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一種高抗扭型鉆桿鉆鋌接頭的制造設(shè)備的制作方法

文檔序號(hào):3300050閱讀:213來源:國知局
一種高抗扭型鉆桿鉆鋌接頭的制造設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型為一種高抗扭型鉆桿鉆鋌接頭的制造設(shè)備,涉及鉆桿鉆鋌接頭的制造設(shè)備,克服現(xiàn)有鉆桿鉆鋌接頭抗扭性能差的問題,本設(shè)備包含:清潔工具,是對(duì)鉆桿鉆鋌接頭毛坯的表面清潔的酒精和抹布:激光熱處理裝置,是對(duì)清潔后的毛坯進(jìn)行激光相變強(qiáng)化處理的裝置,使其成為產(chǎn)品半成品:檢測(cè)工具,包括對(duì)產(chǎn)品半成品進(jìn)行硬度檢測(cè)的硬度計(jì)以及檢測(cè)變形量的螺紋規(guī),檢測(cè)合格的為高抗扭型鉆桿鉆鋌接頭產(chǎn)品;打包裝置,采用木箱打包機(jī),對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行包裝打包。本設(shè)備制成的高抗扭型鉆桿鉆鋌接頭淬火后變形量極小,硬度高,其基體的柔韌性能不會(huì)遭到破壞,提高了抗扭力,比現(xiàn)有產(chǎn)品提高了55%,使用中出現(xiàn)粘扣問題的幾率大大降低,大幅提高了產(chǎn)品的使用壽命。
【專利說明】一種高抗扭型鉆桿鉆鋌接頭的制造設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及鉆桿鉆鋌接頭的制造,尤其是指一種高抗扭型鉆桿鉆鋌接頭的制造方法及設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]鉆桿鉆鋌接頭是石油鉆探開采中廣泛使用的部件,用于連接鉆桿、鉆鋌用。鉆桿或鉆鋌的兩端分別通過摩擦焊接的工藝連接著鉆桿鉆鋌接頭中的公接頭與母接頭,作業(yè)時(shí)通過這些接頭把鉆桿或鉆鋌連接起來。
[0003]鉆桿和鉆鋌作業(yè)過程中是處于高速、高強(qiáng)度轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài),因此對(duì)鉆桿鉆鋌接頭的抗扭力和接頭螺紋的變形這兩項(xiàng)指標(biāo)要求很高。這兩項(xiàng)指標(biāo)不高的產(chǎn)品,作業(yè)過程很容易產(chǎn)生接頭螺紋粘扣死的問題,因此為提高接頭的使用壽命接頭的防粘扣是廣大商家一直以來尋求解決的技術(shù)難題。
[0004]由于鉆桿鉆鋌接頭在作業(yè)過程中承受巨大扭力,因此選擇需柔韌性能良好的鋼材作為其基體材料,目前商家大多選擇4145h作為其基體材料。4145h是美國鋼材牌號(hào),中國鋼材牌號(hào)42CrMo類似于此鋼材。
[0005]為改善接頭的抗扭力和接頭螺紋的變形這兩項(xiàng)指標(biāo)性能,目前都采用對(duì)接頭螺紋淬火強(qiáng)化的方法,但是傳統(tǒng)的淬火設(shè)備(例如高頻淬火、中頻淬火、火焰淬火等設(shè)備)使接頭的變形量都很大,遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到產(chǎn)品的要求。
[0006]不經(jīng)過淬火強(qiáng)化的接頭,其抗扭力很低。
[0007]目前,市場(chǎng)上采用一種叫QPQ的工藝設(shè)備,QPQ是Quench — Polish 一 Quench的縮寫,是指將黑色金屬零件放入兩種性質(zhì)不同的鹽浴中,通過多種元素滲入金屬表面形成復(fù)合滲層,從而達(dá)到使零件表面改性的目的。它沒有經(jīng)過淬火,但達(dá)到了表面淬火的效果。
[0008]經(jīng)過QPQ設(shè)備處理的接頭,其抗扭力比原產(chǎn)品大致提高20%,但還是不能滿足實(shí)際使用的要求。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0009]本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題,提供一種制造的鉆桿鉆鋌接頭抗扭性能好,接頭螺紋的變形量小,使用壽命高的高抗扭型鉆桿鉆鋌接頭的制造設(shè)備。
[0010]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0011]一種高抗扭型鉆桿鉆鋌接頭的制造設(shè)備,其包含:
[0012]清潔工具,是對(duì)鉆桿鉆鋌接頭毛坯的表面清潔的酒精和抹布;
[0013]激光熱處理裝置,是對(duì)表面清潔后的毛坯進(jìn)行激光相變強(qiáng)化處理的裝置,其包含:
[0014]激光器,是CO2激光器,其激光波長為10.6 μ m,工作功率為1480-1500W ;
[0015]數(shù)控加工機(jī)床,其機(jī)床工作臺(tái)卡盤上置放清潔后的毛坯,所述激光器發(fā)出的激光正對(duì)車削后的毛坯端部;[0016]控制器,其是一個(gè)數(shù)控系統(tǒng),分別與所述激光器,數(shù)控加工機(jī)床連接,使激光器產(chǎn)生的激光將清潔后的毛坯進(jìn)行激光熱處理,成為鉆桿鉆鋌接頭產(chǎn)品半成品;
[0017]檢測(cè)工具,包括對(duì)產(chǎn)品半成品進(jìn)行硬度檢測(cè)的硬度計(jì)以及對(duì)符合硬度要求的產(chǎn)品半成品檢測(cè)變形量的螺紋規(guī),檢測(cè)合格的為高抗扭型鉆桿鉆鋌接頭產(chǎn)品;
[0018]打包裝置,采用木箱打包機(jī),對(duì)高抗扭型鉆桿鉆鋌接頭產(chǎn)品進(jìn)行包裝打包。
[0019]所述激光器發(fā)出激光的光路上,設(shè)有發(fā)出一束紅光的同步指示系統(tǒng),發(fā)出的這束紅光的路線和激光的路線一致。
[0020]所述激光器發(fā)出激光的光路上,設(shè)有外光路系統(tǒng),外光路系統(tǒng)由數(shù)個(gè)透射鏡與數(shù)個(gè)反射鏡組成。
[0021]所述激光器與外光路系統(tǒng)分別與一個(gè)冷水機(jī)組連接。
[0022]本實(shí)用新型的有益效果:
[0023]采用本實(shí)用新型的設(shè)備制造的鉆桿鉆鋌接頭與現(xiàn)有設(shè)備制造的鉆桿鉆鋌接頭相比:一是激光相變強(qiáng)化的方法實(shí)施淬火后變形量極小,在產(chǎn)品允許的范圍之內(nèi)(這個(gè)指標(biāo)傳統(tǒng)淬火手段是達(dá)不到),二是激光淬火之后的鉆桿鉆鋌接頭基體的柔韌性能不會(huì)遭到破壞,硬度聞,提聞了接頭螺紋表面的抗扭性能,提聞了抗扭力,本實(shí)用新型的設(shè)備制造的鉆桿鉆鋌接頭的抗扭力,比現(xiàn)有產(chǎn)品提高了 55%。因此,用本設(shè)備制造的鉆桿鉆鋌接頭比傳統(tǒng)的鉆桿鉆鋌接頭相比,出現(xiàn)粘扣問題的幾率大大降低,從而大幅提高了產(chǎn)品的使用壽命。
[0024]為進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的上述目的、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和效果,以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本實(shí)用新型高抗扭型鉆桿鉆鋌接頭的制造設(shè)備示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合實(shí)施例的附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0027]為了表述方便,下文中將本實(shí)用新型的高抗扭型鉆桿鉆鋌接頭,命名為“LQAT鉆桿鉆鋌接頭”(LQAT:Laser Quenching&Ant1-Torque,即,激光淬火+抗扭)。本實(shí)用新型是用激光技術(shù)手段對(duì)鉆桿鉆鋌接頭進(jìn)行激光相變強(qiáng)化處理,對(duì)鉆桿鉆鋌接頭進(jìn)行激光淬火,由于激光工藝對(duì)產(chǎn)品變形小的特點(diǎn),解決了鉆桿鉆鋌在傳統(tǒng)淬火設(shè)備使接頭變形量大的問題。
[0028]參見圖1,本實(shí)用新型的高抗扭型鉆桿鉆鋌接頭制造設(shè)備包含:
[0029]清潔工具2,采用對(duì)鉆桿鉆鋌接頭毛坯(毛坯采用市場(chǎng)供應(yīng)的沒有淬火的27SiMn材料制造的鉆桿鉆挺接頭基體)的表面清潔的酒精和抹布。
[0030]激光熱處理裝置1,是對(duì)表面清潔后的毛坯進(jìn)行激光相變強(qiáng)化處理的裝置,其包含:
[0031]激光器12,是C02激光器,其激光波長為10.6μπι ;激光器最大功率為5KW,工作功率為 1480-1500W ;
[0032]同步指示系統(tǒng)15,置于激光器12發(fā)出激光的光路上,其是一種發(fā)出一束紅光的裝置,發(fā)出的這束紅光的路線和激光的路線完全一致,在激光的光路上安裝該裝置的作用是用來“對(duì)光”的,即在正式打開光閘使激光器12的激光照射到鉆桿鉆鋌接頭工件的工作點(diǎn)之前,先要用這束紅光來校準(zhǔn)激光的照射位置,以便激光器12的激光對(duì)準(zhǔn)鉆桿鉆鋌接頭工件的工作點(diǎn)位置。
[0033]外光路系統(tǒng)16,是置于激光器12發(fā)出激光的光路上的數(shù)個(gè)透射鏡與數(shù)個(gè)反射鏡,激光經(jīng)過外光路系統(tǒng)16的幾次透射、反射、折射、聚焦后到達(dá)鉆桿鉆鋌接頭工件的工作點(diǎn)。
[0034]冷水機(jī)組13,是水冷卻器,分別與激光器12及與外光路系統(tǒng)15連接(冷水機(jī)組13的冷水管連到激光器腔體里的散熱器上對(duì)激光器進(jìn)行散熱冷卻;冷水管還連到每一個(gè)透射鏡、反射鏡的鏡座上,對(duì)各鏡座進(jìn)行散熱冷卻。)
[0035]數(shù)控加工機(jī)床14,其機(jī)床工作臺(tái)卡盤上置放清潔后的毛坯,所述激光器的激光正對(duì)清潔后的毛坯端部(激光熱處理掃描從一個(gè)端部開始到另一端部);
[0036]控制器11,其是一個(gè)數(shù)控系統(tǒng),分別與所述激光器12,數(shù)控加工機(jī)床14連接,其控制數(shù)控加工機(jī)床14的機(jī)床工作臺(tái)卡盤轉(zhuǎn)速及機(jī)床X軸移動(dòng)速度,控制激光器12的輸出功率,另外,通過控制器11來打開或關(guān)閉激光器光閘,使激光器12產(chǎn)生的激光對(duì)清潔后的毛坯進(jìn)行激光熱處理,成為鉆桿鉆鋌接頭產(chǎn)品半成品;由于鉆桿鉆鋌接頭有公接頭(螺紋在夕卜)與母接頭(螺紋在內(nèi))之分,控制器11控制兩者在激光相變強(qiáng)化處理時(shí)的工作條件如下:激光淬火掃描光斑:公接頭用2x15mm的寬光斑掃描(用積分鏡調(diào)整光斑);母接頭直接采用Φ2-Φ2.5mm的圓光斑掃描;機(jī)床工作臺(tái)上的卡盤轉(zhuǎn)速:公接頭用的轉(zhuǎn)速500_550mm/分鐘;母接頭用的轉(zhuǎn)速800-850mm/分鐘。
[0037]檢測(cè)工具3,包括:對(duì)產(chǎn)品半成品進(jìn)行硬度檢測(cè)的硬度計(jì),本實(shí)施例采用的是型號(hào)為THllO的硬度計(jì)(一般熱處理后的產(chǎn)品半成品硬度為HV600以上符合要求,而傳統(tǒng)的熱處理設(shè)備是達(dá)不到此要求的);對(duì)符合硬度要求的產(chǎn)品半成品檢測(cè)變形量的螺紋規(guī),看變形量是否在要求范圍內(nèi)(這個(gè)范圍對(duì)不同規(guī)格的產(chǎn)品有不同的指標(biāo),同樣規(guī)格大小的接頭,公接頭和母接頭的表述數(shù)字也不一樣。舉一個(gè)例子如下,對(duì)NC50-G105的公接頭,激光相變強(qiáng)化前的緊密距控制范圍為15.85-16.0Omm之間,要求強(qiáng)化之后緊密距控制范圍在15.78-16.16之間;對(duì)%50-6105的母接頭,激光相變強(qiáng)化前的緊密距控制范圍為
0.05-0.20之間,要求強(qiáng)化之后緊密距控制范圍在0.02-0.27之間,這樣的變形范圍要求本實(shí)用新型的設(shè)備制造的產(chǎn)品達(dá)到了,而傳統(tǒng)的熱處理設(shè)備是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到的。檢測(cè)合格的為LQAT鉆桿鉆鋌接頭產(chǎn)品。
[0038]打包裝置4,采用木箱打包機(jī),對(duì)LQAT鉆桿鉆鋌接頭產(chǎn)品進(jìn)行包裝打包。
[0039]本【技術(shù)領(lǐng)域】中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到,以上的實(shí)施例僅是用來說明本實(shí)用新型的目的,而并非用作對(duì)本實(shí)用新型的限定,只要在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi),對(duì)以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本實(shí)用新型的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高抗扭型鉆桿鉆鋌接頭的制造設(shè)備,其特征在于包含: 清潔工具,是對(duì)鉆桿鉆鋌接頭毛坯的表面清潔的酒精和抹布; 激光熱處理裝置,是對(duì)表面清潔后的毛坯進(jìn)行激光相變強(qiáng)化處理的裝置,其包含: 激光器,是CO2激光器,其激光波長為10.6 μ m,工作功率為1480-1500W ; 數(shù)控加工機(jī)床,其機(jī)床工作臺(tái)卡盤上置放清潔后的毛坯,所述激光器發(fā)出的激光正對(duì)車削后的毛還端部; 控制器,其是一個(gè)數(shù)控系統(tǒng),分別與所述激光器,數(shù)控加工機(jī)床連接,使激光器產(chǎn)生的激光將清潔后的毛坯進(jìn)行激光熱處理,成為鉆桿鉆鋌接頭產(chǎn)品半成品; 檢測(cè)工具,包括對(duì)產(chǎn)品半成品進(jìn)行硬度檢測(cè)的硬度計(jì)以及對(duì)符合硬度要求的產(chǎn)品半成品檢測(cè)變形量的螺紋規(guī),檢測(cè)合格的為高抗扭型鉆桿鉆鋌接頭產(chǎn)品; 打包裝置,采用木箱打包機(jī),對(duì)高抗扭型鉆桿鉆鋌接頭產(chǎn)品進(jìn)行包裝打包。
2.如權(quán)利要求1所述的高抗扭型鉆桿鉆鋌接頭的制造設(shè)備,其特征在于: 所述激光器發(fā)出激光的光路上,設(shè)有發(fā)出一束紅光的同步指示系統(tǒng),發(fā)出的這束紅光的路線和激光的路線一致。
3.如權(quán)利要求1所述的高抗扭型鉆桿鉆鋌接頭的制造設(shè)備,其特征在于: 所述激光器發(fā)出激光的光路上,設(shè)有外光路系統(tǒng),外光路系統(tǒng)由數(shù)個(gè)透射鏡與數(shù)個(gè)反射鏡組成。
4.如權(quán)利要求3所述的高抗扭型鉆桿鉆鋌接頭的制造設(shè)備,其特征在于: 所述激光器與外光路系統(tǒng)分別與一個(gè)冷水機(jī)組連接。
【文檔編號(hào)】C21D9/00GK203418282SQ201320068887
【公開日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月6日
【發(fā)明者】王綏義 申請(qǐng)人:上海高斯雷潔激光技術(shù)有限公司
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