一種帶有硬質合金及聚晶金剛石耐磨層的滑動軸承的制作方法

本發明涉及一種滑動軸承，尤其是一種適用于渦輪或螺桿鉆具的帶有硬質合金及聚晶金剛石耐磨層的滑動軸承，屬于鉆井設備技術領域。

背景技術：

渦輪鉆具和螺桿鉆具是兩種常見的石油天然氣與地質鉆探用井下動力鉆具，其作用是將鉆井液的液體壓力能量轉變為機械能量，驅動鉆頭轉動以破碎井底巖石。徑向扶正軸承是渦輪鉆具和螺桿鉆具中的重要部件，也是易損部件，渦輪鉆具和螺桿鉆具維修工作的主要內容之一是更換徑向扶正軸承。目前，井下動力鉆具的徑向扶正滑動軸承(又稱TC軸承)，其靜環和動環工作面耐磨材料為硬質合金，盡管硬質合金的硬度很高(HRA89～92),但因鉆井液中含大量的固相顆粒(如鐵礦粉、石英砂等)，這些微顆粒通過TC軸承時會對TC軸承靜環和動環摩擦工作面造成嚴重的磨粒磨損，致使TC軸承的工作壽命只有150～200h(鉆井液固相含量越高，軸承壽命越短)，不能滿足實際工作需要(人們希望TC軸承的壽命能與動力鉆具定轉子、殼體及主軸的壽命同步，能達到300～600h以上，從而延長鉆具的維修周期，提高鉆井工作效率。

技術實現要素：

本發明提供一種帶有硬質合金及聚晶金剛石耐磨層的滑動軸承，旨在延長渦輪鉆具或螺桿鉆具中徑向扶正軸承的工作壽命、提高工作效率、降低鉆井成本。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種帶有硬質合金及聚晶金剛石耐磨層的滑動軸承，包括靜環和動環，所述靜環套裝于所述動環的外部，在所述靜環的內表面上設置靜環硬質合金耐磨層和靜環聚晶金剛石耐磨層，在所述動環的外表面設置動環硬質合金耐磨層和動環聚晶金剛石耐磨層，所述靜環硬質合金耐磨層與動環硬質合金耐磨層配合形成一對摩擦副，靜環聚晶金剛石耐磨層與動環聚晶金剛石耐磨層配合形成另一對摩擦副。

上述帶有硬質合金及聚晶金剛石耐磨層的滑動軸承，所述靜環的內表面與靜環硬質合金耐磨層、靜環聚晶金剛石耐磨層通過靜環粘結劑層相連接；所述動環的外表面與動環硬質合金耐磨層、動環聚晶金剛石耐磨層通過動環粘結劑層相連接。

上述帶有硬質合金及聚晶金剛石耐磨層的滑動軸承，所述靜環粘結劑層、動環粘結劑層均為鑄造碳化鎢與銅錳鎳合金加熱融化形成的粘結劑層。

上述帶有硬質合金及聚晶金剛石耐磨層的滑動軸承，所述靜環硬質合金耐磨層、動環硬質合金耐磨層均為鑲嵌在粘結劑層上的硬質合金塊，所述硬質合金塊呈網格狀矩陣排列，其表面積的總和為所述靜環內表面面積的10％～50％；所述靜環聚晶金剛石耐磨層、動環聚晶金剛石耐磨層均為鑲嵌在粘結劑層上的聚晶金剛石塊，所述聚晶金剛石塊呈網格狀矩陣排列，其表面積的總和為所述靜環的內表面面積的10％～80％。

上述帶有硬質合金及聚晶金剛石耐磨層的滑動軸承，為匹配螺桿鉆具的徑向扶正滑動軸承，其靜環硬質合金耐磨層、動環硬質合金耐磨層均為鑲嵌在粘結劑層上的矩形硬質合金塊，所述靜環聚晶金剛石耐磨層、動環聚晶金剛石耐磨層均為鑲嵌在粘結劑層上的矩形聚晶金剛石塊。

上述帶有硬質合金及聚晶金剛石耐磨層的滑動軸承，為匹配螺桿鉆具的徑向扶正滑動軸承，其靜環硬質合金耐磨層、動環硬質合金耐磨層均為鑲嵌在結劑層上的矩形硬質合金塊，所述靜環聚晶金剛石耐磨層、動環聚晶金剛石耐磨層均為鑲嵌在結劑層上的三角形聚晶金剛石塊。

上述帶有硬質合金及聚晶金剛石耐磨層的滑動軸承，為匹配渦輪鉆具的徑向扶正滑動軸承，其靜環硬質合金耐磨層、動環硬質合金耐磨層均為鑲嵌在結劑層上的三角形硬質合金塊，所述靜環聚晶金剛石耐磨層、動環聚晶金剛石耐磨層均為鑲嵌在結劑層上的三角形聚晶金剛石塊。

上述帶有硬質合金及聚晶金剛石耐磨層的滑動軸承，為匹配渦輪鉆具的徑向扶正滑動軸承，其靜環硬質合金耐磨層、動環硬質合金耐磨層均為鑲嵌在結劑層上的三角形硬質合金塊，所述靜環聚晶金剛石耐磨層、動環聚晶金剛石耐磨層均為鑲嵌在結劑層上的矩形聚晶金剛石塊。

本發明在采用上述技術方案后，具有如下技術進步的效果：

本發明通過在靜環內表面上設置靜環硬質合金耐磨層和靜環聚晶金剛石耐磨層，在動環外表面上設置動環硬質合金耐磨層和動環聚晶金剛石耐磨層，靜環內表面上的靜環硬質合金耐磨層與動環外表面上的動環硬質合金耐磨層工作時相互接觸，形成一對摩擦副；靜環內表面上的靜環聚晶金剛石耐磨層與動環外表面上的動環聚晶金剛石耐磨層工作時相互接觸，形成另一對摩擦副。由于本發明在一套徑向扶正滑動軸承中設置了兩對摩擦副，使得徑向扶正滑動軸承具有極強的耐磨性，從而超長了其使用壽命。

附圖說明

圖1是匹配螺桿鉆具的徑向扶正滑動軸承的剖面結構示意圖；

圖2是匹配螺桿鉆具的徑向扶正滑動軸承的靜環剖面結構示意圖；

圖3是匹配螺桿鉆具的徑向扶正滑動軸承的動環剖面結構示意圖；

圖4是匹配螺桿鉆具的徑向扶正滑動軸承的耐磨層結構第一實施例示意圖；

圖5是匹配螺桿鉆具的徑向扶正滑動軸承的耐磨層結構第二實施例示意圖；

圖6是匹配渦輪鉆具的徑向扶正滑動軸承的剖面結構示意圖；

圖7是匹配渦輪鉆具的徑向扶正滑動軸承的靜環剖面結構示意圖；

圖8是匹配渦輪鉆具的徑向扶正滑動軸承的動環剖面結構示意圖；

圖9是匹配渦輪鉆具的徑向扶正滑動軸承的耐磨層結構第三實施例示意圖；

圖10是匹配渦輪鉆具的徑向扶正滑動軸承的耐磨層結構第四實施例示意圖。

圖中各標號表示為：1、靜環，1-1、靜環硬質合金耐磨層，1-2、靜環聚晶金剛石耐磨層，1-3、靜環粘結劑層，2、動環，2-1、動環硬質合金耐磨層，2-2、動環聚晶金剛石耐磨層，2-3、動環粘結劑層；

Y、硬質合金塊，Y1、矩形硬質合金塊，Y2、三角形硬質合金塊；

J、聚晶金剛石塊，J1、矩形聚晶金剛石塊，J2、三角形聚晶金剛石塊。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明做進一步詳細說明：

參看圖1、圖2、圖3、圖6、圖7、圖8，一種帶有硬質合金及聚晶金剛石耐磨層的滑動軸承，包括靜環1和動環2，所述靜環1套裝于所述動環2的外部；在所述靜環1的內表面上設置靜環硬質合金耐磨層1-1和靜環聚晶金剛石耐磨層1-2，靜環1的內表面通過由鑄造碳化鎢與銅錳鎳合金加熱融化形成的靜環粘結劑層1-3與靜環硬質合金耐磨層1-1、靜環聚晶金剛石耐磨層1-2相連接；在所述動環2的外表面設置動環硬質合金耐磨層2-1和動環聚晶金剛石耐磨層2-2，動環2的外表面通過由鑄造碳化鎢與銅錳鎳合金加熱融化形成的動環粘結劑層2-3與動環硬質合金耐磨層2-1、動環聚晶金剛石耐磨層2-2相連接；所述靜環硬質合金耐磨層1-1與動環硬質合金耐磨層2-1配合形成一對摩擦副，靜環聚晶金剛石耐磨層1-2與動環聚晶金剛石耐磨層2-2配合形成另一對摩擦副。

參看圖1、圖2、圖3、圖6、圖7、圖8，本發明所述的帶有硬質合金及聚晶金剛石耐磨層的滑動軸承，所述靜環硬質合金耐磨層1-1、動環硬質合金耐磨層1-2均為鑲嵌在粘結劑層上的硬質合金塊Y，所述硬質合金塊Y呈網格狀矩陣排列，其表面積的總和為所述靜環內表面面積的10％～50％；所述靜環聚晶金剛石耐磨層2-1、動環聚晶金剛石耐磨層2-2均為鑲嵌在粘結劑層上的聚晶金剛石塊J，所述聚晶金剛石塊J呈網格狀矩陣排列，其表面積的總和為所述靜環的內表面面積的10％～80％。

參看圖1、圖2、圖3、圖4，本發明的第一實施例為匹配螺桿鉆具的徑向扶正滑動軸承，其靜環硬質合金耐磨層1-1、動環硬質合金耐磨層2-1均為鑲嵌在粘結劑層上的矩形硬質合金塊Y1，所述靜環聚晶金剛石耐磨層1-2、動環聚晶金剛石耐磨層2-2均為鑲嵌在年粘結劑層上的矩形聚晶金剛石塊J1。

參看圖1、圖2、圖3、圖5，本發明的第二實施例為匹配螺桿鉆具的徑向扶正滑動軸承，其靜環硬質合金耐磨層1-1、動環硬質合金耐磨層2-1均為鑲嵌在結劑層上的矩形硬質合金塊Y1，所述靜環聚晶金剛石耐磨層1-2、動環聚晶金剛石耐磨層2-2均為鑲嵌在粘結劑層上的三角形聚晶金剛石塊J2。

參看圖6、圖7、圖8、圖9，本發明的第三實施例為匹配渦輪鉆具的徑向扶正滑動軸承，其靜環硬質合金耐磨層1-1、動環硬質合金耐磨層2-1均為鑲嵌在粘結劑層上的三角形硬質合金塊Y2，所述靜環聚晶金剛石耐磨層2-1、動環聚晶金剛石耐磨層2-2均為鑲嵌在粘結劑層上的三角形聚晶金剛石塊J2。

參看圖6、圖7、圖8、圖10，本發明的第三實施例為匹配渦輪鉆具的徑向扶正滑動軸承，其靜環硬質合金耐磨層1-1、動環硬質合金耐磨層2-1均為鑲嵌在粘結劑層上的三角形硬質合金塊Y2，所述靜環聚晶金剛石耐磨層1-2、動環聚晶金剛石耐磨層2-2均為鑲嵌在年結劑層上的矩形聚晶金剛石塊J1。