专利名称：“双头”焊件的“双头”相位摩擦焊接方法
技术领域：
本发明涉及一种地质钻杆的"双头"相位摩擦焊接方法
背景技术：
地质钻杆是典型的"双头"焊件(管体两端各焊一个工具接头)。现有的地 质钻杆一端是外螺纹工具接头，另一端是内螺纹的，两个工具接头之间没有相 位关系，因而采取了多次重复的摩擦焊接方法制造，即先焊一 "头"后，拆卸
离机，周转，再装夹，焊另一 "头"。 一根钻杆的焊接周期大约20min，生产效 率较低；由于多次重复焊接，地质钻杆的同轴度往往达不到GB10977-89国家标 准规定的精度指标。
新型地质钻杆的工具接头采用方孔/方柄的结构，两个工具接头之间具有确 定的相位关系，采用多次重复的摩擦焊接方法，显然不可能保证这种"双头" 相位焊件的生产。
发明内容
为了克服现有多次重复摩擦焊接方法制造新型地质钻杆之类的"双头"相 位焊件时，不能保证相位控制精度，生产效率低，焊件精度不高等不足，本发 明提供一种"双头"相位摩擦焊接方法，在与多次重复摩擦焊接规范参数完全 一致的条件下，实现"双头"的一次同步摩擦焊接，工艺简单，连接质量可靠。
本发明的技术方案是 一种"双头"相位摩擦焊接方法。对新型地质钻杆 而言，其特征在于下述步骤
(1) 经由触摸屏/PLC控制系统，设定与多次重复焊接地质钻杆时完全相同的摩擦 焊接规范参数；
(2) 将工具接头分别置于左、右旋转夹具中，采用定位杆确定好"方柄"和"方孔"的相位关系后，夹紧；
(3) 将钻杆管体在固定夹具中夹紧；
(4) 共轭传动系统驱动左、右主轴箱的主轴/旋转夹具产生同步旋转，与此同时， 拉力油缸带动左、右主轴箱对着固定夹具产生相向移动；
(5) 当两"头"旋转与轴向移动两种运动交织时，保证地质钻杆工具接头"方柄" 和"方孔"的初始夹紧相位不变，"双头"摩擦同步进行；当摩擦时间达到设 定值时，左、右主轴箱同时对地质钻杆进行挤压顶锻；
(6) 左、右旋转夹具松开，左、右主轴箱退至原位；
(7) 固定夹具松开，取出焊件，"双头"相位摩擦焊接过程结束。
本发明的有益效果是由于采取了共轭传动的驱动方法，地质钻杆两端工 具接头的相位控制精度达到土O. 3'，同轴度小于CO. 8，单件焊接周期由原20min 縮短为lmin左右，提高生产效率20倍，同时由于摩擦焊接规范参数与分次重 复焊接时的完全相同，地质钻杆的两个摩擦焊接头因而具有"固态"焊接的全 部锻造组织特征，接头拉伸强度稳定在焊件材料的95%左右。
图1是新型地质钻杆结构示意图2是定位杆结构示意图，是背景技术图；
具体实施例方式
实施例1: DZ钢钢管(外径C73，长度825mm)， 35CrMoA钢工具接头(夕卜 径(T74/C75，长度140mm，方柄、方孔尺寸48X48)新型地质钻杆的"双头" 相位摩擦焊接。焊接规范主轴转速1200 1480rpm，摩擦压力80 100MPa， 顶锻压力120 160MPa，摩擦时间7 9S，保压时间5 7S。
参照图1、图2，将两个工具接头分别置于左、右旋转夹具中，采用图2所示的定位杆安装定位后夹紧；将DZ钢管在固定夹具中夹紧；触摸屏/PLC程序 使共轭传动系统驱动左、右旋转夹具同步旋转，同时拉力油缸使左、右主轴箱
对着固定夹具相向移动；在同步旋转/相向移动交织过程中维持两个工具接头的
初始夹紧相位不变，实现"双头"地质钻杆的相位摩擦焊接。经检测io根地质
钻杆，地质钻杆两端工具接头的相位控制精度达到士21'，同轴度C:0.4 e0.5， 单件焊接周期1. 5min左右，接头平均拉伸强度780MPa。
实施例2: DZ钢钢管(外径C73，长度1325mm)， 35CrMoA钢工具接头(外 径C74/C75，长度175，方柄、方孔尺寸48X48)新型地质钻杆的"双头"相 位摩擦悍接。焊接规范、方法与实施例l相似。经检测10根地质钻杆，地质钻 杆两端工具接头的相位控制精度达到士27'，同轴度《0.4 0.6，单件焊接周期 1. 5 2. Omin，接头平均拉伸强度770MPa。
实施例3: DZ钢管(外径C63，长度825mm)， 35CrMoA钢工具接头(外径C 64/C65,长度140咖，方柄、方孔尺寸36X36)新型地质钻杆的"双头"相位 摩擦焊接。焊接规范主轴转速1200rpm左右，摩擦压力100 120MPa，顶锻压 力160 200MPa，摩擦时间5 7S，保压时间3 5S。
参照图1、图2的"双头"相位摩擦焊接方法与实施例1的相似。经检测 10根地质钻杆，地质钻杆两端工具接头的相位控制精度达到土20'，同轴度C 0.4 0. 5，单件焊接周期lmin左右，接头平均拉伸强度800MPa。
权利要求
一、一种“双头”相位摩擦焊接方法，包括以下步骤(1)按照与分次重复焊接时完全相似的方法设定摩擦焊接规范参数；(2)将“双头”焊件的两“头”工件置于左、右旋转夹具中，采用定位杆确定两者的定位关系后，夹紧；共轭传动系统驱动左、右主轴/旋转夹具/两“头”工件产生同步旋转，并维持初始夹紧相位不变。(3)将“双头”焊件的中间工件在固定夹具中夹紧；(4)拉力油缸带动左、右主轴箱对着固定夹具产生相向运动；(5)触摸屏/PLC控制“双头”同步旋转/轴向相向位移两种运动发生交织，实现“双头”相位摩擦焊接。
全文摘要
本发明公开了一种新型地质钻杆的“双头”相位摩擦焊接方法。其目的是解决现有分次重复摩擦焊接方法无法保证“双头”焊件(一个焊件有两个摩擦焊接头)两端的相位关系，生产效率低，焊件精度难以达到国家标准等问题。包括下述步骤共轭传动系统驱动左、右主轴箱中的主轴/旋转夹具产生的同步旋转与拉力油缸带动左、右主轴箱对着固定夹具产生的相向移动发生交织，并维持初始夹紧相位不变，即可实现新型地质钻杆的“双头”相位摩擦焊接。“双头”相位摩擦焊接方法使地质钻杆的相位控制精度达到±30′，而现有的分次重复焊接方法无法进行相位控制；同轴度由现有方法的大于￠0.8提高到￠0.4～￠0.6，生产效率提高了10～20倍。
文档编号B23K20/12GK101417368SQ20071016777
公开日2009年4月29日 申请日期2007年10月26日 优先权日2007年10月26日
发明者周正航, 王忠平, 陈永平 申请人:汉中双戟摩擦焊接制造技术有限责任公司