[發明專利]一種石油鉆桿加厚端成形凸模及其應用

有效

• 申請號: 201410850987.6
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN104439011A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 晏彬彬;徐新成;趙旺初
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: B21J13/02
• 分類號: B21J13/02;B21J5/02
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

技術領域

本發明涉及一種石油鉆桿成形模具，尤其是涉及一種石油鉆桿加厚端成形凸模及其應用。

背景技術

隨著現代油井及水井的深井化、地下作業環境的惡化和鉆桿本身重量的增加，對鉆桿的性能要求越來越高，尤其是鉆桿加厚端過渡區的性能。目前，主要采用鐓鍛工藝加工石油鉆桿，使用這種工藝加工時在其加厚端過渡區易出現壁厚變化不均勻、表面粗糙、折皺等缺陷，工作時此處易產生應力集中，導致鉆桿斷裂。

中國專利CN?101767173A公布了一種鉆桿鐓粗加厚工藝，利用中頻加熱爐對鉆桿管端進行加熱后，利用加厚機分三次對管端進行加厚，第一、二次加厚時只進行外加厚——鐓粗成型，并大大延長第二加厚模過渡帶的長度，且第二次加厚后的鉆桿鐓粗部分的外徑大于成品尺寸外徑；第三次加厚時只進行內加厚——復制成型，將外加厚的形狀通過擠壓復制到加厚端內表面，以形成一段內加厚直線部分和一段“S”型的自然平滑過渡的內過渡帶。但是該專利主要是采用不同的加厚工藝來進行鉆桿加厚端過渡區的改善，其工藝較為復雜。

中國專利CN?201423404?Y公布了一種鉆桿加厚模具，用于鉆桿的加厚處理。所述模具包括加厚模和夾緊模，所述加厚模后端與夾緊模前端相接，將所述加厚模后端及夾緊模前端的模膛均設置成錐孔狀，該錐孔的錐度為2～4°。通過將加厚模后端及夾緊模前端模膛直徑放大，解決了加厚鉆桿該處外徑變細超差問題。改進設計后該區段(加厚管距外加厚消失處一段范圍內)鉆桿外徑尺寸得到恢復，加厚管體尺寸和形狀都完全符合標準規定。但是上述專利由于凸模仍為圓柱結構，而加厚模和夾緊模的錐度均較小，因此，仍然會有過渡區易出現壁厚變化不均勻、表面粗糙、折皺等缺陷。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種石油鉆桿加厚端成形凸模及其應用，該成形凸模結構簡單，使用方便，與傳統的凹模配合使用，能夠有效地促進過渡區壁厚均勻成形、降低端部成形時過渡區的表面粗糙度和緩解褶皺帶來的端部質量問題。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

本發明的第一方面提供一種石油鉆桿加厚端成形凸模。

一種石油鉆桿加厚端成形凸模，包括凸模桿與凸模塊，所述的凸模桿的前端開設有外螺紋，所述的凸模塊內側開設有內螺紋段，所述的凸模塊共設有三個，三個凸模塊圍合成完整的凸模環，且三個凸模塊內側的內螺紋段圍合成與外螺紋配合的內螺紋，所述的凸模環為中空圓錐臺結構。不同于傳統的圓柱體型凸模，其凸模塊在石油鉆桿加厚端過渡區略向外延伸。

所述的凸模環外側的錐度與待成形石油鉆桿加厚端過渡區內表面錐度相同，保證加厚端過渡區也可以由模具控制其成形過程。

所述的凸模環旋接在凸模桿上時，凸模環外徑較大一端位于凸模桿的頭端。

所述的凸模桿由頭端向尾端依次為螺紋段、光滑圓柱段與擋盤，所述的外螺紋開設在螺紋段，所述的螺紋段的長度與凸模塊長度相同。

三個凸模塊的圓弧角度均為120°。

本發明的第二方面提供一種石油鉆桿加厚端成形凸模的應用。

所述的凸模與凹模配合作用，進行石油鉆桿加厚端的鐓鍛加工，包括以下步驟：

步驟一：先將三個凸模塊依次放入夾具里，組合成一個圓周形完整的凸模環，再將凸模桿從凸模環直徑較小端面沿著其軸向旋轉伸入到另一端，然后取下夾具。所述的夾具的內圓錐面輪廓與凸模環的外輪廓一致，從而保證在凸模組合過程中不會發生軸向移動。三個凸模塊和凸模桿組成一個完整的凸模后，伸入鉆桿中，使其與鉆桿端面接觸；

步驟二：再將凹模套在鉆桿外側，凸模與凹模配合，進行鐓鍛加工，加工出標準件的形狀；

步驟三：鐓鍛加工完成后，旋轉凸模桿，使其慢慢沿螺紋線旋轉而出，與三個凸模塊分離，再采用游標夾具取出三個凸模塊，所述的游標夾具包括長條狀的滑座與長條狀的滑桿，所述的滑座上開設有滑槽，所述的滑桿滑動連接在滑槽內，所述的滑座前端設有滑座端頭，所述的滑桿前端設有滑桿端頭；

取出三個凸模塊的步驟如下：滑座端頭將其中一個凸模塊往前推，直至三個凸模塊分離，再將游標夾具移動至懸空位置，沿軸向移動游標夾具，使滑座端頭內表面越過凸模塊，隨后徑向移動游標夾具，最后軸向移動滑桿，使滑座端頭和滑桿端頭與凸模塊兩端面接觸，施加一定的夾緊力，沿徑向移動合適的懸空位置，緩慢將游標夾具和凸模塊沿軸向取出，再用同樣的方法取出另外兩個凸模塊。