一种针式节流阀阀杆的制作方法

本实用新型涉及钻井设备技术领域，具体涉及一种针式节流阀阀杆。

背景技术：

针式节流阀用在钻井中的压井管汇，在压裂钻井反排系统中起压力调节作用，流通的液体主要为泥浆或压裂液体，因此阀杆的头部对耐磨性和耐腐蚀性要求极高，一般采用钢件喷涂硬质合金，或采用热装连接耐磨合金或机械连接方式等。阀杆在使用的过程中有较高频率的震动，不同型号的性能各异，使用寿命和可靠性各有不相同。目前行业中大多采用喷涂硬质合金、热装和机械连接方式组合阀杆的头部和杆体，上述现有技术存在以下不足：一、阀杆在使用过程中会有较高频率的震动，喷涂硬质合金部分容易脱落；二、喷涂硬质合金一般采用手工焊接，而且连接面较大，焊接时不容易焊满焊接面，焊接可靠性差；三、热装、机械连接方式不牢固，阀杆在使用过程中易脱落，过程控制不易操作，且这两种连接方式的成型效率低下。

因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本实用新型所要研究解决的课题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种针式节流阀阀杆。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种针式节流阀阀杆，包括从前向后依次贴合并焊接结合的圆锥状硬质合金阀头、第一焊片、不锈钢筛网或铜片、第二焊片以及圆柱状不锈钢基体；所述第一焊片与所述第二焊片的材质相同；

所述硬质合金阀头的后端面上凹设有一装配口，该装配口位于所述后端面的几何中心；硬质合金阀头的后端面上除装配口之外的区域为第一焊接面；

所述不锈钢基体的前端面上凸设有一装配头，该装配头位于所述前端面的几何中心，与所述硬质合金阀头的装配口对位设置；不锈钢基体的前端面上除装配头之外的区域为第二焊接面，该第二焊接面的形状与第一焊接面匹配；

所述第一焊片、所述不锈钢筛网或铜片、所述第二焊片均为片状体，三者的形状均与第一焊接面以及第二焊接面匹配，便于贴合焊接；并且三者的几何中心均开设有让位孔，便于对所述不锈钢基体的装配头让位。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，所述装配头的根部环设有一让位槽。借此设计，硬质合金阀头和不锈钢基体在焊接后可以紧密贴合。

2．上述方案中，所述装配头与所述装配口间隙配合，该间隙大小为0.05~0.1mm，该间隙值为不锈钢基体加热膨胀之后与装配口的间隙。

3．上述方案中，所述装配头的端面平面度小于0.05mm；所述第一焊接面的平面度小于0.05mm，以保证焊接效果。

4．上述方案中，所述第一焊片与所述第二焊片均为铜焊片或银焊片；焊片的材质相同，即组份相同，以提高焊接性能，避免造成焊接钎料流失导致不均匀。

5．上述方案中，所述不锈钢筛网目数为60~100目，厚度为0.15~0.3mm；所述铜片优选黄铜片或紫铜片。

6．上述方案中，所述装配口的宽度占所述第一焊接面宽度的1/4~1/3。

本实用新型的工作原理及优点如下：

本实用新型可采用中频加热器进行加热，两层焊片加持一层不锈钢筛网（或铜片），第一焊片与硬质合金阀头、不锈钢筛网（或铜片）的一侧通过毛细作用相连，第二焊片与不锈钢基体、不锈钢筛网（或铜片）的另一侧通过毛细作用相连。第一焊片、不锈钢筛网（或铜片）、第二焊片在焊接时紧紧结合在一起，形成钎焊接头。

相比现有技术而言，本实用新型可通过采用局部加热实现焊接，效率现有技术大幅提升，且操作简单，成本低；通过采用不锈钢筛网或铜片夹层法焊接，不锈钢筛网或铜片能有效减缓焊接过程中纵向面焊料的流失，使焊接更加牢固；同时不锈钢筛网或铜片夹层能有效缓解硬质合金阀头与不锈钢基体因应力集中造成的裂纹。

综上，本实用新型设计新颖，连接牢固，增强了焊接的成功率，不锈钢筛网或铜片在钎焊接头使用过程中可以起抵抗冲击和振荡的作用，提高了阀杆的结构强度，长期工作也不易破坏。

附图说明

附图1为本实用新型实施例的结构示意图；

附图2为本实用新型实施例的分解爆炸图。

以上附图中：1．硬质合金阀头；2．第一焊片；3．不锈钢筛网（或铜片）；4．第二焊片；5．不锈钢基体；6．装配口；7．后端面；8．第一焊接面；9．前端面；10．装配头；11．第二焊接面；12．让位槽；13．间隙；14．装配头的端面。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例：参见附图1、2所示，一种针式节流阀阀杆，包括从前向后依次贴合并焊接结合的圆锥状硬质合金阀头1、第一焊片2、不锈钢筛网（或铜片）3、第二焊片4以及圆柱状不锈钢基体5；所述第一焊片2与所述第二焊片4的材质相同。

所述硬质合金阀头1的后端面上凹设有一装配口6，该装配口6位于所述后端面7的几何中心；硬质合金阀头1的后端面7上除装配口6之外的区域为第一焊接面8；所述装配口6的宽度占所述第一焊接面8宽度的1/4~1/3。

所述不锈钢基体5的前端面9上凸设有一装配头10，该装配头10位于所述前端面9的几何中心，与所述硬质合金阀头1的装配口6对位设置；不锈钢基体5的前端面9上除装配头10之外的区域为第二焊接面11，该第二焊接面11的形状与第一焊接面8匹配；所述装配头10的根部环设有一让位槽12。借此设计，硬质合金阀头1和不锈钢基体5在焊接后可以紧密贴合。

所述装配头10与所述装配口10间隙配合，该间隙13大小为0.05~0.1mm，该间隙值为不锈钢基体5加热膨胀之后与装配口10的间隙。

所述第一焊片2、所述不锈钢筛网（或铜片）3、所述第二焊片4均为片状体，三者的形状均与第一焊接面8以及第二焊接面11匹配（面积相同或接近相同），便于贴合焊接；并且三者的几何中心均开设有让位孔（图中未绘出），便于对所述不锈钢基体5的装配头10让位。

其中，所述装配头10的端面14平面度小于0.05mm；所述第一焊接面8的平面度小于0.05mm，以保证焊接效果。所述第一焊片2与所述第二焊片4均为铜焊片或银焊片；焊片2、4的材质相同，即组份相同，以提高焊接性能，避免造成焊接钎料流失导致不均匀。所述不锈钢筛网3目数为60~100目，厚度为0.15~0.3mm；所述铜片优选黄铜片或紫铜片。

所述加工成型工艺包括：

步骤一、加工所述不锈钢基体5

在所述不锈钢基体5的前端加工出所述装配头10，并在装配头10的根部加工让位槽12；

步骤二、加工所述硬质合金阀头1

在所述硬质合金阀头1的后端面7加工所述装配口6，使之与所述装配头10间隙配合，间隙13大小为0.05~0.1mm；

步骤三、成型焊片

通过模具成型所述第一焊片2、所述不锈钢筛网（或铜片）3以及所述第二焊片4，三者的形状均与所述第一焊接面8及所述第二焊接面11匹配，并在三者的几何中心均开设所述让位孔；

所述不锈钢筛网3的目数为60~100目，其厚度为0.15~0.3mm，抗拉强度大于485Mpa，屈服强度大于或等于170Mpa；所述铜片优选黄铜片或紫铜片。

步骤四、喷砂处理

对所述不锈钢基体5和所述硬质合金阀头1的焊接面8、11分别进行喷砂处理，喷砂完成后用酒精清洗；所述砂的目数大于30目；

喷砂的作用是去除影响焊接的污渍，大于30目可达到喷砂的要求：由残存的锈斑、油污、氧化皮等其他污渍引起的轻微变色总面积，在任何25x25mm²的区域内不允许超过3%；

步骤五、焊前装料

将所述不锈钢基体5竖直放置，前端朝上；依次放置所述第二焊片2、所述不锈钢筛网（或铜片）3、所述第一焊片4、所述硬质合金阀头1，且每放置一层均涂抹钎剂；

其中，所述钎剂的选用与焊片2、4材质对应，如铜焊片选用铜焊钎剂，银焊片选用银焊钎剂，钎剂的作用是消除高温过程中产生的氧化物。

步骤六、中频感应钎焊

将所述不锈钢基体5放入一中频加热器中（未附图示），要求所述中频加热器的加热区域完全覆盖两焊接面8、11；中频加热器内设有中频感应器，该中频感应器的边缘与所述不锈钢基体5的边缘具有间隙配合，该间隙的长度为7~12mm；

其中，所述中频加热器的频率为500Hz~20KHz；

步骤七、启动中频加热器

所述中频加热器的运转时间为2~3min，所述不锈钢基体5的升温速度小于或等于10°C/s，直至两焊片2、4完全熔化，且最高焊接温度小于等于一设定温度；

所述中频加热器的原理是在中频感应器里流通中频交变电流，在中频感应器中产生高密度的磁力线，该磁力线作用于金属材料，使金属材料中产生很大的感应电流，从而使焊接面8、11迅速升温；

步骤八、焊后保温

对阀杆进行人工时效处理，所述人工时效具体为将阀杆插入密集的珍珠岩粉（或其他同样功效的保温材料）中进行保温，保温时间大于或等于8h。

其中，所述第一焊片2及所述第二焊片4均为铜焊片，其材料包括以下重量份数的组份：

铜 45~65份；

锌 30~45份；

锰 2~7份；

锡 1~7份；

镍 1~7份；

于步骤七中，此时的所述设定温度为860~930°C。

或者，所述第一焊片2及所述第二焊片4均为银焊片，其材料包括以下重量份数的组份：

银 15~50份；

铜 20~45份；

锌 15~35份；

于步骤七中，此时的所述目标温度为680~730°C。

本实用新型可采用中频加热器进行加热，两层焊片2、4加持一层不锈钢筛网或铜片3，第一焊片2与硬质合金阀头1、不锈钢筛网（或铜片）3的一侧通过毛细作用相连，第二焊片4与不锈钢基体5、不锈钢筛网（或铜片）3的另一侧通过毛细作用相连。第一焊片2、不锈钢筛网（或铜片）3、第二焊片4在焊接时紧紧结合在一起，形成钎焊接头。

相比现有技术而言，本实用新型可通过采用局部加热实现焊接，效率现有技术大幅提升，且操作简单，成本低；通过采用不锈钢筛网或铜片夹层法焊接，不锈钢筛网或铜片能有效减缓焊接过程中纵向面焊料的流失，使焊接更加牢固；同时不锈钢筛网或铜片夹层能有效缓解硬质合金阀头与不锈钢基体因应力集中造成的裂纹。

综上，本实用新型设计新颖，连接牢固，增强了焊接的成功率，不锈钢筛网或铜片在钎焊接头使用过程中可以起抵抗冲击和振荡的作用，提高了阀杆的结构强度，长期工作也不易破坏。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。