[發(fā)明專利]一種無磁鋼電場(chǎng)復(fù)合連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊無磁鉆桿的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111541945.0
• 申請(qǐng)日: 2021-12-16
• 公開（公告）號(hào): CN114346403A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 溫國棟;鄢忠方;路前海;李駿;馬曉琳;駱曉煒;蘆甜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司
• 主分類號(hào): B23K20/12
• 分類號(hào): B23K20/12
• 代理公司: 西安恒泰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 王孝明

本發(fā)明提供了一種無磁鋼電場(chǎng)復(fù)合連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊無磁鉆桿的制備方法該方法中無磁鋼鉆桿的無磁鋼接頭和無磁鋼桿體由摩擦焊接機(jī)床摩擦焊接完成；在所述的無磁鋼桿體上套裝有環(huán)狀電極，環(huán)狀電極與高壓恒壓電源的負(fù)極電連接，無磁鋼桿體與高壓恒壓電源的正極電連接，實(shí)現(xiàn)連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊接與電場(chǎng)的復(fù)合。所述的高壓恒壓電源的輸出電壓為可調(diào)直流電壓或恒定直流電壓。本發(fā)明突破傳統(tǒng)連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊接工藝參數(shù)調(diào)控、前后熱處理等工藝研究方法，在無磁鋼連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊剪切帶調(diào)控中，首次提出無磁鋼電場(chǎng)復(fù)合連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊的新設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)接頭強(qiáng)度的提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鉆探機(jī)具技術(shù)領(lǐng)域，涉及鉆桿焊接，具體涉及一種無磁鋼電場(chǎng)復(fù)合連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊無磁鉆桿的制備方法。

背景技術(shù)

無磁鉆桿是煤礦井下超長定向鉆孔施工技術(shù)的關(guān)鍵裝備之一。定向鉆進(jìn)過程中，磁性測(cè)量儀器依靠感應(yīng)大地磁場(chǎng)測(cè)量鉆進(jìn)的方位和深度，因此需要在一個(gè)穩(wěn)定無磁的環(huán)境中，然而常規(guī)的合金鋼鉆具往往都具有磁性，影響磁性測(cè)量儀器，不能獲得準(zhǔn)確的鉆進(jìn)軌跡測(cè)量信息數(shù)據(jù)，故需將磁性測(cè)量儀器放置在無磁鉆具內(nèi)，使其免受外界磁場(chǎng)的影響，從而保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

無磁鉆桿的工程技術(shù)指標(biāo)要求參照API 5DP的要求，不論母材還是焊縫的力學(xué)性能滿足G105鋼級(jí)，即≥724MPa。目前，摩擦焊接式無磁鉆桿可以解決粘扣問題，逐漸成為無磁鉆桿的主流形式。然而，摩擦焊接后，焊縫屈服強(qiáng)度僅有660MPa。導(dǎo)致強(qiáng)度低是由于連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊縫容易出現(xiàn)條帶狀組織(剪切帶)等缺陷存在(G.D.Wen,J.L.Li,S.Q.Wang,D.Z.Tian,M.M.Dong.Effect of forge pressure on the microstructure andmechanical properties of high nitrogen austenitic stainless steel joints bycontinuous drive friction welding.International Journal of Modern PhysicsB.2020,5:1-17.)。無磁鉆桿焊縫強(qiáng)度直接制約了煤礦井下超長定向鉆孔施工技術(shù)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種無磁鋼電場(chǎng)復(fù)合連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊無磁鉆桿的制備方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中無磁鉆桿焊縫強(qiáng)度有待進(jìn)一步提升的技術(shù)問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種無磁鋼電場(chǎng)復(fù)合連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊無磁鉆桿的制備方法，該方法中無磁鋼鉆桿的無磁鋼接頭和無磁鋼桿體由摩擦焊接機(jī)床摩擦焊接完成；

在所述的無磁鋼桿體上套裝有環(huán)狀電極，環(huán)狀電極與高壓恒壓電源的負(fù)極電連接，無磁鋼桿體與高壓恒壓電源的正極電連接，形成電場(chǎng)，無磁鋼接頭和無磁鋼桿體的焊縫處移動(dòng)至環(huán)狀電極中，實(shí)現(xiàn)連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊接與電場(chǎng)的復(fù)合。

本發(fā)明還具有如下技術(shù)特征：

所述的高壓恒壓電源的輸出電壓為可調(diào)直流電壓或恒定直流電壓。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果：

(Ⅰ)本發(fā)明的電場(chǎng)復(fù)合摩擦焊接方法突破傳統(tǒng)連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊接工藝參數(shù)調(diào)控、前后熱處理等工藝研究方法，在無磁鋼連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊剪切帶調(diào)控中，首次提出無磁鋼電場(chǎng)復(fù)合連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊的新設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)接頭強(qiáng)度的提高。

(Ⅱ)本發(fā)明的電場(chǎng)復(fù)合摩擦焊接方法能夠改善無磁鋼連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊縫組織容易出現(xiàn)剪切帶等缺陷的問題，從而提高無磁鋼接頭力學(xué)性能。

(Ⅲ)本發(fā)明的電場(chǎng)復(fù)合摩擦焊接方法能夠打破制約煤礦井下超長定向鉆孔、大直徑定向長鉆孔施工能力的瓶頸，增強(qiáng)煤礦安全高效生產(chǎn)。

(Ⅳ)本發(fā)明的電場(chǎng)復(fù)合摩擦焊接方法，與現(xiàn)有的連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊無磁鉆桿制備方法相比，在附加電場(chǎng)后，對(duì)缺陷控制，存在以下幾方面的優(yōu)勢(shì)：