本發(fā)明涉及油氣勘探開發(fā)，特別涉及一種軸承表面硬化及軸承。

背景技術(shù)：

1、常規(guī)螺桿鉆具徑向軸承通常采用傳統(tǒng)tc軸承，傳統(tǒng)tc軸承的制造工藝主要包括以下步驟：1)將硬質(zhì)合金塊用粘接劑粘接在鋼基體表面；2)在硬質(zhì)合金塊表面再套一層鋼套，在管壁上形成一個(gè)容器空間；3)將鑄造碳化鎢粉末通過震動(dòng)的方法填充進(jìn)硬質(zhì)合金塊與鋼套之間形成的容器空間，并在上面加上銅、錫等浸潤合金；4)放入加熱爐中加熱到1100℃左右進(jìn)行冶金熔化焊接；5)冷卻后，對鋼套及硬質(zhì)合金塊進(jìn)行機(jī)械加工(包括車加工鋼套、磨削硬質(zhì)合金)得到tc軸承成品。

2、傳統(tǒng)的tc軸承制造過程中存在的問題：1)粘接硬質(zhì)合金塊效率低，粘接劑在熔化焊接過程中的分解也會(huì)影響硬質(zhì)合金與鋼基體的結(jié)合；2)加熱過程是整體加熱，加熱時(shí)間長，鋼基體的硬度、強(qiáng)度難以保證，使用過程中容易發(fā)生硬質(zhì)合金片脫落，基體斷裂；3)鋼套需要焊接在鋼基體上，燒結(jié)完成后還要去掉，費(fèi)工費(fèi)料；4)鋼套焊接上去以后，沒有辦法觀察鑄造碳化鎢粉末填充的情況，只能等燒結(jié)完成后去掉才能發(fā)現(xiàn)缺陷，難以修復(fù)。

3、由于傳統(tǒng)tc軸承存在以上缺陷，使用過程中存在耐磨性差，鋼基體易斷裂，硬質(zhì)合金塊易碎裂，填料掉渣、掉塊等問題。使內(nèi)、外tc軸承配合面易燒死，整體使用壽命偏短，質(zhì)量不穩(wěn)定。

4、目前螺桿鉆具徑向軸承技術(shù)解決方案1是tc軸承燒結(jié)后，進(jìn)行淬、回火熱處理，調(diào)整基體組織，減少基體組織晶粒粗大進(jìn)而避免降低基體強(qiáng)度的問題。方案2是采用表面焊接散布硬質(zhì)合金片并采用等離子堆焊填充碳化鎢顆粒的硬化表面制備方式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、上述解決方案1的缺點(diǎn)是熱處理過程易使硬質(zhì)合金塊發(fā)生碎裂、掉塊及整體尺寸變化，造成后續(xù)精加工困難，也導(dǎo)致tc軸承的可靠性差，壽命短；上述解決方案2的缺點(diǎn)是堆焊需連續(xù)作業(yè)不利于散熱，且等離子堆焊溫度過高，熱量過于集中，易造成硬質(zhì)合金塊表面與心部溫差過大，導(dǎo)致硬質(zhì)合金開裂。堆焊層溫升難于控制，堆焊鋼制基體表面要形成熔池，容易造成鋼制基體超溫，降低基體強(qiáng)度。堆焊層間保溫不好控制易開裂，堆焊層反復(fù)高溫?zé)嵫h(huán)易造成堆焊層粘接相組織粗化、不均勻，影響整體硬化表面耐磨、耐蝕性。而且操作較繁復(fù)，不適合硬質(zhì)合金排列密集的小件及小平面作業(yè)，而隨著硬質(zhì)合金塊的減少，必然降低整體硬化表面的耐磨性能，可靠性和使用壽命也無法得到保障。

2、總之，目前的tc軸承解決方案所制備的tc軸承，其仍然存在可靠性差，使用壽命短等問題。進(jìn)而影響傳動(dòng)軸總成的使用壽命和可靠性，導(dǎo)致井下馬達(dá)動(dòng)力系統(tǒng)整體使用壽命低，影響鉆井效率，也會(huì)導(dǎo)致井下馬達(dá)事故發(fā)生率增加。

3、鑒于上述問題，提出了本發(fā)明以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種軸承表面硬化方法及軸承。

4、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種軸承表面硬化方法，包括：

5、對鋼制基體進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，在調(diào)質(zhì)處理后的鋼制基體上加工出若干布齒槽；

6、將包裹鎳基釬料的聚晶金剛石復(fù)合片焊接固定于所述布齒槽中；

7、在固定有聚晶金剛石復(fù)合片的鋼制基體表面熱噴焊不超過指定厚度的填充粉末；填充粉末包括ni60合金粉末與鎳包聚晶金剛石復(fù)合合金粉末；

8、將熱噴焊填充粉末后的鋼制基體磨削至設(shè)計(jì)尺寸；

9、采用激光溶覆方式在焊接氣孔中填充所述填充粉末進(jìn)行封孔處理；

10、將封孔處理后的鋼制基體磨削至設(shè)計(jì)尺寸。

11、在一些可選的實(shí)施例中，對鋼制基體進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，包括：

12、將鋼制基體加熱到第一溫度并保溫第一時(shí)長至鋼制機(jī)體內(nèi)部組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體組織；

13、完成轉(zhuǎn)變后將鋼制基體轉(zhuǎn)入淬火油中冷卻，直至鋼制基體內(nèi)部的奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織；

14、在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)將鋼制基體轉(zhuǎn)入回火爐內(nèi)加熱到第二溫度并保溫第二時(shí)長后，將鋼制基體轉(zhuǎn)入冷卻水槽中冷卻至室溫。

15、在一些可選的實(shí)施例中，在鋼制基體上加工布齒槽，包括：

16、在鋼制基體上加工出多行圓周均布的布齒槽，相鄰行的布齒槽互相錯(cuò)位和補(bǔ)位。

17、在一些可選的實(shí)施例中，將包裹鎳基釬料的聚晶金剛石復(fù)合片焊接固定于布齒槽中，包括：

18、對鋼制基體表面進(jìn)行預(yù)處理以去除雜質(zhì)；

19、預(yù)處理后將鋼制基體整體預(yù)熱第三溫度并保溫第三時(shí)長；

20、采用焊接方式將聚晶金剛石復(fù)合片固定在鋼制機(jī)體表面的布槽中，聚晶金剛石機(jī)復(fù)合片外面包裹有鎳基釬料。

21、在一些可選的實(shí)施例中，在固定有聚晶金剛石復(fù)合片的鋼制基體表面熱噴焊不超過指定厚度的填充粉末，包括：

22、將固定有聚晶金剛石復(fù)合片的鋼制基體加熱至第四溫度，向聚晶金剛石復(fù)合片表面及聚晶金剛石復(fù)合片間隙噴涂一層第一厚度的ni60自熔性合金粉末；

23、向噴灑ni60自熔性合金粉末之后的聚晶金剛石復(fù)合片間隙中熱噴焊55-60wt％ni60噴焊粉末與40-45wt％鎳包聚晶金剛石復(fù)合合金粉末。

24、在一些可選的實(shí)施例中，將固定有聚晶金剛石復(fù)合片的鋼制基體加熱至第三溫度，向聚晶金剛石復(fù)合片表面及聚晶金剛石復(fù)合片間隙噴涂一層第一厚度的ni60自熔性合金粉，包括：

25、在火焰噴槍的粉罐中加入ni60自熔性合金粉末，調(diào)整火焰類別，加熱鎳基釬料并使鋼制基體預(yù)熱至第四溫度；火焰噴槍的粉罐具有控制加粉量的裝置；

26、以預(yù)設(shè)的噴焊角度、噴焊距離和噴焊移動(dòng)速度向聚晶金剛石機(jī)復(fù)合片表面及聚晶金剛石復(fù)合片間隙均勻噴焊第一厚度的ni60自溶性合金粉。

27、在一些可選的實(shí)施例中，向噴灑ni60自熔性合金粉末之后聚晶金剛石復(fù)合片間隙中熱噴焊55-60wt％ni60噴焊粉末與40-45wt％鎳包聚晶金剛石復(fù)合合金粉末，包括：

28、在火焰噴槍的粉罐中加入55-60wt％ni60噴焊粉末與40-45wt％鎳包聚晶金剛石復(fù)合合金粉末，調(diào)整火焰類型，從噴焊面的一端開始，將55-60wt％ni60噴焊粉末與40-45wt％鎳包聚晶金剛石復(fù)合合金粉末填充至聚晶金剛石機(jī)復(fù)合片間隙，并用火焰將鋼制基體表面加熱至第五溫度以使填充粉末融化至熔融鏡面；

29、移動(dòng)火焰至下一部位繼續(xù)執(zhí)行填充粉末并融化的操作，直至噴焊到噴焊面末端。

30、在一些可選的實(shí)施例中，上述方法還包括：

31、熱噴焊完成后，磨削操作之前，將熱噴焊后的鋼制基體放入箱式電阻爐中緩慢冷卻至第六溫度后，從電阻爐中取出進(jìn)行空氣冷卻；第六溫度為≤200℃。

32、在一些可選的實(shí)施例中，采用激光溶覆方式在焊接氣孔中填充所述填充粉末進(jìn)行封孔處理，包括：

33、檢查熱噴焊填充粉末后的鋼制基體噴焊表面的氣孔；

34、在氣孔孔隙處預(yù)先放置55-60wt％ni60噴焊粉末與40-45wt％鎳包聚晶金剛石復(fù)合合金粉末；

35、采用1500-1800w激光功率，2mm±1mm光束直徑激光溶覆方式將孔隙處預(yù)先放置的填充粉末融化，進(jìn)行孔隙封堵填充。

36、在一些可選的實(shí)施例中，上述方法，還包括：

37、將封孔后的鋼制基體放入箱式電阻爐中緩慢冷卻至室溫后，從電阻爐中取出進(jìn)行空氣冷卻。

38、第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種聚晶金剛石徑向軸承，包括：基體、聚晶金剛石復(fù)合片和填充粉末；

39、基體表面設(shè)有布齒槽，聚晶金剛石復(fù)合片焊接固定于布齒槽中；

40、聚晶金剛石復(fù)合片之間的間隙中噴焊填充有填充粉末；填充粉末包括ni60合金粉末與鎳包聚晶金剛石復(fù)合合金粉末。

41、在一些可選的實(shí)施例中，上述聚晶金剛石徑向軸承的填充粉末包括55-60wt％ni60噴焊粉末與40-45wt％鎳包聚晶金剛石復(fù)合合金粉末。

42、在一些可選的實(shí)施例中，上述聚晶金剛石徑向軸承的鋼制基體上設(shè)有多行圓周均布的布齒槽，相鄰行的布齒槽互相錯(cuò)位和補(bǔ)位。

43、在一些可選的實(shí)施例中，上述聚晶金剛石徑向軸承的聚晶金剛石復(fù)合片包括聚晶金剛石片和包裹在聚晶金剛石片外面的鎳基釬料。

44、在一些可選的實(shí)施例中，一種聚晶金剛石徑向軸承，使用上述軸承表面硬化方法制作。

45、本發(fā)明實(shí)施例提供的上述技術(shù)方案的有益效果至少包括：

46、通過對鋼制基體進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，在調(diào)質(zhì)處理后的鋼制基體上加工出若干布齒槽；將包裹鎳基釬料的聚晶金剛石復(fù)合片焊接固定于所述布齒槽中；通過焊接的方式將金剛石復(fù)合片焊接在布齒槽中，彌補(bǔ)了粘接的方法帶來的硬質(zhì)合金與鋼制基體結(jié)合不牢固的問題。在固定有聚晶金剛石復(fù)合片的鋼制基體表面熱噴焊不超過指定厚度的填充粉末；填充粉末包括ni60合金粉末與鎳包聚晶金剛石復(fù)合合金粉末；與傳統(tǒng)方法相比不用將鋼制基體上的鋼套去掉，節(jié)省工料，且因?yàn)楸痉椒ú挥锰咨箱撎?，可以在鋼制基體表面觀察填充粉末的填充情況，發(fā)現(xiàn)缺陷，及時(shí)修復(fù)。將熱噴焊填充粉末后的鋼制基體磨削至設(shè)計(jì)尺寸；采用激光溶覆方式在焊接氣孔中填充所述填充粉末進(jìn)行封孔處理；將封孔處理后的鋼制基體磨削至設(shè)計(jì)尺寸。本方法能夠采用熱噴焊的方式對鋼制基體表面的聚晶金剛石符復(fù)合片進(jìn)行焊接和填充，使得鋼制基體與復(fù)合片的結(jié)合更牢固，在熱噴焊的過程中，無需連續(xù)加熱鋼制基體，熱量不會(huì)集中，不易破壞鋼制基體的硬度，耐磨性強(qiáng)，提高軸承的使用壽命同時(shí)能夠直觀地觀察鋼制基體表面的填充效果，及時(shí)修復(fù)，可靠性高。

47、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

48、下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。