硬質(zhì)合金堆焊焊條及其工藝流程的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]屬于新材料技術(shù)領(lǐng)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(xiàng)工作的堆焊材料及其工藝流程。
【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)內(nèi)YD型硬質(zhì)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(zhì)、煤田勘探取芯、擴(kuò)孔等項(xiàng)工作。經(jīng)過多年的生產(chǎn)實(shí)踐，證明該項(xiàng)產(chǎn)品各種機(jī)械性能都能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。但隨著近幾年來國(guó)外新品種出現(xiàn)在市場(chǎng)上，我國(guó)現(xiàn)有的品種，其主要加工方法，部分機(jī)械性能已落后于國(guó)外產(chǎn)品，經(jīng)檢測(cè)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)國(guó)外的硬質(zhì)合金堆焊焊條的胎體抗拉強(qiáng)度大于450MPa，硬度HB150，國(guó)內(nèi)的YD硬質(zhì)合金堆焊焊條的胎體抗拉強(qiáng)度為300MPa左右，硬度HB130。
[0003]國(guó)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(jià)格比較高，國(guó)外的硬質(zhì)合金堆焊焊條價(jià)格為750?850元/公斤；
國(guó)內(nèi)用的胎體金屬主要有Η 62、絲221等，它的機(jī)械性能偏低，其抗拉強(qiáng)度分別為300、350(MPa)，而且它們的可堆性差，表面張力過小；國(guó)產(chǎn)YD硬質(zhì)合金堆焊焊條價(jià)格為260?360元/公斤。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種胎體抗拉強(qiáng)度大且造價(jià)低的高效硬質(zhì)合金堆焊焊條及其工藝流程。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:它是由硬質(zhì)合金顆粒和胎體合金制成，所述胎體合金按質(zhì)量份計(jì)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(zhì)合金顆粒和胎體合金按質(zhì)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(yù)熱箱預(yù)熱到400°C?500°C，投入硬質(zhì)合金顆粒和足夠達(dá)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(fā)明的技術(shù)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(qiáng)度大且造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，由于采用真空方法加工，減少了硬質(zhì)合金與胎體金屬的氧化，從而降低了胎體合金的熔點(diǎn)，減少了硬質(zhì)合金堆焊焊條堆焊時(shí)的熔解時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。
【具體實(shí)施方式】
[0009]硬質(zhì)合金顆粒的選用:按硬質(zhì)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(shí)際要求選擇合適的顆粒大小。硬質(zhì)合金材質(zhì)可根據(jù)實(shí)際要求選擇，如:磨鞋用的硬質(zhì)合金顆粒主要選用YG8或YG11C ;銑鞋(具有切削性能)用的硬質(zhì)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(zhì)量份配比為:銅50份、鋅30份、鎳14份、鋁4份、錳2份。
[0011]硬質(zhì)合金顆粒與胎體合金按質(zhì)量份配比為1:1。
[0012]加工設(shè)備的選用:專用真空電加熱爐(溫度可分區(qū))。
[0013]工藝流程:a、在預(yù)熱箱里裝入成型模具預(yù)熱(40(TC?50(TC );按比例投入硬質(zhì)合金顆粒和少量硼砂(硼砂為起模方便，數(shù)量根據(jù)成型模具尺寸大小而定)山、進(jìn)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(jìn)入在低溫箱里(恒溫200°C?300°C) ;d、成型出產(chǎn)品，完成一個(gè)周期。
[0014]原始YD硬質(zhì)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(cè)與經(jīng)驗(yàn)，很難保證溫度控制，投料方式是一次投放，如果時(shí)間控制不好，很容易造成合金材料與硬質(zhì)合金顆粒過燒減低強(qiáng)度(嚴(yán)重造成報(bào)廢)。
[0015]高效硬質(zhì)合金堆焊焊條加工技術(shù)的原理主要是利用各種合金元素熔點(diǎn)溫度的不同，按不同溫度時(shí)間投料，在不同的時(shí)間段加入適當(dāng)?shù)拿撗鮿徊⒉捎脤Ｓ秒娂訜嵴婵諣t加工，防止硬質(zhì)合金顆粒氧化，以提高硬質(zhì)合金堆焊焊條的流動(dòng)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(shí)間階段進(jìn)行投料，通過對(duì)胎體金屬失效硬化處理，來提高胎體金屬的強(qiáng)度，韌性和耐磨性。
[0017]其中鎳元素主要起細(xì)化組織，提高合金的沖擊韌性和抗拉強(qiáng)度。錳元素是銅的強(qiáng)化元素含量< 2% (大于2會(huì)使合金性能變壞)，有脫氧作用，提高機(jī)械性與耐磨性。鋁、鋅元素提高合金的耐磨性、防腐性、強(qiáng)度、硬度和流動(dòng)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(jīng)過分析，反復(fù)多次試驗(yàn)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(zhì)合金顆粒，在復(fù)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(qiáng)度、較好流動(dòng)性、高低溫力學(xué)性以及具有適當(dāng)?shù)娜埸c(diǎn)。
[0019]該產(chǎn)品主要是由粒狀燒結(jié)硬質(zhì)合金與有彈性的胎體合金混合而成；燒結(jié)硬質(zhì)合金顆粒主要為YG類硬質(zhì)合金及一定比例的YT類硬質(zhì)合金；其硬度為HRA89?91 ;胎體金屬為銅鎳鋁合金，抗拉強(qiáng)度大于450MPa。價(jià)格為380?450元/公斤。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.硬質(zhì)合金堆焊焊條，由硬質(zhì)合金顆粒和胎體合金制成，其特征在于，所述胎體合金按 質(zhì)量份計(jì)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(quán)利要求1所述的硬質(zhì)合金堆焊焊條，其特征在于，所述硬質(zhì)合金顆粒和胎體合金按質(zhì)量份配比為1:0.8?1.2。3.—種如權(quán)利要求1所述的硬質(zhì)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(yù)熱箱預(yù)熱到400°C?500°C，投入硬質(zhì)合金顆粒和足夠達(dá)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】硬質(zhì)合金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(xiàng)工作的堆焊材料。它由硬質(zhì)合金顆粒和胎體合金制成，胎體合金按質(zhì)量份計(jì)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(yù)熱箱預(yù)熱，投入硬質(zhì)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(qiáng)度大且造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，由于采用真空方法加工，減少了硬質(zhì)合金與胎體金屬的氧化，從而降低了胎體合金的熔點(diǎn)，減少了硬質(zhì)合金堆焊焊條堆焊時(shí)的熔解時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。
【IPC分類】B23K35/40, B23K35/30
【公開號(hào)】CN105328361
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410394447
【發(fā)明人】張磊
【申請(qǐng)人】青島煒燁鍛壓機(jī)械有限公司
【公開日】2016年2月17日
【申請(qǐng)日】2014年8月12日