專利名稱：缸套及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油開采技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種缸套及其制造方法。
背景技術(shù)：
缸套作為石油開采中，泥漿泵的核心部件，用于承受泥漿磨損、腐蝕，其使用壽命的長短直接影響采油效率。國內(nèi)目前普遍采用的缸套有兩種雙金屬缸套和陶瓷缸套。這兩種缸套的結(jié)構(gòu)均是由外層金屬管和由耐磨材料制成的內(nèi)層耐磨管組成，內(nèi)層耐磨管采用耐磨合金制成則為雙金屬缸套，內(nèi)層耐磨管采用耐磨陶瓷制成則為陶瓷缸套。現(xiàn)有的缸套制造方法是外層金屬管以及內(nèi)層耐磨管分別加工成型，然后再通過熱裝配將內(nèi)層耐磨管嵌套在外層金屬管內(nèi)，使外層金屬管與內(nèi)層耐磨管形成過盈配合，最后再按照實(shí)際需要加工為缸套產(chǎn)品?，F(xiàn)有的缸套產(chǎn)品，內(nèi)層耐磨管的材質(zhì)耐磨性能有限。其中，在外層金屬管以及內(nèi)層耐磨管分別加工的過程中，以及熱裝配過程中，需要經(jīng)過多次的機(jī)械加工,并進(jìn)行反復(fù)的加熱,制造工藝復(fù)雜,能耗大,成本高。·另外，在熱裝配時(shí)，要杜絕耐磨材料層嚴(yán)重變形或者產(chǎn)生裂紋，耐磨材料層的厚度需要達(dá)到4毫米以上，然而缸套在使用過程中由于活塞、泥漿的磨損，缸套內(nèi)表面與活塞之間的間隙逐漸增大，泥漿開始滲漏，當(dāng)缸套內(nèi)表面磨損達(dá)到O. 5毫米后，泥漿泵會因泥漿滲漏嚴(yán)重而失效，致使缸套報(bào)廢，此時(shí)耐磨材料的有效利用率只有20%，浪費(fèi)嚴(yán)重。而且，現(xiàn)有的缸套產(chǎn)品由于外層金屬管以及內(nèi)層耐磨管是通過過盈配合熱裝配形成，在使用過程中內(nèi)外兩層管還容易發(fā)生脫離，使缸套產(chǎn)品的可靠性大大降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種缸套及其制造方法，制造工藝簡單。為達(dá)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的一種缸套，包括外層金屬管層及內(nèi)層耐磨層，所述內(nèi)層耐磨層，通過內(nèi)壁涂覆有耐磨材料粉末的外層金屬管在保護(hù)氣氛下進(jìn)行燒結(jié)形成。優(yōu)選地，所述內(nèi)層耐磨層，以重量百分比記，包括鉻15 20%，硅5 10%，鐵30 35%，鎳40 44%。優(yōu)選地,所述內(nèi)層耐磨層，以重量百分比記，包括鉻17%,娃8%,鐵35%,鎳40%。優(yōu)選地，所述內(nèi)層耐磨層厚度為O. 2^4毫米。優(yōu)選地，所述內(nèi)層耐磨層厚度為O. 5毫米。一種缸套的制造方法，該方法包括在外層金屬管內(nèi)壁涂覆耐磨材料粉末；將內(nèi)壁涂覆有耐磨材料粉末的外層金屬管在保護(hù)氣氛下進(jìn)行燒結(jié)，形成內(nèi)層耐磨層。
優(yōu)選地，所述內(nèi)層耐磨層以重量百分比記，包括鉻15 20%，硅5 10%，鐵30 35%，鎳40 44%。優(yōu)選地,所述內(nèi)層耐磨層，以重量百分比記，包括鉻17%,娃8%,鐵35%,鎳40%。優(yōu)選地，所述在保護(hù)氣氛下進(jìn)行燒結(jié)，包括在氫氣保護(hù)氣氛下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度1000 1200°C，燒結(jié)時(shí)間廣3小時(shí)后自然冷卻。優(yōu)選地，所述在保護(hù)氣氛下進(jìn)行燒結(jié)，包括燒結(jié)溫度1100 1120°C，燒結(jié)時(shí)間2小時(shí)后自然冷卻。由上述技術(shù)方案可見，本發(fā)明的這種缸套及其制造方法，內(nèi)層耐磨層通過燒結(jié)成·型并與外層金屬管結(jié)合，無需進(jìn)行多次熱加工和熱裝配的步驟，制造工藝簡單。另外，由于采用燒結(jié)工藝，內(nèi)層耐磨層的厚度不會受到熱裝配過程的加工限制，無需滿足4毫米厚度要求，可以制造出內(nèi)層耐磨層的厚度小于4毫米的缸套產(chǎn)品，從而減少了內(nèi)層耐磨層的耐磨材料浪費(fèi)。再有，采用燒結(jié)工藝，內(nèi)層耐磨層與外層金屬管之間晶格相連，結(jié)合緊密，不易發(fā)生通過機(jī)械加工方式形成的過盈配合可能造成的內(nèi)層耐磨層脫落或者內(nèi)層耐磨層與外層金屬管之間錯位等情況，提高了缸套的可靠性。最后，本發(fā)明中，內(nèi)層耐磨層采用了鉻15 20%，硅5 10%，鐵30 35%，鎳40 44%配比的耐磨材料，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，相比現(xiàn)有技術(shù)的耐磨材料，有更高的硬度，提高了耐磨性。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例的缸套結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例一的缸套制作方法流程圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例二的缸套制作方法流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖I所示，本發(fā)明實(shí)施例的缸套包括外層金屬管I及內(nèi)層耐磨層2，其中，內(nèi)層耐磨層2是通過內(nèi)壁涂覆有耐磨材料粉末的外層金屬管I在保護(hù)氣氛下進(jìn)行燒結(jié)形成的。內(nèi)層耐磨層2通過燒結(jié)成型并與外層金屬管I結(jié)合，無需進(jìn)行多次熱加工和熱裝配的步驟，制造工藝非常簡單。其中，內(nèi)層耐磨層2的耐磨材料任意，可以使用現(xiàn)有任意耐磨材料，例如耐磨金屬、耐磨陶瓷等。外層金屬管也可以使用任意的現(xiàn)有金屬管，例如45號鍛鋼，采用45號鍛鋼可以使缸套產(chǎn)品在經(jīng)濟(jì)性和抗壓強(qiáng)度、斷裂韌性等使用性能間達(dá)到一個較好的平衡。為了達(dá)到更好的耐磨效果，提高缸套使用壽命，作為較佳實(shí)施例，用耐磨材料制成的內(nèi)層耐磨層2，以重量百分比記，可以包括鉻15 20%，硅5 10%，鐵30 35%，鎳40 44%。其中以鉻17%，硅8%，鐵35%，鎳40%為更佳，采用該組分配比，可以使最終形成的內(nèi)層耐磨層2的洛氏硬度HRC達(dá)到68以上，高硬度帶來更好的耐磨性能。通過上述燒結(jié)方法制造而成的內(nèi)層耐磨層2，其厚度可以做到4毫米以下，例如O. 2^4毫米，從而減少因缸套報(bào)廢時(shí)，耐磨材料沒有磨光，造成的對耐磨材料的浪費(fèi)。其中，內(nèi)層耐磨層2的厚度以O(shè). 5毫米為最佳，因?yàn)橐话隳湍幽pO. 5毫米后就會報(bào)廢，因此內(nèi)層耐磨層2的厚度為O. 5毫米時(shí)，耐磨層浪費(fèi)最小。上述缸套的制造方法的實(shí)施例一如圖2所示，包括如下步驟步驟201，在外層金屬管內(nèi)壁涂覆耐磨材料粉末；具體涂覆時(shí)，可以采用任意現(xiàn)有的涂覆方式，例如使用噴涂的方式會比較均勻，也比較好控制噴涂的厚度。耐磨材料可以是任意現(xiàn)有耐磨材料。步驟202，將內(nèi)壁涂覆有耐磨材料粉末的外層金屬管在保護(hù)氣氛下進(jìn)行燒結(jié)，形成內(nèi)層耐磨層。具體燒結(jié)工藝任意，可以根據(jù)耐磨材料的特性選擇適合的燒結(jié)溫度和燒結(jié)時(shí)間，保證能夠在外層金屬管內(nèi)壁燒結(jié)形成一個耐磨層結(jié)構(gòu)即可?！ち硗猓景l(fā)明還提出了缸套的制造方法實(shí)施例二，如圖3所示，包括如下步驟步驟3Ol，混料。將以質(zhì)量百分比記，鉻:15 20% ;硅:5 10% ;鐵:30 35% ;鎳:40 44%的原材料顆粒混合后倒入三維混料機(jī)中混料I小時(shí)，得到耐磨材料粉末。其中，原材料粒度優(yōu)選為150^300目，原材料粒度太粗會導(dǎo)致成分不均勻，會造成合金偏析，粒度太細(xì)因流動性差，各種不同材料之間不容易混和均勻。步驟302，噴涂。將上述混合后的耐磨材料粉末均勻噴涂在45號鍛鋼內(nèi)壁上，噴涂厚度O. 5毫米。由于缸套會在內(nèi)層耐磨層的厚度會在磨損O. 5毫米后包報(bào)廢，因此噴涂厚度超過O. 5毫米會造成耐磨材料的浪費(fèi)，而少于O. 5毫米則會在縮短缸套使用壽命，使缸套提前報(bào)廢，因此，O. 5毫米為最佳。步驟303，燒結(jié)。在氫氣保護(hù)氣氛下進(jìn)行燒結(jié)，溫度1100 1120°C下保溫2小時(shí)，當(dāng)隨爐自然冷卻至100°C時(shí)即可取出毛坯。當(dāng)然，燒結(jié)的溫度根據(jù)不同的耐磨材料配比來確定，例如1000 1200°C，燒結(jié)時(shí)間也可以根據(jù)具體的耐磨材料確定，例如Γ3小時(shí)。冷卻的方式任意，自然冷卻、風(fēng)冷水冷均可。燒結(jié)溫度過高，時(shí)間過長，耐磨材料的晶粒會變粗；造成耐磨性能下降，而燒結(jié)溫度過低，時(shí)間過短，燒結(jié)不完全，晶粒過小，或無法完全結(jié)晶，也會造成耐磨性能下降，經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，燒結(jié)溫度1100 1120°C下保溫2小時(shí)，得到的內(nèi)層耐磨層硬度較高，耐磨性能好。另外，保護(hù)氣氛還可以采用其它任意還原性氣體，采用氫氣作為保護(hù)氣氛，成本低，性價(jià)比較高，而且氫氣也很容易制備，原料來源廣泛。步驟304，加工成品。將毛坯按照圖紙要求加工成缸套產(chǎn)品。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，通過本發(fā)明實(shí)施例制造的缸套，使用后壽命達(dá)到3000小時(shí)以上，沒有出現(xiàn)100小時(shí)以下的缸套產(chǎn)品，可靠性和壽命均超過國內(nèi)目前使用的缸套產(chǎn)品。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種缸套，包括外層金屬管及內(nèi)層耐磨層，其特征在于，所述內(nèi)層耐磨層，通過內(nèi)壁涂覆有耐磨材料粉末的外層金屬管在保護(hù)氣氛下進(jìn)行燒結(jié)形成。
2.如權(quán)利要求I所述的缸套，其特征在于，所述內(nèi)層耐磨層，以重量百分比記，包括鉻15 20%，硅 5 10%，鐵 30 35%，鎳 40 44%。
3.如權(quán)利要求2所述的缸套，其特征在于，所述內(nèi)層耐磨層，以重量百分比記，包括鉻17%,硅 8%,鐵 35%,鎳 40%ο
4.如權(quán)利要求f3中任一項(xiàng)所述的缸套，其特征在于，所述內(nèi)層耐磨層厚度為O. 2 4毫米。
5.如權(quán)利要求4所述的缸套，其特征在于，所述內(nèi)層耐磨層厚度為O.5毫米。
6.—種缸套的制造方法,其特征在于,該方法包括 在外層金屬管內(nèi)壁涂覆耐磨材料粉末； 將內(nèi)壁涂覆有耐磨材料粉末的外層金屬管在保護(hù)氣氛下進(jìn)行燒結(jié)，形成內(nèi)層耐磨層。
7.如權(quán)利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述內(nèi)層耐磨層以重量百分比記，包括鉻15 20%，硅5 10%，鐵30 35%，鎳40 44%。
8.如權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述內(nèi)層耐磨層，以重量百分比記，包括鉻 17%，硅 8%，鐵 35%，鎳 40%。
9.如權(quán)利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述在保護(hù)氣氛下進(jìn)行燒結(jié)，包括 在氫氣保護(hù)氣氛下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度1000 1200°C，燒結(jié)時(shí)間f 3小時(shí)后自然冷卻。
10.如權(quán)利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述在保護(hù)氣氛下進(jìn)行燒結(jié)，包括 燒結(jié)溫度1100 1120°C，燒結(jié)時(shí)間2小時(shí)后自然冷卻。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種缸套，包括外層金屬管及內(nèi)層耐磨層，所述內(nèi)層耐磨層，通過內(nèi)壁涂覆有耐磨材料粉末的外層金屬管在保護(hù)氣氛下進(jìn)行燒結(jié)形成。本發(fā)明還公開了一種缸套的制造方法，該方法包括在外層金屬管內(nèi)壁涂覆耐磨材料粉末；將內(nèi)壁涂覆有耐磨材料粉末的外層金屬管在保護(hù)氣氛下進(jìn)行燒結(jié)，形成內(nèi)層耐磨層。該缸套和缸套的制造方法，采用燒結(jié)工藝制造內(nèi)層耐磨層，制造工藝簡單。
文檔編號C23C24/08GK102900663SQ20121036593
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者李信, 魯偉員, 鄒小軍, 鄒國雄 申請人:四川久信科技集團(tuán)有限公司