專利名稱：一種滑動(dòng)襯套軸承結(jié)構(gòu)牙輪鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種石油天然氣、礦山及地質(zhì)鉆探中使用的牙輪鉆頭，包括三牙輪鉆頭、兩牙輪、單牙輪及多牙輪鉆頭，特別是涉及一種表面具有滲硫?qū)拥幕瑒?dòng)襯套軸承結(jié)構(gòu)牙輪鉆頭。
牙輪鉆頭主要由牙輪和牙掌兩大部分組成，牙輪和牙掌通過(guò)它們的軸承部位相接合，在它們的軸承部位接合處設(shè)置滑動(dòng)襯套即構(gòu)成滑動(dòng)襯套軸承結(jié)構(gòu)的牙輪鉆頭?；瑒?dòng)襯套從配合和使用狀態(tài)上分為浮動(dòng)襯套和固定襯套兩種，由于滑動(dòng)襯套尤其是浮動(dòng)襯套軸承結(jié)構(gòu)的牙輪鉆頭具有耐高鉆壓、高應(yīng)力、高鉆速的特性，目前已被愈益廣泛的應(yīng)用。上述這類滑動(dòng)襯套通常是選擇自潤(rùn)滑性能、散熱性能均好的有色金屬材料制成。美國(guó)的Reed公司早在70年代就成功地將鍍青銅材料用于牙輪鉆頭的浮動(dòng)襯套，并在襯套表面依次刷鍍Ag、Pb、In涂層(詳見(jiàn)US4074922)，此外，近年來(lái)，對(duì)軸承部位的二道止推片材料采用了含鉆為18-25％的高鎳合金鋼，其硬度為HRC50-55。美國(guó)Smith公司牙輪鉆頭中的滑動(dòng)襯套元件從80年代起由原來(lái)的鋁青銅改為CuNiSn(Spinodal)材料，表面進(jìn)行了刷鍍銀抗咬合處理，也都取得了較好的效果。然而，隨著現(xiàn)代鉆井工藝技術(shù)向著高轉(zhuǎn)速、高鉆壓強(qiáng)化鉆井工藝方向的發(fā)展，要求牙輪鉆頭具備更高的PV值，鈹青銅、CuNiSn合金、鋁青銅制成的滑動(dòng)襯套在日益升高的PV值下產(chǎn)生高摩擦和高熱量，在溫度超過(guò)269℃時(shí)，這些合金的屈服強(qiáng)度迅速下降，而且表面的刷鍍金屬層會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)度降低以及軸溫超過(guò)熔點(diǎn)而導(dǎo)致鍍層功能失效，由此而使牙輪鉆頭性能的進(jìn)一步提高受到限制。
本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述提出的問(wèn)題而提供一種既耐高溫、高壓又潤(rùn)滑性好、具備較高PV值的滑動(dòng)襯套軸承結(jié)構(gòu)牙輪鉆頭。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案如下包括有牙輪1、牙掌2，在牙輪牙掌相接合的軸承部位設(shè)有滑動(dòng)襯套，其不同之處在于所述滑動(dòng)襯套的一個(gè)或多個(gè)表面滲有一層滲硫?qū)印?br> 按上述方案，本實(shí)用新型的滑動(dòng)襯套包括浮動(dòng)襯套和固定襯套；浮動(dòng)襯套與牙輪鉆頭軸承部位各配合面為間隙配合，浮動(dòng)襯套包括大軸浮動(dòng)襯套、小軸浮動(dòng)襯套、一道止推片、二道止推片、小軸浮動(dòng)帽(小軸浮動(dòng)襯套與一道止推片結(jié)合為一體)、L型浮動(dòng)襯套(小軸浮動(dòng)襯套與二道止推片結(jié)合為一體)中的任意一個(gè)或多個(gè)；固定襯套與牙輪鉆頭軸承部位某一個(gè)配合面(孔或軸)為過(guò)盈配合，固定襯套包括大軸固定襯套、小軸固定襯套、小軸固定帽、L型固定襯套中的任意一個(gè)或多個(gè)。滑動(dòng)襯套由高強(qiáng)度、高硬度、高韌性、高彈性并具高耐溫力學(xué)性能的合金鋼材制成，滲硫?qū)涌捎傻蜏仉x子滲硫工藝技術(shù)加工而成，滲硫?qū)拥暮穸葹?.001-0.30mm。滲硫?qū)佑山饘倭蚧镄纬?，也可含有少量的金屬氧化物?br> 本實(shí)用新型通過(guò)將具有良好耐高溫力學(xué)性能的合金鋼材作為滑動(dòng)襯套的基體并在其表面滲一層含有金屬硫化物的固體潤(rùn)滑層，由于滲硫?qū)泳哂辛己玫淖詽?rùn)滑性能和抗咬合性能，而且與基體表面有良好的結(jié)合強(qiáng)度，因而使滑動(dòng)襯套在高溫狀態(tài)仍保持高強(qiáng)度和高硬度以及良好的抗咬合性能，因而也使得能適應(yīng)更高鉆壓、更高轉(zhuǎn)速工況即具有更高PV值的牙輪鉆頭的出現(xiàn)成為可能。試驗(yàn)表明，本實(shí)用新型較現(xiàn)有的滑動(dòng)襯套牙輪鉆頭在耐高溫、高壓磨損，抗咬合性能、承載能力以及使用壽命方面均有進(jìn)一步的提高。


圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的剖視結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施例的剖視結(jié)構(gòu)圖。
本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例如
圖1所示，為一種浮動(dòng)襯套軸承結(jié)構(gòu)牙輪鉆頭，包括有牙輪1和牙掌2，牙輪和牙掌通過(guò)它們的軸承部位相接合，在牙輪牙掌相接合的軸承部位安設(shè)有浮動(dòng)襯套，包括大軸浮動(dòng)襯套3、二道止推片4、小軸浮動(dòng)襯套與一道止推片結(jié)合為一體成小軸浮動(dòng)帽5，上述這此浮動(dòng)襯套由高強(qiáng)度鋼4Cr5MoSiV1(相當(dāng)于叛國(guó)H13鋼)制成，經(jīng)熱處理、精加工后，進(jìn)行清洗，然后進(jìn)爐進(jìn)行低溫離子表面滲硫處理，處理溫度160-190℃，滲硫介質(zhì)為H2S和CS2或?yàn)榧兞蛘魵猓幚頃r(shí)間6-8小時(shí)，在各浮動(dòng)襯套的表面形成一層厚度為0.02-0.04mm的滲硫?qū)?，此外，在牙輪牙掌的接合處還設(shè)有密封圈7，牙輪牙掌由鎖緊元件7進(jìn)行軸向鎖定。
本實(shí)用新型第二個(gè)實(shí)施例如圖2所示，它與上一實(shí)施例的主要不同之處在于在牙輪牙掌相接合的軸承部位安設(shè)有大軸浮動(dòng)襯套3、二道止推片和小軸浮動(dòng)襯套結(jié)合為一體的L型浮動(dòng)襯套8。
權(quán)利要求1.一種滑動(dòng)襯套軸承結(jié)構(gòu)牙輪鉆頭，包括有牙輪(1)、牙掌(2)，在牙輪牙掌相接合的軸承部位設(shè)有滑動(dòng)襯套，其特征在于所述滑動(dòng)襯套的一個(gè)或多個(gè)表面滲有一層滲硫?qū)印?br> 2.按權(quán)利要求1所述的滑動(dòng)襯套軸承結(jié)構(gòu)牙輪鉆頭，其特征在于滑動(dòng)襯套由合金鋼材制成，滲硫?qū)雍穸葹?.001-0.30mm。
3.按權(quán)利要求1或2所述的滑動(dòng)襯套軸承結(jié)構(gòu)牙輪鉆頭，其特征在于滑動(dòng)襯套包括浮動(dòng)襯套和固定襯套。
4.按權(quán)利要求3所述的滑動(dòng)襯套軸承結(jié)構(gòu)牙輪鉆頭，其特征在于所述的浮動(dòng)襯套包括大軸浮動(dòng)襯套、小軸浮動(dòng)襯套、一道止推片、二道止推片、小軸浮動(dòng)帽、L型浮動(dòng)襯套中的任意一個(gè)或多個(gè)。
5.按權(quán)利要求3所述的滑動(dòng)襯套軸承結(jié)構(gòu)牙輪鉆頭，其特征在于固定襯套包括大軸固定襯套、小軸固定襯套、小軸固定帽、L型固定襯套中的任意一個(gè)或多個(gè)。
6.按權(quán)利要求4所述的滑動(dòng)襯套軸承結(jié)構(gòu)牙輪鉆頭，其特征在于在牙輪牙掌相接合的軸承部位安設(shè)有大軸浮動(dòng)襯套(3)、二道止推片(4)、小軸浮動(dòng)帽(5)，大軸浮動(dòng)襯套、二道止推片、小軸浮動(dòng)帽均由高強(qiáng)度鋼4Cr5MoSiV1制成，各浮動(dòng)襯套的表面形成一層厚度為0.02-0.04mm的滲硫?qū)印?br> 7.按權(quán)利要求4所述的滑動(dòng)襯套軸承結(jié)構(gòu)牙輪鉆頭，其特征在于在牙輪牙掌相接合的軸承部位安設(shè)有大軸浮動(dòng)襯套(3)、L型浮動(dòng)襯套(8)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種滑動(dòng)襯套軸承結(jié)構(gòu)牙輪鉆頭,包括有牙輪、牙掌、在牙輪牙掌相接合的軸承部位設(shè)有滑動(dòng)襯套,在滑動(dòng)襯套的一個(gè)或多個(gè)表面滲有一層滲硫?qū)印１緦?shí)用新型的滲硫?qū)雍穸韧ǔ?.001—0.30mm。本實(shí)用新型通過(guò)將具有良好耐高溫力學(xué)性能的合金鋼材作為滑動(dòng)襯套的基體并在其表面滲覆一層含有金屬硫化物的固體潤(rùn)滑層,與現(xiàn)有的滑動(dòng)襯套牙輪鉆頭相比,在耐高溫、高壓磨損,抗咬合性能、承載能力等方向均有進(jìn)一步的提高。
文檔編號(hào)E21B10/22GK2424294SQ0022976
公開(kāi)日2001年3月21日 申請(qǐng)日期2000年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月24日
發(fā)明者毛紅兵 申請(qǐng)人:江漢石油鉆頭股份有限公司