一种潜孔风动冲击器外套管、前后接头热喷涂强化方法
【技术领域】
[0001]本发明属于表面工程技术领域，具体涉及一种潜孔风动冲击器外套管前、后接头热喷涂强化方法。
【背景技术】
[0002]潜孔凿岩钻具是一种以压缩空气为动力源将凿岩冲击动力部分潜入凿岩孔中，通过冲击器中的配气装置控制活塞往返运动，冲击装量在冲击器前端的潜孔凿岩钻头将冲击能量传递到钻头、由钻头破碎岩石的凿岩设备，潜孔凿岩钻具，广泛用于露天及地下矿山、采石矿、水电工程、水井钻进、矿物勘探、岩体钢索锚固孔凿岩、地热开凿、地铁工程开挖边柱支护等施工场地。
[0003]目前国内潜孔风动冲击器生产厂家冲击器外套管、前后接头全部采用无缝合金钢管制造。钢管先进行调质处理，硬度一般为HRC38-45，然后进行机加工成形。若通过热处理方式提高硬度，随后的机加工很困难，特别是螺纹加工从使用性能上看，也不允许螺纹端有太高硬度，因此冲击器外套管，前后接头在使用中因粉末颗粒的冲刷，磨损较快，特别是前接头磨损更快。现场使用情况表明钻孔深度达3000米，外套管磨损4-6mm，前接头磨损7.3_。此时，必须更换外套管前接头，在施工现场，更换起来相当费事，有的干脆不更换，整个冲击器报废。如果活塞质量好，更换后可再使用2000-3000米。因此，如何增强冲击器外套管前后接头耐磨性，提高使用寿命、降低成本是目前需要迫切解决的技术问题。
【发明内容】
[0004]本发明目的是为了解决现有风动冲击器，特别是中高风压冲击器外套管、前后接头耐磨性差、寿命短的问题，提供一种高耐磨外套管、前后接头，大幅度提高使用寿命。
[0005]—种潜孔风动冲击器外套管、前后接头热喷涂强化方法，在所述潜孔风动冲击器外套管及前后接头处采用表面热喷涂方式喷涂耐磨层。
[0006]进一步地，所述耐磨层为多肋条结构。
[0007]进一步地，所述多肋条结构横向设置外套管及前后接头表面上，并所述多肋条结构包括3-10条肋条。
[0008]进一步地，所述肋条厚度为0.5-2mm，宽度为5_20mm。
[0009]进一步地，所述耐磨层厚度为0.5-3mm。
[0010]进一步地，所述耐磨层硬度为HV550-1100。
[0011]进一步地，所述耐磨层为镍基合金、铁基合金、碳化钨、WC陶瓷或金属陶瓷其中的一种。
[0012]进一步地，喷涂在外套管上的耐磨层包含10% -60%碳化物。
[0013]进一步地，所述喷涂强化方法具体包括以下步骤:
[0014]A)外套管表面、前后接头表面进行脱脂，除锈和去氧化膜工序；
[0015]B)外套管表面、前后接头表面粗化处理，对外套管表面、前后接头表面进行喷丸或喷砂粗化处理；
[0016]C)经过前2项处理后，再在外套管表面、前后接头表面进行打底处理，打底厚度在0.1-0.5_之间，打底材料为镍包铝；
[0017]D)选择喷涂工艺，分别对外套管及前后接头表面进行喷涂，在外套管及前后接头上形成耐磨涂层；
[0018]E)重熔处理，涂层重熔采用火焰重熔或激光重熔，火焰重熔将工件预热至200-300°后立即进行熔融处理，火焰可用氧气加乙炔，流量比为3:4，也可采用激光重熔。
[0019]进一步地，冲击器外套管采用超音速火焰或超音速等离子喷涂，喷涂厚度在0.3-lmm，然后采用激光重恪，重恪后耐磨层厚度为0.5_3mm ；
[0020]外套管喷涂材料采用10% -60%碳化物，喷涂后不需再进行机加工；
[0021]外套管前接头采用等离子堆焊，涂层材料采用含6% Ni的铁基合金，堆焊层在1-2_，放入保温坑里缓冷，不需要重熔，冷却后再进行表面磨削或车加工。
[0022]本发明的有益效果为喷涂工艺可控，成本低，大幅度提高外套管及前后接头的使用寿命，寿命可提高3-6倍。
【附图说明】
[0023]图1为本发明未进行强化喷涂的前接头结构示意图；
[0024]图2为本发明第一实施例的前接头结构示意图；
[0025]图3为本发明第二实施例的前接头结构示意图；
[0026]图4为本发明未进行强化喷涂的外套管结构示意图；
[0027]图5为本发明第一实施例的外套管结构不意图；
[0028]图6为本发明第二实施例的外套管结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
[0030]相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
[0031]如图1、2、4、5所示，本发明为一种潜孔风动冲击器外套管前、后接头热喷涂强化方法，所述该种方法采用电弧喷涂、超音速火焰喷涂、超音速等离子喷涂、激光喷涂设备，将粉末材料喷涂在外套管表面、前后接头表面，在表面形成稳固的耐磨材料，所述耐磨材料厚度为0.5-3mm，采用本发明的喷涂方法，喷涂后的表面硬度可达HV550-1100，所述喷涂材料为镍基、铁基合金、碳化钨粉末、WC陶瓷或金属陶瓷粉末，本发明的有益效果是，喷涂工艺可控、成本低、大幅度提高外套管及前后接头的使用寿命，寿命可提高3-6倍。
[0032]本发明提出的喷涂强化方法具体包括以下步骤:
[0033]1、基体表面进行脱脂，除锈和去氧化膜工序，保持基体表面清洁与活性；所述基体表面具体为外套管表面、前后接头表面。
[0034]2、基体表面粗化处理，对基体表面进行喷丸或喷砂粗化处理，增加表面实际接触面积，减少涂层的残余应力。
[0035]3、经过前2项处理后，再喷涂层基体进行打底处理，根据深层厚度不同，打底厚度在0.1-0.5mm之间，打底材料为镍包铝。
[0036]4、喷涂工艺选择。冲击器外套管是一种薄壁又长的工件，要考虑变形或者温度过高使基体工件硬度降低，喷涂采用超音速火焰或超音速等离子喷涂，喷涂厚度一般在0.3-lmm，然后采用激光重熔。喷涂材料采用10% -60%碳化物，喷涂后不需再进行机加工。外套管前接头可采用等离子堆焊，涂层材料采用铁基合金(含6% Ni)，堆焊层在l-2mm，立即放入保温坑里缓冷，不需要重熔，冷却后再进行表面磨削或车加工。前接头也可采用外套管的喷涂工艺。
[0037]5、重熔处理。涂层重熔采用火焰重熔与激光重熔，火焰重熔将工件预热至200-300°后立即进行熔融处理，火焰可用氧气加乙炔，流量比应为3:4.激光重熔对工件基体的热影响小，变形小，可获得性能优异的重熔层。冲击器外套管喷涂层采用激光重熔。
[0038]实施例2，如图3、6所示，本实施例与上述实施例部分相同，唯不同之处在于，所述耐磨层为多肋条结构。所述多肋条结构横向设置外套管及前后接头表面上，并所述多肋条结构包括3-10条肋条。所述肋条厚度为0.5-2mm，宽度为5_20mm。
【主权项】
1.一种潜孔风动冲击器外套管、前后接头热喷涂强化方法，其特征在于，在所述潜孔风动冲击器外套管及前后接头处采用表面热喷涂方式喷涂耐磨层或采用堆焊方式，堆焊耐磨层。2.根据权利要求1所述的一种潜孔风动冲击器外套管、前后接头热喷涂强化方法，其特征在于，所述喷涂强化方法具体包括以下步骤: A)外套管表面、前后接头表面进行脱脂，除锈和去氧化膜工序； B)外套管表面、前后接头表面粗化处理，对外套管表面、前后接头表面进行喷丸或喷砂粗化处理； C)经过前2项处理后，再在外套管表面、前后接头表面进行打底处理，打底厚度在0.1-0.5_之间，打底材料为镍包铝； D)选择喷涂工艺，分别对外套管及前后接头表面进行喷涂，在外套管及前后接头上形成耐磨涂层； E)重熔处理，涂层重熔采用火焰重熔或激光重熔，火焰重熔将工件预热至200-300°后立即进行熔融处理，火焰可用氧气加乙炔，流量比为3:4，也可采用激光重熔； F)堆焊后不需要重熔处理。3.根据权利要求1所述的一种潜孔风动冲击器外套管、前后接头热喷涂强化方法或堆焊强化方法，其特征在于，所述耐磨层厚度为0.5-3mm。4.根据权利要求1所述的一种潜孔风动冲击器外套管、前后接头热喷涂或堆焊强化方法，其特征在于，所述耐磨层为多肋条结构。5.根据权利要求4所述的一种潜孔风动冲击器外套管、前后接头热喷涂或堆焊强化方法，其特征在于，所述多肋条结构横向设置外套管及前后接头表面上，并所述多肋条结构包括3-10条肋条。6.根据权利要求5所述的一种潜孔风动冲击器外套管、前后接头热喷涂或堆焊强化方法，其特征在于，所述肋条厚度为0.5-2mm，宽度为5_20mm。7.根据权利要求1所述的一种潜孔风动冲击器外套管、前后接头热喷涂强化方法，其特征在于，所述耐磨层硬度为HV550-1100。8.根据权利要求1所述的一种潜孔风动冲击器外套管、前后接头热喷涂强化方法，其特征在于，所述耐磨层为镍基合金、铁基合金、碳化钨、WC陶瓷或金属陶瓷其中的一种。9.根据权利要求8所述的一种潜孔风动冲击器外套管、前后接头热喷涂强化方法，其特征在于，喷涂在外套管上的耐磨层包含10% -60%碳化物。10.根据权利要求2所述的一种潜孔风动冲击器外套管、前后接头热喷涂强化方法，其特征在于，冲击器外套管采用超音速火焰或超音速等离子喷涂，喷涂厚度在0.3-lmm，然后采用激光重恪，重恪后耐磨层厚度为0.5-3mm ； 外套管喷涂材料采用10% -60%碳化物，喷涂后不需再进行机加工； 前接头采用等离子堆焊，涂层材料采用含6% Ni的铁基合金，堆焊层在l_2mm，放入保温坑里缓冷，不需要重熔，冷却后再进行表面磨削或车加工。
【专利摘要】本发明属于表面工程技术领域，具体涉及一种潜孔风动冲击器外套管前、后接头强化方法。一种潜孔风动冲击器外套管、前后接头热喷涂强化方法，在所述潜孔风动冲击器外套管及前后接头处采用表面热喷涂方式喷涂耐磨层或堆焊方式，堆焊耐磨层。本发明的有益效果为喷涂或堆焊工艺可控，成本低，大幅度提高外套管及前后接头的使用寿命，寿命可提高3-6倍。
【IPC分类】C23C4/16
【公开号】CN105200366
【申请号】CN201510426464
【发明人】曹厚义
【申请人】曹厚义
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年7月20日