專利名稱：缸套及其制造方法
技術領域：
本發明涉及石油開采技術領域，特別涉及一種缸套及其制造方法。
背景技術：
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。這兩種缸套的結構均是由外層金屬管和由耐磨材料制成的內層耐磨管組成，內層耐磨管采用耐磨合金制成則為雙金屬缸套，內層耐磨管采用耐磨陶瓷制成則為陶瓷缸套。現有的缸套制造方法是外層金屬管以及內層耐磨管分別加工成型，然后再通過熱裝配將內層耐磨管嵌套在外層金屬管內，使外層金屬管與內層耐磨管形成過盈配合，最后再按照實際需要加工為缸套產品?，F有的缸套產品，內層耐磨管的材質耐磨性能有限。其中，在外層金屬管以及內層耐磨管分別加工的過程中，以及熱裝配過程中，需要經過多次的機械加工,并進行反復的加熱,制造工藝復雜,能耗大,成本高?！ち硗猓跓嵫b配時，要杜絕耐磨材料層嚴重變形或者產生裂紋，耐磨材料層的厚度需要達到4毫米以上，然而缸套在使用過程中由于活塞、泥漿的磨損，缸套內表面與活塞之間的間隙逐漸增大，泥漿開始滲漏，當缸套內表面磨損達到O. 5毫米后，泥漿泵會因泥漿滲漏嚴重而失效，致使缸套報廢，此時耐磨材料的有效利用率只有20%，浪費嚴重。而且，現有的缸套產品由于外層金屬管以及內層耐磨管是通過過盈配合熱裝配形成，在使用過程中內外兩層管還容易發生脫離，使缸套產品的可靠性大大降低。

發明內容
本發明提供了一種缸套及其制造方法，制造工藝簡單。為達上述目的，本發明的技術方案具體是這樣實現的一種缸套，包括外層金屬管層及內層耐磨層，所述內層耐磨層，通過內壁涂覆有耐磨材料粉末的外層金屬管在保護氣氛下進行燒結形成。優選地，所述內層耐磨層，以重量百分比記，包括鉻15 20%，硅5 10%，鐵30 35%，鎳40 44%。優選地,所述內層耐磨層，以重量百分比記，包括鉻17%,娃8%,鐵35%,鎳40%。優選地，所述內層耐磨層厚度為O. 2^4毫米。優選地，所述內層耐磨層厚度為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壁涂覆耐磨材料粉末；將內壁涂覆有耐磨材料粉末的外層金屬管在保護氣氛下進行燒結，形成內層耐磨層。
優選地，所述內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%。優選地,所述內層耐磨層，以重量百分比記，包括鉻17%,娃8%,鐵35%,鎳40%。優選地，所述在保護氣氛下進行燒結，包括在氫氣保護氣氛下進行燒結，燒結溫度1000 1200°C，燒結時間廣3小時后自然冷卻。優選地，所述在保護氣氛下進行燒結，包括燒結溫度1100 1120°C，燒結時間2小時后自然冷卻。由上述技術方案可見，本發明的這種缸套及其制造方法，內層耐磨層通過燒結成·型并與外層金屬管結合，無需進行多次熱加工和熱裝配的步驟，制造工藝簡單。另外，由于采用燒結工藝，內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，可以制造出內層耐磨層的厚度小于4毫米的缸套產品，從而減少了內層耐磨層的耐磨材料浪費。再有，采用燒結工藝，內層耐磨層與外層金屬管之間晶格相連，結合緊密，不易發生通過機械加工方式形成的過盈配合可能造成的內層耐磨層脫落或者內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，本發明中，內層耐磨層采用了鉻15 20%，硅5 10%，鐵30 35%，鎳40 44%配比的耐磨材料，經實驗證明，相比現有技術的耐磨材料，有更高的硬度，提高了耐磨性。


圖I為本發明實施例的缸套結構示意圖。圖2為本發明實施例一的缸套制作方法流程圖。圖3為本發明實施例二的缸套制作方法流程圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發明進一步詳細說明。如圖I所示，本發明實施例的缸套包括外層金屬管I及內層耐磨層2，其中，內層耐磨層2是通過內壁涂覆有耐磨材料粉末的外層金屬管I在保護氣氛下進行燒結形成的。內層耐磨層2通過燒結成型并與外層金屬管I結合，無需進行多次熱加工和熱裝配的步驟，制造工藝非常簡單。其中，內層耐磨層2的耐磨材料任意，可以使用現有任意耐磨材料，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有金屬管，例如45號鍛鋼，采用45號鍛鋼可以使缸套產品在經濟性和抗壓強度、斷裂韌性等使用性能間達到一個較好的平衡。為了達到更好的耐磨效果，提高缸套使用壽命，作為較佳實施例，用耐磨材料制成的內層耐磨層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層耐磨層2的洛氏硬度HRC達到68以上，高硬度帶來更好的耐磨性能。通過上述燒結方法制造而成的內層耐磨層2，其厚度可以做到4毫米以下，例如O. 2^4毫米，從而減少因缸套報廢時，耐磨材料沒有磨光，造成的對耐磨材料的浪費。其中，內層耐磨層2的厚度以O. 5毫米為最佳，因為一般耐磨層磨損O. 5毫米后就會報廢，因此內層耐磨層2的厚度為O. 5毫米時，耐磨層浪費最小。上述缸套的制造方法的實施例一如圖2所示，包括如下步驟步驟201，在外層金屬管內壁涂覆耐磨材料粉末；具體涂覆時，可以采用任意現有的涂覆方式，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有耐磨材料。步驟202，將內壁涂覆有耐磨材料粉末的外層金屬管在保護氣氛下進行燒結，形成內層耐磨層。具體燒結工藝任意，可以根據耐磨材料的特性選擇適合的燒結溫度和燒結時間，保證能夠在外層金屬管內壁燒結形成一個耐磨層結構即可?！ち硗?，本發明還提出了缸套的制造方法實施例二，如圖3所示，包括如下步驟步驟3Ol，混料。將以質量百分比記，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中混料I小時，得到耐磨材料粉末。其中，原材料粒度優選為150^300目，原材料粒度太粗會導致成分不均勻，會造成合金偏析，粒度太細因流動性差，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號鍛鋼內壁上，噴涂厚度O. 5毫米。由于缸套會在內層耐磨層的厚度會在磨損O. 5毫米后包報廢，因此噴涂厚度超過O. 5毫米會造成耐磨材料的浪費，而少于O. 5毫米則會在縮短缸套使用壽命，使缸套提前報廢，因此，O. 5毫米為最佳。步驟303，燒結。在氫氣保護氣氛下進行燒結，溫度1100 1120°C下保溫2小時，當隨爐自然冷卻至100°C時即可取出毛坯。當然，燒結的溫度根據不同的耐磨材料配比來確定，例如1000 1200°C，燒結時間也可以根據具體的耐磨材料確定，例如Γ3小時。冷卻的方式任意，自然冷卻、風冷水冷均可。燒結溫度過高，時間過長，耐磨材料的晶粒會變粗；造成耐磨性能下降，而燒結溫度過低，時間過短，燒結不完全，晶粒過小，或無法完全結晶，也會造成耐磨性能下降，經反復實驗，燒結溫度1100 1120°C下保溫2小時，得到的內層耐磨層硬度較高，耐磨性能好。另外，保護氣氛還可以采用其它任意還原性氣體，采用氫氣作為保護氣氛，成本低，性價比較高，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品。經實驗，通過本發明實施例制造的缸套，使用后壽命達到3000小時以上，沒有出現100小時以下的缸套產品，可靠性和壽命均超過國內目前使用的缸套產品。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明保護的范圍之內。
權利要求
1.一種缸套，包括外層金屬管及內層耐磨層，其特征在于，所述內層耐磨層，通過內壁涂覆有耐磨材料粉末的外層金屬管在保護氣氛下進行燒結形成。
2.如權利要求I所述的缸套，其特征在于，所述內層耐磨層，以重量百分比記，包括鉻15 20%，硅 5 10%，鐵 30 35%，鎳 40 44%。
3.如權利要求2所述的缸套，其特征在于，所述內層耐磨層，以重量百分比記，包括鉻17%,硅 8%,鐵 35%,鎳 40%ο
4.如權利要求f3中任一項所述的缸套，其特征在于，所述內層耐磨層厚度為O. 2 4毫米。
5.如權利要求4所述的缸套，其特征在于，所述內層耐磨層厚度為O.5毫米。
6.—種缸套的制造方法,其特征在于,該方法包括 在外層金屬管內壁涂覆耐磨材料粉末； 將內壁涂覆有耐磨材料粉末的外層金屬管在保護氣氛下進行燒結，形成內層耐磨層。
7.如權利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述內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.如權利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述內層耐磨層，以重量百分比記，包括鉻 17%，硅 8%，鐵 35%，鎳 40%。
9.如權利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述在保護氣氛下進行燒結，包括 在氫氣保護氣氛下進行燒結，燒結溫度1000 1200°C，燒結時間f 3小時后自然冷卻。
10.如權利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述在保護氣氛下進行燒結，包括 燒結溫度1100 1120°C，燒結時間2小時后自然冷卻。
全文摘要
本發明公開了一種缸套，包括外層金屬管及內層耐磨層，所述內層耐磨層，通過內壁涂覆有耐磨材料粉末的外層金屬管在保護氣氛下進行燒結形成。本發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壁涂覆耐磨材料粉末；將內壁涂覆有耐磨材料粉末的外層金屬管在保護氣氛下進行燒結，形成內層耐磨層。該缸套和缸套的制造方法，采用燒結工藝制造內層耐磨層，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 優先權日2012年9月27日
發明者李信, 魯偉員, 鄒小軍, 鄒國雄 申請人:四川久信科技集團有限公司