粉重量的1.3倍，硼砂的加入量為銅基合金重量的1_2%。
[0018]進一步的，步驟(5)中，將燒結爐內的溫度升至1050-1100°C，在此溫度下，將工件保溫2-3h。[0019]進一步的，所述銅基合金包括下述重量百分比的組分:Nil3_15%，Mnl5_18%，Znl5-18%，余量為 Cu。[0020]進一步的，步驟(2)中滾筒轉速為40-50rpm，填充系數≤0.5，混合時間24_36h。
[0021]進一步的，步驟(4)中振動機的頻率為20Hz，振動時間為20_40min。
[0022]本發明具有的優點和積極效果是:
[0023]1、本發明的TC軸承使用硬質合金球粒替代硬質合金條后，將硬質合金耐磨層的覆蓋率提高到90%以上，極大地提高了產品的抗沖蝕性，降低了摩擦阻力，TC軸承的使用壽命可達350-450小時。
[0024]2、本發明的TC軸承由于其硬質合金球粒表面包裹著鑄造碳化鎢粉以及銅基合金的混合物，在使用過程中，鑄造碳化鎢粉和銅基合金這種偏軟的混合物微粒首先被磨損，造成硬質合金球粒的表面相對暴露，這樣潤滑劑就可以均勻地吸附在硬質合金球粒間的間隙，從而降低了摩擦阻力。
[0025]3、燒結前鋼套的頂部填充有銅基合金，在燒結過程中，銅基合金熔化，滲透進鋼套的縫隙中，大大提高了銅基合金對硬質合金球粒的潤濕效果。這樣，鑄造碳化鎢粉與硬質合金球粒的結合力以及鑄造碳化鎢粉與基體的結合力可由普通TC軸承的200MPa提高到350MPa以上，從而使TC軸承的抗沖蝕性進一步提高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1是普通TC軸承生產方法的流程框圖。
[0027]圖2是本發明涉及的TC軸承生產方法的流程框圖。
[0028]圖3是TC軸承上動本體的結構示意圖。
[0029]圖4是TC軸承上動胎體的結構示意圖。
[0030]圖5是實施例1中步驟(5)所得工件的結構示意圖。
[0031]圖6是實施例1得到的成品TC軸承的結構示意圖。
[0032]圖7是TC軸承上靜套本體的結構示意圖。
[0033]圖8是TC軸承上靜套胎體的結構示意圖。
[0034]圖9是實施例2步驟(5)所得工件的結構示意圖。
[0035]圖10是實施例2得到的成品TC軸承的結構示意圖。
[0036]圖11是圖6硬質合金耐磨層的局部放大圖。
[0037]圖中:
[0038]1-上動本體；2_上動胎體；3_硬質合金球粒與鑄造碳化鶴粉的混合粉料；4_銅基合金；5_石墨蓋；6_硬質合金耐磨層；7_上靜套本體；8_上靜套胎體；61_硬質合金球粒；62-鑄造碳化鎢粉和銅基合金的混合物。
【具體實施方式】
[0039]為了更好的理解本發明，下面結合附圖以及具體實施例對本發明進行描述。
[0040]需要提前說明的是，本【具體實施方式】中涉及的硬質合金球粒為YG8球粒，為普通市售產品。鑄造碳化鎢粉、硼砂以及銅基合金均為普通市售產品，其中銅基合金為塊狀，包括下述重量百分比的組分:Nil3-15%，Mnl5-18%，Znl5_18%，余量為Cu。[0041]本發明所述的填充系數是指:向滾筒中加入混合料的體積占滾筒體積的比值。
[0042]本【具體實施方式】中涉及的設備的型號及名稱分別為:
[0043]CAK6360 數控車床；
[0044]M2120A 內圓磨床；
[0045]M131W 外圓磨床；
[0046]SYH-50 混料機；
[0047]YZS100-4 振動機。
[0048]實施例1
[0049]一種TC軸承，包括圓筒狀的上動本體I和燒結在所述上動本體I的外表面的硬質合金耐磨層6，所述硬質合金耐磨層6是由包括硬質合金球粒61、鑄造碳化鎢粉和銅基合金燒結而成的。如圖11所示，硬質合金球粒61的表面、相鄰硬質合金球粒61的四周均勻燒結有鑄造碳化鎢粉和銅基合金的混合物62。
[0050]其中，硬質合金球粒的粒徑為0.5mm,鑄造碳化鎢粉的粒徑為100目。
[0051]所述TC軸承的生產方法，該生產方法包括如下步驟:
[0052](I)配制鋼套:如圖3和圖4所示，將粗加工的42CrMo管材(上動本體I),及20#鋼管(上動胎體2),按圖紙要求加工到相應尺寸。上動本體I的外徑尺寸小于上動胎體2的內徑尺寸,上動胎體2和上動本體I的粘接面分別用酒精清潔后,把上動本體I套在上動胎體2內，形成鋼套，上動本體I和上動胎體2之間有縫隙。將鋼套的下端用焊槍封牢，位于鋼套內側的上動本體I的上端用鋼蓋焊牢，其目的是為了防止硬質合金球粒、鑄造碳化鎢粉及銅基合金熔化后泄出。
[0053](2)混料:將195kg的硬質合金球粒和105kg的鑄造碳化鶴粉放入混料機混合24h，得到均勻的混合料。其中，滾筒轉速40-55rpm，填充系數0.4。
[0054](3)填充:取2710g步驟(2)得到的混合料，放入鋼套的縫隙中。
[0055](4)振動:將步驟(3)的鋼套放在振動機上振動30min,設定振動機的振動頻率為20Hz，振動的同時用鋼管均勻敲打鋼套的外壁，保證混合料在縫隙中均勻填實。
[0056](5)爐內釬焊:將1230g銅基合金4放到鋼套的頂端，再在銅基合金4的頂端放上硼砂12.3g (占銅基合金重量的1%)，蓋好石墨蓋5，得到制備好的工件，如圖5所示。用工作車將工件直接放入燒結爐，待溫度穩定至1100°C時，保溫2h。出爐，風冷到常溫狀態。因為生產過程為連續生產，所以加入工件時的爐內溫度一般低于1100°C，只要保證升溫到1100°C時保溫2h即可，注意升溫速率不大于500°C /h。
[0057](6)粗車:根據圖紙要求用數控車床對已燒結好的工件進行粗車，車去上動胎體2及兩端焊口，使硬質合金耐磨層6基本露出。
[0058](7)粗磨:用內圓磨床和外圓磨床對工件內外孔進行粗磨，使得上動本體I的內、外孔符合圖紙尺寸及光潔度要求。
[0059](8)精車，精磨:用數控車床對工件進行精車、精磨，使得所有幾何尺寸都達到圖紙要求，即得成品，如圖6所示。對按此方法制備的TC軸承進行測試，測試的性能參數如下表所示:
[0060]
【權利要求】
1.一種TC軸承，其特征在于:包括圓筒狀的本體和燒結在所述本體的內表面或者外表面的硬質合金耐磨層，所述硬質合金耐磨層是由包括硬質合金球粒、鑄造碳化鎢粉和銅基合金燒結而成的。
2.權利要求1所述的TC軸承的生產方法，其特征在于，該生產方法包括如下步驟: (O配制鋼套:將本體和胎體套在一起，形成鋼套，本體和胎體之間形成縫隙；將鋼套的下端用焊槍封牢，將位于鋼套內側的本體或胎體的上端用鋼蓋焊牢； (2)混料:將硬質合金球粒和鑄造碳化鎢粉放入滾筒內混合，得混合料； (3)填充:把步驟(2)所述的混合料加入到鋼套的縫隙中； (4)振動:將步驟(3)的鋼套放置在振動機上振動； (5)爐內釬焊:在鋼套的頂端放置銅基合金和硼砂，蓋上石墨蓋，將工件放入燒結爐內燒結；燒結結束后，出爐，風冷至常溫； (6)粗車，粗磨，精車，精磨:使軸承內外孔符合圖紙尺寸及光潔度要求。
3.根據權利要求2所述的TC軸承的生產方法，其特征在于:步驟(2)中，按重量百分比計，分別加入65-80%的硬質合金球粒和20-35%的鑄造碳化鎢粉，且二者的重量百分比之和為 100%。
4.根據權利要求2或3所述的TC軸承的生產方法，其特征在于:所述硬質合金球粒為YG8球粒，粒徑為0.3-1.5mm。
5.根據權利要求2或3所述的TC軸承的生產方法，其特征在于:所述鑄造碳化鎢粉的粒徑為80-200目。
6.根據權利要求2所述的TC軸承的生產方法，其特征在于:步驟(5)中銅基合金的加入量為鑄造碳化鎢粉重量的1.3倍，硼砂的加入量為銅基合金重量的1_2%。
7.根據權利要求2或3所述的TC軸承的生產方法，其特征在于:步驟(5)中，將燒結爐內的溫度升至1050-1100°C，在此溫度下，將工件保溫2-3h。
8.根據權利要求2所述的TC軸承的生產方法，其特征在于:所述銅基合金包括下述重量百分比的組分:Nil3-15%，Mnl5-18%, Znl5_18%，余量為 Cu。
9.根據權利要求2所述的TC軸承的生產方法，其特征在于:步驟(2)中滾筒轉速為40-50rpm，填充系數≤0.5，混合時間24_36h。
10.根據權利要求2所述的TC軸承的生產方法，其特征在于:步驟(4)中振動機的頻率為20Hz，振動時間為20-40min。
【文檔編號】B23P15/00GK103711795SQ201310639226
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年11月30日 優先權日:2013年11月30日
【發明者】楊可成, 李增祿, 郭建齊 申請人:天津市潤博凱特石油機械制造有限公司