一种钢管端部振动镦粗接头装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钢管端部成型装置及方法，特别涉及一种钢管端部振动镦粗接头装置及方法。
【背景技术】
[0002]原有钢管管端墩粗机、端部成型机，体积庞大，工效低，成本高，其制造出的产品质量不稳定。特别是在油田生产中，油管、套管、钻杆等石油管件多是通过在端部活动连接接头，实现连接，而这样的分体式连接结构，会导致在井下作业时出现断脱的情况，严重影响安全生产和效率。中国专利文献公开号为101041173，专利名称为《一种无接箍油套管端部镦锻成型的方法及装置》，将两根油套管同时加热完成后换至镦锻成型设备工位辊道上，夹紧油缸伸出，将油套管夹紧并合模；墩粗油缸伸出，凸模前进，将油套管两端部镦锻成型；油套管两端成型后；油套管端部镦锻后加工成无接箍油管或套管，由于一次镦锻整体成型，实现油套管无接箍连接，拉伸强度高，便于预防事故。中国专利文献公开号为102343397A，专利名称为《高压油管端部成型模具》，包括模具本体，在模具本体上表面设有钢管端部外形成型槽，所述钢管端部外形成型槽向下渐缩；在模具本体下部设有容纳空间，用于容纳钢管端部内形成型模芯；所述容纳空间与钢管端部外形成型槽连通，使所述钢管端部内形成型模芯的尖部可以伸入钢管端部外形成型槽。上述发明都存在的问题是制作成本较高，难度较大，较多采用液压和常规机械装置，没有采用先进的振动装置来实现镦挤，而且金属晶体不匀、强度不好。
【发明内容】
[0003]本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种钢管端部振动镦粗接头装置及方法。
[0004]一种钢管端部振动镦粗接头装置，其技术方案是:在机床主体上部安装有操作平台(6)，在操作平台(6)上安装推板(I)、升降平台(2)、电动机(3)、减速机(4)、推杆(5)、振动支撑架(8)、控制器(16)、推杆导轨(18)，所述的推板(I)的一侧设有推杆(5)，另一侧连接减速机(4 )和电动机(3 )，所述的推杆(5 )的外侧连接振动装置(7 )，且在振动装置(7 )的外侧安装有矩形结构的振动支撑架(8)，振动支撑架(8)的两端固定在操作平台(6)上，振动支撑架(8)的顶部通过弹性元件(9)连接到振动装置(7)的顶部，振动装置(7)的底部与升降平台(2)接触，所述的升降平台(2)的底部通过缓冲装置(12)与操作平台(6)接触，升降平台(2)的一侧通过升降导轨(17)与控制器(16)连接，实现上下移动，所述的升降平台
(2)通过推杆导轨(18)实现水平移动；L形结构的晾床(13)独立安装于机床外侧，且带有坡度，L形结构的晾床(13)的一侧设有与钢管端部配合的晾床凹槽(15);在操作平台(6)的远端安装有线圈加热装置(14)，用于对工件(10)的端部加热，且工件通过卡具(19)固定在操作平台上。
[0005]上述的操作平台(6)上设有限位器(11)，对工件(10)的位置进行限定。
[0006]上述的弹性元件(9)采用多组圆环套接在一起，且圆环可以沿着振动支撑架(8)的顶部横杆滑动。
[0007]上述的振动装置(7)包括辅助激振器(7.1)、模具(7.2)、防护罩(7.3)、激振器(7.4)和环形振动体(7.5)组成，所述的环形振动体(7.5)的内腔且在模具外设有两个或两个以上的激振器(7.4)，在环形振动体(7.5)中心设有模具(7.2)，在环形振动体(7.5)的外侧固定有一个辅助激振器(7.1)，环形振动体(7.5)外部设置有防护罩(7.3)。
[0008]上述的激振器(7.4)包括上激振器(7.4.1)、下激振器(7.4.2)和水平激振器(7.4.3)，所述的上激振器(7.4.1)安装在环形振动体(7.5)的上侧内壁，下激振器(7.4.2)安装在环形振动体(7.5)的下侧内壁，所述的水平激振器(7.4.3)安装的环形振动体(7.5)的右侧内壁，环形振动体(7.5)的左侧为敞开端，用于放置工件(10)的端部；其中，上激振器(7.4.1)、下激振器(7.4.2)可以只安装或启动其中一个，至少安装一个上激振器(7.4.1)或下激振器(7.4.2)和一个水平激振器(7.4.3)。
[0009]上述的模具(7.2)包括模壳(7.2.1)和模芯(7.2.2)，所述的模壳(7.2.1)的外形为圆柱形结构或方形结构，内壁为锥形空腔，在锥形空腔的中心设有锥体结构的模芯(7.2.2)。
[0010]本发明提到的一种钢管端部振动镦粗接头装置的使用方法，包括以下步骤:
a、钢管用线圈加热装置(14)，将钢管的端部加热到780~1200°C；
b、放入机床工位，固定未受热部分在机床平台一端底座；或者先固定工件，后用线圈加热装置(14)端部，从钢管另一端置入定径的芯棒；
C、在振动装置(7)的模具空腔涂抹胶体石墨或高温润滑剂；
d、开启操作平台另一端的推板装置，利用推杆的推挤力，直线推动平台，接近工件端部，振动装置的模具型腔与钢管端部配合；
e、开启振动装置的辅助激振器及激振器，使振动装置带动模具空腔，产生径向和直线振动，上下激振器产生圆周振动，水平激振器产生直线振动；副激振器正常工作时，主激振器处于备用状态；
f、在振动和推挤的工作过程中，可调试更改编程设置，一次或多次暂停，观察加工工件，检查镦挤效果，根据挤压效果，调整或再调整振动平台方向，编程设置上升、下降等，每个动作的时间、起点、终点，或者调整推杆电机，控制推杆直线方向前进或后退的速度；
g、振动装置抵达操作平台上的限位器，工作即停止；或数控编程控制终点，停止工件加工；振动装置的上下激振器和水平激振器停止工作并返回起点，电机工作，推杆返回起点；卡具松开，钢管芯棒和工件退出工位；油缸工作，翻料装置翻出工件到L形晾床，其中，接头端放置在晾床凹槽处；
H、工件沿着L形结构的晾床坡度，工件缓慢滚动，最后静止排放在晾床的另一端，准备进入下一工序处理。
[0011]本发明的有益效果是:
1、采用了振动装置用于对钢管端部进行镦挤，代替传统大型液压设备进行端部热挤，更易于实现钢材端部热加工的目的；
2、振动、热锻力、推力的冲击，使钢管端部产生热变形效果，促使半固态晶体位错增加，这样，经过整体热处理后的钢材晶粒细化、均匀，整体强度更高； 3、振动挤压带有焊点、焊缝的管件，更具有:不易开裂、不产生折叠、凹坑缺陷等，独特优势；
4、由于全方位的振动，半固态金属产生均匀的金属变型，所以，利用一套模具既可以成型复杂、较大的金属工件，并且，其制作成本较低，操作容易。
【附图说明】
[0012]附图1是本发明的结构示意图；
附图2是振动装置的正面结构示意图；
附图3是振动装置的侧面结构示意图；
附图4是振动装置的模具的结构图；
上图中:推板1、升降平台2、电动机3、减速机4、推杆5、操作平台6、振动装置7、振动支撑架8、弹性元件9、工件10、限位器11、缓冲装置12、晾床13、线圈加热装置14、晾床凹槽
15、控制器16、升降导轨17、推杆导轨18、卡具19；
辅助激振器7.1、模具7.2、防护罩7.3、激振器7.4和环形振动体7.5 ;上激振器7.4.1、下激振器7.4.2和水平激振器7.4.3。
【具体实施方式】
[0013]结合附图1-4，对本发明作进一步的描述:
一种钢管端部振动镦粗接头装置，其技术方案是:在机床主体上部安装有操作平台6，在操作平台6上安装推板1、升降平台2、电动机3、减速机4、推杆5、振动支撑架8、控制器
16、推杆导轨18,所述的推板I的一侧设有推杆5,另一侧连接减速机4和电动机3,所述的推杆5的外侧连接振动装置7，且在振动装置7的外侧安装有矩形结构的振动支撑架8，振动支撑架8的两端固定在操作平台6上，振动支撑架8的顶部通过弹性元件9连接到振动装置7的顶部，振动装置7的底部与升降平台2接触，所述的升降平台2的底部通过缓冲装置12与操作平台6接触，升降平台2的一侧通过升降导轨17与控制器16连接，实现上下移动，所述的升降平台2通过推杆导轨18实现水平移动；L形结构的晾床13独立安装于机床外侧，且带有坡度，L形结构的晾床13的一侧设有与钢管端部配合的晾床凹槽15 ;在操作平台6的远端安装有线圈加热装置14，用于对工件10的端部加热，且工件通过卡具19固定在操作平台上，其中，钢管受热端处于机床加工工位；从钢管另一端置入定径的芯棒，而芯棒的作用是用来定径，用以防止工件的冷热过渡区的内径产生过大变形缺陷；机床侧部安装有L形结构的晾床13，带有坡度，便于工件缓慢滚动，便于放置工件，防止变形。
[0014]上述的操作平台6上设有限位器11，对工件10的位置进行限定。
[0015]上述的弹性元件9采用多组圆环套接在一起，且圆环可以沿着振动支撑架8的顶部横杆滑动。
[0016]参照附图2，本发明的振动装置7包括