堆焊焊條及其工藝流程的制作方法
【技術領域】
[0001]屬于新材料技術領域，具體涉及一種用于石油鉆探、修井工具(如磨鞋、銑鞋等)、打撈、開窗工具等項工作的堆焊材料及其工藝流程。
【背景技術】
[0002]國內YD型硬質合金堆焊焊條，用于石油鉆探，修井工具，打撈，開窗工具及地質、煤田勘探取芯、擴孔等項工作。經過多年的生產實踐，證明該項產品各種機械性能都能達到預期目標。但隨著近幾年來國外新品種出現在市場上，我國現有的品種，其主要加工方法，部分機械性能已落后于國外產品，經檢測試驗發現國外的硬質合金堆焊焊條的胎體抗拉強度大于450MPa，硬度HB150，國內的YD硬質合金堆焊焊條的胎體抗拉強度為300MPa左右，硬度HB130。
[0003]國外的堆焊焊條胎體金屬都是選用鎳鉻銀合金作胎體金屬。N1-Cr-Ag胎體金屬價格比較高，國外的硬質合金堆焊焊條價格為750?850元/公斤；
國內用的胎體金屬主要有Η 62、絲221等，它的機械性能偏低，其抗拉強度分別為300、350 (MPa)，而且它們的可堆性差，表面張力過小；國產YD硬質合金堆焊焊條價格為260?360元/公斤。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是:提供一種胎體抗拉強度大且造價低的高效堆焊焊條及其工藝流程。
[0005]本發明的技術解決方案是:它是由硬質合金顆粒和胎體合金制成，所述胎體合金按質量份計主要包括，銅48?52份、鋅28?32份、鎳13?15份、鋁3.5?4.5份和錳1.5 ?2.5 份。
[0006]所述硬質合金顆粒和胎體合金按質量份配比為1:0.8?1.2。
[0007]工藝步驟包括:
a、成型模具裝入預熱箱預熱到400°C?500°C，投入硬質合金顆粒和足夠達到起模為目的的硼砂；
b、投入胎體金屬，移入高溫真空箱里，恒溫1050°C?1100°C，保溫7?9分鐘；
c、移入低溫箱，恒溫至200°C?300°C；
d、成品。
[0008]本發明的技術效果是:胎體金屬的選用銅、鎳、鋅、鋁、錳等合金材料，具有胎體抗拉強度大且造價低的優點，由于采用真空方法加工，減少了硬質合金與胎體金屬的氧化，從而降低了胎體合金的熔點，減少了硬質合金堆焊焊條堆焊時的熔解時間，提高了生產效率。
【具體實施方式】
[0009]硬質合金顆粒的選用:按硬質合金顆粒大小、常用可分為三種:2?3mm、3?5mm和5?7_，也可按用戶實際要求選擇合適的顆粒大小。硬質合金材質可根據實際要求選擇，如:磨鞋用的硬質合金顆粒主要選用YG8或YG11C ;纟先鞋(具有切削性能)用的硬質合金顆粒主要選用YG11C加YT15 (它們之間的配比為6:1)。
[0010]胎體金屬的選用:銅、鎳、鋅、鋁、錳等合金材料(磨鞋，銑鞋胎體金屬選用是一樣的)，按質量份配比為:銅50份、鋅30份、鎳14份、鋁4份、錳2份。
[0011]硬質合金顆粒與胎體合金按質量份配比為1:1。
[0012]加工設備的選用:專用真空電加熱爐(溫度可分區)。
[0013]工藝流程:a、在預熱箱里裝入成型模具預熱(40(TC?50(TC);按比例投入硬質合金顆粒和少量硼砂(硼砂為起模方便，數量根據成型模具尺寸大小而定)；b、進入在高溫真空箱里(恒溫1050°C?1100°C)，按比例投入胎體金屬保溫8分鐘)；c、進入在低溫箱里(恒溫200°C?300°C) ;d、成型出產品，完成一個周期。
[0014]原始YD硬質合金堆焊焊條的加工方法類是于鑄造銅合金的方法，溫度控制靠目測與經驗，很難保證溫度控制，投料方式是一次投放，如果時間控制不好，很容易造成合金材料與硬質合金顆粒過燒減低強度(嚴重造成報廢)。
[0015]高效硬質合金堆焊焊條加工技術的原理主要是利用各種合金元素熔點溫度的不同，按不同溫度時間投料，在不同的時間段加入適當的脫氧劑；并采用專用電加熱真空爐加工，防止硬質合金顆粒氧化，以提高硬質合金堆焊焊條的流動性。
[0016]把做為胎體金屬的有色金屬銅、鎳、鋁、鋅、錳合金材料，按不同時間階段進行投料，通過對胎體金屬失效硬化處理，來提高胎體金屬的強度，韌性和耐磨性。
[0017]其中鎳元素主要起細化組織，提高合金的沖擊韌性和抗拉強度。錳元素是銅的強化元素含量< 2%(大于2會使合金性能變壞)，有脫氧作用，提高機械性與耐磨性。鋁、鋅元素提高合金的耐磨性、防腐性、強度、硬度和流動性，其中鋅元素具有脫氧作用。
[0018]選擇“銅鎳鋁”合金做為胎體金屬，這是經過分析，反復多次試驗確定的。由于考慮到焊條中的胎體金屬，在堆焊后，也就是堆焊層中的胎體金屬，它必須具備能牢固地把持住硬質合金顆粒，在復雜惡劣的工作條件下不脫落下來的性能，所以要求胎體金屬要有足夠的強度、較好流動性、高低溫力學性以及具有適當的熔點。
[0019]該產品主要是由粒狀燒結硬質合金與有彈性的胎體合金混合而成；燒結硬質合金顆粒主要為YG類硬質合金及一定比例的YT類硬質合金；其硬度為HRA89?91 ;胎體金屬為銅鎳鋁合金，抗拉強度大于450MPa。價格為380?450元/公斤。
[0020]當然，上述說明并非是對本發明的限制，本發明也并不限于上述舉例，本技術領域的普通技術人員，在本發明的實質范圍內，作出的變化、改型、添加或替換，都應屬于本發明本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1.硬質合金堆焊焊條，由硬質合金顆粒和胎體合金制成，其特征在于，所述胎體合金按質量份計主要包括，銅48?52份、鋅28?32份、鎳13?15份、鋁3.5?4.5份和錳1.5?2.5 份。2.如權利要求1所述的硬質合金堆焊焊條，其特征在于，所述硬質合金顆粒和胎體合金按質量份配比為1:0.8?1.2。3.—種如權利要求1所述的硬質合金堆焊焊條的工藝流程，其特征在于，工藝步驟包括: a、成型模具裝入預熱箱預熱到400°C?500°C，投入硬質合金顆粒和足夠達到起模為目的的硼砂； b、投入胎體金屬，移入高溫真空箱里，恒溫1050°C?1100°C，保溫7?9分鐘； c、移入低溫箱，恒溫至200°C?300°C； d、成品。
【專利摘要】堆焊焊條及其工藝流程，具體涉及一種用于石油鉆探、修井工具、打撈、開窗工具等項工作的堆焊材料。它由硬質合金顆粒和胎體合金制成，胎體合金按質量份計主要包括，銅48～52份、鋅28～32份、鎳13～15份、鋁3.5～4.5份和錳1.5～2.5份。工藝步驟：a、成型模具裝入預熱箱預熱，投入硬質合金顆粒；b、投入胎體金屬，移入高溫真空箱里；c、移入低溫箱；d、成品；胎體金屬的選用銅、鎳、鋅、鋁、錳等合金材料，具有胎體抗拉強度大且造價低的優點，由于采用真空方法加工，減少了硬質合金與胎體金屬的氧化，從而降低了胎體合金的熔點，減少了硬質合金堆焊焊條堆焊時的熔解時間，提高了生產效率。
【IPC分類】B23K35/30, B23K35/40
【公開號】CN105269173
【申請號】CN201410336666
【發明人】匡永剛
【申請人】匡永剛
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2014年7月16日