[发明专利]用于在焊态牙轮钻头的滚珠塞销焊缝中减少残余应力的系统、方法和装置

权利要求书

1.一种在牙轮钻头中减少残余应力的方法，该方法包括:

(a)提供牙轮钻头，其具有带有牙轮的头部；

(b)把牙轮固定到头部，其中滚珠位于每个牙轮和头部之间相交处的滚珠座圈中，每个滚珠座圈具有从滚珠座圈延伸到头部的周边区域的滚珠道；

(c)把滚珠塞销安装到每个滚珠道中以把滚珠保持在滚珠座圈中；

(d)在所述周边区域形成阻碍，以把滚珠塞销保持在滚珠道内；以及

(e)减少所述阻碍和所述周边区域处的残余应力，以增加牙轮钻头的使用载荷能力和使用寿命。

2.如权利要求1所述的方法，其中，步骤(e)包括由第一材料在滚珠塞销附近形成内部焊缝，并由第二材料在内部焊缝上形成外部焊缝，第二材料的强度高于第一材料。

3.如权利要求2所述的方法，其中，第一材料选自由镍、镍合金、不锈钢和Inconel合金构成的组，第二材料是钢。

4.如权利要求1所述的方法，其中，步骤(e)包括通过热处理来进行应力释放操作。

5.如权利要求4所述的方法，还包括在应力释放操作过程中使滚珠塞销经受高温。

6.如权利要求4所述的方法，还包括使热处理局限在包括阻碍和周边区域的牙轮钻头的有限部分。

7.如权利要求4所述的方法，还包括使整个牙轮钻头经受热处理。

8.如权利要求1所述的方法，其中，步骤(e)包括对阻碍和周边区域进行超声波振动处理。

9.如权利要求1所述的方法，其中，步骤(e)包括从阻碍去除材料。

10.如权利要求9所述的方法，还包括在阻碍中形成在滚珠道的轴向上延伸的孔。

11.如权利要求1所述的方法，其中，步骤(e)包括由选自由镍、镍合金、不锈钢和Inconel合金构成的组的材料形成单个焊缝。

12.如权利要求11所述的方法，还包括以至少一个焊接道次由单一材料形成所述单个焊缝。

13.一种用于减少牙轮钻头中残余应力的系统，包括:

具有带有牙轮的头部的钻头主体；

用于把牙轮固定到头部上的保持系统，该保持系统包括:在每个牙轮和头部之间相交处的滚珠座圈，从滚珠座圈延伸到头部的周边区域的滚珠道，位于滚珠座圈内以把牙轮机械地保持在头部上的滚珠，位于滚珠道内以把滚珠保持在滚珠座圈内的滚珠塞销，在周边区域形成以把滚珠塞销固定在滚珠道内的阻碍；和

在阻碍和周边区域处的残余应力减少，以用于增加牙轮钻头的使用载荷能力和使用寿命。

14.如权利要求13所述的系统，其中，残余应力减少包括由第一材料在滚珠塞销附近形成的内部焊缝，并且阻碍包括由第二材料在内部焊缝上形成的外部焊缝，第二材料的强度高于第一材料。

15.如权利要求14所述的系统，其中，第一材料选自由镍、镍合金、不锈钢和Inconel合金构成的组，第二材料是钢。

16.如权利要求13所述的系统，其中，残余应力减少包括热处理的应力释放。

17.如权利要求16所述的系统，其中，滚珠塞销在热处理过程中经受高温。

18.如权利要求16所述的系统，其中，热处理局限在阻碍和周边区域处。

19.如权利要求16所述的系统，其中，热处理在整个牙轮钻头上进行。

20.如权利要求13所述的系统，其中，残余应力减少包括对阻碍和周边区域的超声波振动处理。

21.如权利要求13所述的系统，其中，残余应力减少包括从阻碍去除材料。

22.如权利要求21所述的系统，其中，通过在阻碍中形成相对于滚珠道在轴向上延伸的孔而从阻碍去除材料。

23.如权利要求13所述的系统，其中，阻碍是由选自由镍、镍合金、不锈钢和Inconel合金构成的组的材料形成的单个焊缝。

24.如权利要求23所述的系统，其中，所述单个焊缝以至少一个焊接道次由单一材料形成。