[發明專利]石油鉆桿接頭擠壓成形工藝方法

無效

• 申請號: 200610098616.2
• 申請日: 2006-07-07
• 公開（公告）號: CN101100027A
• 公開（公告）日: 2008-01-09
• 發明（設計）人: 唐建軍;徐春國;任廣升
• 申請（專利權）人: 唐建軍
• 主分類號: B23P13/00
• 分類號: B23P13/00;B21J1/06;B21J5/08;B21C31/00
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司
• 代理人: 李桂琴

技術領域

本發明屬于材料加工工程中金屬塑性成形領域，尤其是涉及用于成形石油鉆桿接頭及與其相類似的中空軸類鍛件的加工方法。

背景技術

石油鉆桿接頭是石油鉆桿的重要連接部件，對接頭毛坯的材料和機械性能有著嚴格的要求。由于石油鉆桿接頭尺寸細長，且為中空結構，鍛造過程中成形和提高精度困難較多。鉆桿毛坯的傳統生產方式為采用高性能的材料通過機械加工的方法成形，再通過熱處理來保證產品的最終性能要求，該方法的優點是工序短，生產線投資少，但存在著材料浪費嚴重，產品質量不容易控制等缺陷。隨著能源和材料的短缺，直接采用機械加工的方式難以滿足當前節材降耗的行業需求，目前，對于鉆桿毛坯接頭開始采用鍛造的方法來生產，主要的加工方式為胎模鍛和簡單的擠壓成形，相對于機械加工，此成形方法雖然在產品的機械性能上有了較大的提高，但生產工藝落后，不能做到產品中間孔的通透，產品的機械加工余量較大，生產效率低等缺點。

發明內容

本發明的目的就是提供一種新型石油鉆桿接頭擠壓成形工藝方法，具有可使加工工件快捷成形、提高生產效率、降低生產成本的特點。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：這種石油鉆桿接頭擠壓成形工藝方法，其改進之處在于：它分為以下工序：(1)加熱；(2)鐓粗；(3)復合擠壓；(4)沖連皮。

上述技術方案的進一步改進在于：所述的工序(3)復合擠壓與工序(4)沖連皮之間還可以增加縮口工序。

上述技術方案的進一步改進在于：所述的工序(1)加熱過程中，加熱溫度為1100℃-1210℃。

上述技術方案的進一步改進在于：所述的工序(3)復合擠壓過程中，所用壓力機的工作行程至少為所加工工件高度的2倍，且壓力機的開起高度不小于工件高度的4倍。

與單純的反擠壓和正擠壓成形相比，本發明采用復合擠壓和縮口工藝，大大改善了擠壓凸模的受力狀態，將大細長比反擠壓沖頭的長度大大降低，從而提高了沖頭使用壽命。本發明的另一個特征是采用縮口工藝成形端部的外形和內孔，降低了成形力，減少了設備投資，降低了生產成本。本發明采用的生產工藝方法具有工藝流程短、鍛件精度高、產品質量穩定、生產線投資少等綜合技術優勢，對于推動行業技術進步具有重要意義。

附圖說明

圖1為待加工石油鉆桿接頭鍛件圖；

圖2為采用本發明工藝方法石油鉆桿接頭成形工序圖；其中1)為鐓粗成形圖、2)為復合擠壓成形圖、3)為縮口成形圖、4)為沖孔成形圖；

圖3為本發明工藝流程示意圖；

圖4為本發明工藝方法所采用的復合擠壓工序模具及模架圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。

如圖3所示，本發明是采用復合擠壓法成形石油鉆桿接頭中空桿部，將加熱(加熱溫度為1100℃-1210℃)到鍛造溫度后的坯料經鐓粗后，放入復合擠壓凹模中，擠壓凸模下行，材料首先發生反擠壓變形，當反擠壓成形完成后，材料發生正擠壓變形，當模具閉合后，材料流動完成，從而完成復合擠壓過程。復合擠壓后帶連皮的工件，如果鍛件的形式為端頭不需要縮口，則直接進行沖孔，從而完成全部成形任務。如果鍛件端頭需要縮口，則在復合擠壓后，首先進行縮口工序，然后進行沖連皮。

圖1為一種石油鉆桿接頭鍛件圖。精度等級為GB12362《(鋼質模鍛件公差及機械加工余量》中的精密級。鍛件高度430mm，最大外徑為190mm。采用擠壓成形，壓力機的工作行程至少應達到工件高度的2倍。這是因為除了擠壓需要的行程外，還要考慮工件從凹模中頂出后取走所需要的行程。加上模具系統高度，壓力機的開起高度應不小于工件高度的4倍。一般機械壓力機不能滿足這一要求，而液壓機較容易達到這一要求，因此選用液壓機比較合理。成形鍛件的鐓粗、復合擠壓、縮口、沖連皮四個工序可布置在兩臺液壓機上，模具分別安裝在導向精度良好的兩套模架上。其中鐓粗與復合擠壓共用一臺設備，縮口及沖連皮共用一臺設備。圓棒料鐓粗為復合擠壓工序提供尺寸合適的坯料，同時去除加熱產生的氧化皮。采用閉式復合擠壓完成工件的大部分或全部成形任務。圖2是加工工件工序流程，圖4是復合擠壓工序模具及模架圖。本發明的技術特征集中體現在復合擠壓工序和縮口工序中。圖4清楚地表明了這一工序的工作原理，環形沖頭施加擠壓力，芯桿擔負沖連皮與控制金屬流動雙重任務。與反擠壓沖頭相比，芯桿的長度短得多，不承擔擠壓力，在工作中主要承擔由于摩擦所產生的拉應力，因此精度損失較慢，使用壽命較長。

在實際生產中，采用1250噸液壓機為主機，配以一臺噸位較小的500噸液壓機組成生產線，可生產直徑200毫米，桿部內孔60毫米，鍛件高度450毫米及其以下尺寸的石油鉆桿接頭。生產節拍40秒，班產可達630件，鍛件平均重量60公斤，班產鍛件37噸。鍛件材料利用率97％以上，鍛件精度達到國家標準精密級。本發明是鍛造石油鉆桿接頭的先進實用技術，應用前景十分廣闊。