一種整體式硬質(zhì)合金脈沖噴嘴及其生產(chǎn)工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及硬質(zhì)合金生產(chǎn)及深度加工領(lǐng)域，特別是一種整體式硬質(zhì)合金脈沖噴嘴及其生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]我國研究脈沖噴嘴已經(jīng)20多年的歷史，一般來說，脈沖噴嘴廣泛應(yīng)用于油氣田鉆井的牙輪鉆和金剛石鉆上，在鉆井的過程中間斷噴射洗井液，工作環(huán)境惡劣，連續(xù)工作時間長，因此，對噴嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求很高。
[0003]硬質(zhì)合金噴嘴裝配到油氣田鉆井用鉆頭上，一定壓力下鉆井液通過噴嘴內(nèi)孔流出，該噴嘴主要起以下五個作用:(1)冷卻鉆頭和鉆具；(2)攜帶巖石碎肩，清潔和凈化井底；(3)清潔鉆頭牙輪，保證其正常切削效率；(4)保持和擴(kuò)大待鉆巖石裂縫；(5)提高鉆井液壓力，增強(qiáng)對巖石的沖擊力。
[0004]但目前，大部分油田普遍采用分體式脈沖噴嘴，該類型的脈沖噴嘴生產(chǎn)相對簡單，產(chǎn)品的耐磨性、耐腐蝕性差，使用壽命短，而且，由于該類型的噴嘴均采用焊接工藝連接，噴嘴的強(qiáng)度低。
[0005]專利申請?zhí)?CN201320056549.3公開了一種分體式脈沖噴嘴，該脈沖噴嘴由脈沖體和導(dǎo)流體組成，組合結(jié)構(gòu)形式為裝配組合或焊接式組合，組成一體的脈沖噴嘴，按其結(jié)構(gòu)功能分為導(dǎo)流通道，脈沖腔、噴嘴出口，其導(dǎo)流通道入口有兩種結(jié)構(gòu)，錐形結(jié)構(gòu)和曲線形結(jié)構(gòu)，包括橢圓形、圓弧形、雙圓弧形、流線形、等變速形曲線，其脈沖腔由上撞面和下撞面及腔壁組成。該實用新型采用硬質(zhì)合金與鋼件兩部分組裝的方式，存在鋼件部分不耐磨，焊接式組合導(dǎo)致分體式脈沖噴嘴在井下噴嘴工作時，容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)不牢固造成兩部分分裂脫落的事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]基于此，針對上述問題，有必要提出一種整體式硬質(zhì)合金脈沖噴嘴及其生產(chǎn)工藝，該工藝方法通過兩種不同材質(zhì)的拼接燒結(jié)，得到兩頭大中間小的中空內(nèi)腔，生產(chǎn)出的整體式硬質(zhì)合金脈沖噴嘴，其耐磨性高，耐腐蝕性強(qiáng)，工作的壽命大大提高。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種整體式硬質(zhì)合金脈沖噴嘴，包括脈沖噴嘴主體，所述脈沖噴嘴主體為圓柱體結(jié)構(gòu)，脈沖噴嘴主體內(nèi)設(shè)有錐形體的內(nèi)諧振腔，內(nèi)諧振腔的上方設(shè)有噴嘴出口，內(nèi)諧振腔的下方設(shè)有導(dǎo)流通道，內(nèi)諧振腔與噴嘴出口、導(dǎo)流通道形成兩頭大中間小的中空腔體，內(nèi)諧振腔與噴嘴出口相接處設(shè)有上撞面，內(nèi)諧振腔與導(dǎo)流通道相接處設(shè)有下撞面。
[0008]脈沖噴嘴的外觀形狀、內(nèi)部腔體結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，傳統(tǒng)硬質(zhì)合金生產(chǎn)工藝無法生產(chǎn)整體式硬質(zhì)合金脈沖噴嘴。本發(fā)明中首先要確定好整體硬質(zhì)合金脈沖噴嘴的外形結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，再將整體的硬質(zhì)合金脈沖噴嘴分成毛坯A和毛坯B，通過二次燒結(jié)將他們復(fù)合成一個結(jié)構(gòu)完整、功能更強(qiáng)的整體，比傳統(tǒng)分體式脈沖噴嘴的強(qiáng)度高。
[0009]優(yōu)選地，上撞面與內(nèi)諧振腔腔壁的夾角α為60°，使得上撞面形成倒錐形結(jié)構(gòu)。
[0010]優(yōu)選地，下撞面與內(nèi)諧振腔腔壁的夾角β為120°，使得下撞面形成倒錐形結(jié)構(gòu)。
[0011]一種整體式硬質(zhì)合金脈沖噴嘴的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟:
[0012]a、配料:分別調(diào)配毛坯A和毛坯B中的混合料；
[0013]b、壓制成型:按收縮系數(shù)1.22?1.25設(shè)計出毛坯A和毛坯B的模具，生產(chǎn)出毛坯A和毛還B ；
[0014]C、一次燒結(jié):將毛坯A和毛坯B放入溫度范圍為1400°C?1420°C的燒結(jié)爐中燒結(jié)成型，并保溫Ih;
[0015]d、粗磨端面和外圓:采用無心磨床磨加工毛還A和毛還B的外圓，采用平面磨床磨加工毛坯A和毛坯B的端面；
[0016]e、清洗:分別對毛坯A和毛坯B進(jìn)行清洗；
[0017]f、真空烘干:采用真空干燥設(shè)備對毛坯A和毛坯B進(jìn)行烘干操作；
[0018]g、拼接燒結(jié):采用高純石墨芯桿和高純石墨螺母將毛坯A和毛坯B上下同心固定，放入溫度范圍為1430°C?1450°C的燒結(jié)爐中拼接燒結(jié)，并保溫I個小時；
[0019]h、根據(jù)圖紙的形狀和尺寸要求，精細(xì)磨加工表面。
[0020]本發(fā)明主要采用傳統(tǒng)硬質(zhì)合金工藝和硬質(zhì)合金深度加工工藝的結(jié)合，制定出整體式硬質(zhì)合金脈沖噴嘴的生產(chǎn)工藝，該工藝能提高整體式硬質(zhì)合金脈沖噴嘴的耐磨性和耐腐蝕性，且相接處比傳統(tǒng)焊接式組合的脈沖噴嘴強(qiáng)度大，不易斷裂。
[0021]進(jìn)一步地，毛坯A的混合料比例為:碳化鎢84%?87%，鈷11%?12%，碳化鉻1%?2%，碳化鉭1%?2%。
[0022]進(jìn)一步地，毛坯B的混合料比例為:碳化鎢83%?86%，鈷12%?13%，碳化鉻1%?2%，碳化鉭1%?2%。
[0023]優(yōu)選地，在步驟d中，設(shè)定粗磨后的毛坯A和毛坯B的表面粗糙度彡Ra0.4 ;
[0024]優(yōu)選地，在步驟e中，對毛坯A和毛坯B的清洗次數(shù)為兩次，第一次清洗作用于毛坯A和毛坯B的表面磨削雜質(zhì)，第二次清洗作用于毛坯A和毛坯B的拼接面氧化層。
[0025]優(yōu)選地，設(shè)定毛坯A為脈沖噴嘴主體的上部分，包括上段內(nèi)諧振腔和噴嘴出口 ；設(shè)定毛坯B為脈沖噴嘴主體的下部分，包括下段內(nèi)諧振腔和導(dǎo)流通道。
[0026]本發(fā)明的有益效果是:
[0027](I)該脈沖噴嘴的結(jié)構(gòu)獨(dú)特，耐磨性好，耐腐蝕性強(qiáng)，工作的壽命大大提高；
[0028](2)可防止傳統(tǒng)噴嘴斷裂、脫落導(dǎo)致噴嘴跌入油井的情況發(fā)生，提高了油田鉆井的工作生產(chǎn)效率；
[0029](3)采用傳統(tǒng)硬質(zhì)合金工藝與硬質(zhì)合金深度加工工藝相結(jié)合，其步驟簡單，能實現(xiàn)批量化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0030]圖1是本發(fā)明整體式硬質(zhì)合金脈沖噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2是本發(fā)明毛坯A的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3是本發(fā)明毛坯B的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖4是本發(fā)明拼接燒結(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖中，10-脈沖噴嘴主體，20-內(nèi)諧振腔；30_噴嘴出口，40-導(dǎo)流通道，50-高純石墨芯桿，60-高純石墨螺母，201-上撞面，202-下撞面。
【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0036]實施例1:
[0037]—種整體式硬質(zhì)合金脈沖噴嘴，如圖1所示，包括脈沖噴嘴主體10，所述脈沖噴嘴主體10為圓柱體結(jié)構(gòu)，脈沖噴嘴主體10內(nèi)設(shè)有錐形體的內(nèi)諧振腔20，內(nèi)諧振腔20的上方設(shè)有噴嘴出口 30，內(nèi)諧振腔20的下方設(shè)有導(dǎo)流通道40，內(nèi)諧振腔20與噴嘴出口 30、導(dǎo)流通道40形成兩頭大中間小的中空腔體，內(nèi)諧振腔20與噴嘴出口 30相接處設(shè)有上撞面201，內(nèi)諧振腔20與導(dǎo)流通道40相接處設(shè)有下撞面202。
[0038]脈沖噴嘴的外觀形狀、內(nèi)部腔體結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，要生產(chǎn)出整體的硬質(zhì)合金脈沖噴嘴的難度極大。本發(fā)明中首先要確定好整體硬質(zhì)合金脈沖噴嘴的外形結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如圖2、圖3所示，再將整體的硬質(zhì)合金脈沖噴嘴分成毛坯A和毛坯B，通過二次燒結(jié)將他們復(fù)合成一個結(jié)構(gòu)完整、功能更強(qiáng)的整體，比傳統(tǒng)分體式脈沖噴嘴的強(qiáng)度高。
[0039]實施例2:
[0040]本實施例與實施例1的不同之處在于，上撞面與內(nèi)諧振腔腔壁的夾角α為60°，下撞面與內(nèi)諧振腔腔壁的夾角β為120°，上撞面和下撞面均為錐形結(jié)構(gòu)。
[0041]實施例3:
[0042]本實施例與實施例1、實施例2的不同之處在于，導(dǎo)流通道為錐形結(jié)構(gòu)、曲線型結(jié)構(gòu)、流線型結(jié)構(gòu)、橢圓形結(jié)構(gòu)、圓弧形結(jié)構(gòu)、雙圓弧形結(jié)構(gòu)和等變速形結(jié)構(gòu)的其中一種。
[0043]實施例4:
[0044]一種整體式硬質(zhì)合金脈沖噴嘴的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟:
[0045]步驟一、配料:分別調(diào)配毛坯A和毛坯B中的混合料，其中毛坯A的混合料比例為:碳化鎢84%，鈷12%，碳化鉻2%，碳化鉭2