[发明专利]一种钢体PDC钻头表面强化防护工艺

权利要求书

1.一种钢体PDC钻头表面强化防护工艺，其特征在于：所述工艺包括如下步骤：

步骤一：涂层设计；

步骤二：表面预处理；

步骤三：涂层施工；

步骤四：保温缓冷；

步骤五：机械后处理；

所述步骤一中的涂层设计包括：在施工前明确施工步骤以及确定各施工步骤中的具体操作参数；

所述步骤二中的表面预处理包括：冠部凹切、屏蔽非喷涂层、表面粗化和表面净化共四个环节；所述步骤三中的涂层施工包括工件预热、喷涂粘结底层、喷涂工作层共三个环节。

2.根据权利要求1所述的钢体PDC钻头表面强化防护工艺，其特征在于：所述冠部凹切包括凹切区域和凹切余量，钢体PDC钻头冠部由内锥、顶部、侧翼、肩部和保径五部分组成，在凹切时依次对冠部的这五个组成区域进行打磨，凹切应以满足粘结底层和喷涂层的容量为原则，根据喷涂粉末和基体的材质特性,涂层的厚度为2.50—3.00mm，上述涂层在强化钻头抗磨损性的前提下，可以有效的保证涂层与基体的结合强度，故确定凹切的加工余量为3.0—3.5mm。

3.根据权利要求1所述的钢体PDC钻头表面强化防护工艺，其特征在于：所述屏蔽非喷涂层包括：喷涂区域即为凹切的钻头冠部处，因此只需对钻头冠部上的齿穴进行屏蔽。

4.根据权利要求1所述的钢体PDC钻头表面强化防护工艺，其特征在于：所述表面粗化包括用喷砂的方式粗化工件，喷砂压力为0.6-0.7Mpa,喷砂介质是石英砂，粒度为0.5—1.5mm，喷砂后工件表面粗糙度应达到8—10μmRa，喷砂的重点区域为凹切的钻头冠部。

5.根据权利要求1所述的钢体PDC钻头表面强化防护工艺，其特征在于：所述表面净化包括用压缩空气吹净钻头体表面的砂粒和其它杂质，然后用丙酮清洗钻头冠部，清洗的重点区域为凹切的钻头冠部。

6.根据权利要求1所述的钢体PDC钻头表面强化防护工艺，其特征在于：所述工件预热包括用功率为80KW的中频炉预热，预热时要与可升降平台配合使用，要求升温速率3—5℃/min，中频频率1000Hz，预热温度为550℃。

7.根据权利要求1所述的钢体PDC钻头表面强化防护工艺，其特征在于：所述喷涂粘结底层中喷涂方式选择氧—乙炔焰粉末喷涂，喷涂设备采用氧乙炔喷涂炬，使用规格为100目的F512作为喷涂材料，喷涂前应将粉末用电热鼓风干燥箱干燥1h，干燥温度为100℃，涂层厚度应为0.10—0.18mm，氧气表压力3.5—4.0Mpa，乙炔表压力0.10—0.14Mpa，喷涂时调整火焰至微碳化焰，垂直于工件表面喷涂，喷涂距离以150—200mm为宜，喷涂时,喷涂炬的移动面速度为20—25cm/s。

8.根据权利要求1所述的钢体PDC钻头表面强化防护工艺，其特征在于：所述喷涂工作层包括喷涂方式选择氧-乙炔焰粉末喷涂，喷涂设备采用氧乙炔喷涂炬，使用规格为150目的F102与WC的复合粉末作为喷涂材料，其中WC的含量为60﹪，要求粉末杂质含量小于0.3﹪，喷涂前应将粉末用电热鼓风干燥箱干燥1h，干燥温度为100℃，涂层厚度应为2.5—2.8mm，氧气表压力3.5-4.0Mpa，乙炔表压力0.10-0.14Mpa，喷涂时调整火焰至微碳化焰，垂直于工件表面喷涂，喷涂距离(焰芯端面至工件表面)以150200mm为宜，喷涂时,喷涂炬的移动面速度为20—25cm/s。

9.根据权利要求3所述的钢体PDC钻头表面强化防护工艺，其特征在于：所述施工完毕后应立即把钻头放入保温盒中保温缓冷，保温时间根据经验公式确定，其中T为钻头基体温度，h为钻头基体厚度。

10.根据权利要求1所述的钢体PDC钻头表面强化防护工艺，其特征在于：所述机械后处理具体如下：选择100目的平形金刚石砂轮对保径半精磨。