石油钻杆接头水平模锻工艺与模锻装置制造方法
【专利摘要】本发明的目的是提供一种石油钻杆接头水平模锻工艺与模锻装置，用于解决现有钻杆接头立式模锻工艺方式加工效率低，而且由于存在拔模斜度，原材料利用率较低的问题。所述石油钻杆接头水平模锻工艺，包括以下步骤：（1）下料；（2）加热；使用中频感应加热炉将棒料快速加热到锻造钻杆接头所需的温度；（3）制坯，采用制坯装置将棒料镦挤成接头坯料；（4）模锻，采用模锻装置将接头坯料挤压成模锻接头；（5）冲孔，使用冲孔机将模锻接头的连皮冲掉。所述模锻装置包括机架，机架上上下滑动安装有上模具，机架上固定安装有位于上模具下方的下模具。本发明实施例提供的一种石油钻杆接头水平模锻工艺与模锻装置，可以应用于钻杆接头模锻领域。
【专利说明】石油钻杆接头水平模锻工艺与模锻装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钻杆接头模锻加工工艺，还涉及一种钻杆接头模锻加工设备。
【背景技术】
[0002]钻杆接头是石油钻具重要连接组成部分，钻杆接头对材料，组织和机械性能要求非常严格，大部分规格的钻杆接头使用锻造生产。钻杆接头厂家大多所采用的传统立式模锻工艺方式。该工艺生产的钻杆接头有一定的弊端，加工效率低，而且由于有拔模斜度，原材料利用率很低。
【发明内容】
[0003]本发明的目的之一是提供一种石油钻杆接头水平模锻工艺，以解决现有钻杆接头立式模锻工艺方式加工效率低，而且由于存在拔模斜度，原材料利用率较低的问题。
[0004]本发明实施例提供一种石油钻杆接头水平模锻工艺，包括以下步骤:(I)下料；(2)加热；使用中频感应加热炉将棒料快速加热到锻造钻杆接头所需的温度；(3)制坯，采用制坯装置将棒料镦挤成接头坯料；(4)模锻，采用模锻装置将接头坯料挤压成模锻接头；(5)冲孔，使用冲孔机将模锻接头的连皮冲掉。
[0005]具体的，在所述制坯步骤中先将棒料送入制坯模具的坯料成型腔中，制坯上顶头下压，将棒料镦挤成接头坯料，而后制坯上顶头退回，制坯下顶头将接头坯料顶出制坯模具。
[0006]具体的，所述模锻步骤中将接头坯料送入下模具上，左曲臂油缸和右曲臂油缸通过左曲臂和右曲臂带动上模具下压，使上模具与下模具合模形成左右两端开口的钻杆接头成型腔，而后左主锻油缸驱动左主锻冲头从所述钻杆接头成型腔的左端开口冲入，右主锻油缸驱动右主锻冲头从所述钻杆接头成型腔的右端开口冲入，直到接头坯料通过左主锻冲头和右主锻冲头反挤充满整个钻杆接头成型腔，然后左主锻冲头与右主锻冲头退回原点，左曲臂油缸和右曲臂油缸通过左曲臂和右曲臂带动上模具上升，将成型模锻接头从钻杆接头成型腔中取出。
[0007]具体的，所述冲孔步骤中，将模锻接头放入冲孔模具中，通过工件压紧油缸移动压块与模锻接头接触，从上方将模锻接头压紧，然后通过冲孔油缸驱动冲头，冲头从水平方向上进入模锻接头中将其中的连皮冲掉，最终通过顶杆升降油缸移动顶杆将模锻接头从冲孔模具中推出。
[0008]具体的，还包括在所述冲孔步骤之后的余温正火步骤，所述余温正火步骤中利用模锻接头锻后余温，紧密排列放入正火厢式炉中，在炉内缓慢冷却至一定温度出炉，然后采用空冷方式冷却。
[0009]本发明的目的之二是提供一种实现上述石油钻杆接头水平模锻工艺的模锻装置，以解决现有钻杆接头立式模锻工艺方式中模锻装置加工效率低，原材料利用率较低的问题。[0010]本发明实施例提供一种模锻装置，所述模锻装置包括机架，所述机架上上下滑动安装有上模具，所述上模具连接有上模具下压装置，所述机架上固定安装有位于所述上模具下方的下模具，所述上模具和所述下模具之间设有左右两端开口的钻杆接头成型腔，所述机架的左侧水平安装有左主锻油缸，所述左主锻油缸的活塞杆上设有可从所述钻杆接头成型腔的左端开口冲入的左主锻冲头，所述机架的右侧水平安装有右主锻油缸，所述右主锻油缸的活塞杆上设有可从所述钻杆接头成型腔的右端开口冲入的右主锻冲头。
[0011]具体的，所述上模具下压装置包括在所述机架的左侧安装的左曲臂油缸，所述机架的右侧安装有右曲臂油缸，所述左曲臂油缸的活塞杆和所述上模具的上表面之间铰接有左曲臂，所述右曲臂油缸的活塞杆和所述上模具的上表面之间铰接有右曲臂。
[0012]具体的，所述机架上还设有位于所述左曲臂油缸和右曲臂油缸上方的铰接座，所述左曲臂油缸的活塞杆和所述铰接座之间铰接有左连杆，所述右曲臂油缸的活塞杆和所述铰接座之间铰接有右连杆。
[0013]本发明实施例提供的一种石油钻杆接头水平模锻工艺与模锻装置，极大的节约原材料，无拔模斜度，可节材20%左右，先封闭模具再挤压成型，锻件成型饱满，使得模锻接头成型精度高。而且模锻接头内在质量好，采用挤压成型，金属在型腔内流动充分，形变时间较长，锻件的内在质量致密度高，功率损耗小，节能；模锻装置采用机械式合模机构通过左曲臂油缸驱动左曲臂，右曲臂油缸驱动右曲臂带动上模具进行合模，水平方向采用左主锻油缸驱动左主锻冲头，右主锻油缸驱动右主锻冲头，输入功率仅180KW，大大低于行业内同类设备约300KW的功率，绿色环保，锻造噪音小；采用水平冲孔工艺，冲头从水平方向上进入模锻接头中将其中的连皮冲掉，生产连续性好，效率高；加热采用中频加热，实现绿色环保锻造。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0015]图1是本发明实施例中模锻装置的结构示意图；
图2是本发明实施例中制坯模具的结构示意图；
图3是本发明实施例中冲孔模具的结构示意图；
图4是本发明实施例中模锻公接头的结构示意图；
图5是本发明实施例中模锻母接头的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]现有钻杆接头立式模锻工艺方式加工效率低，而且由于存在拔模斜度，原材料利用率较低。本发明实施例提供一种石油钻杆接头水平模锻工艺与模锻装置。
[0017]石油钻杆接头水平模锻工艺，包括以下步骤:
(O下料；使用带锯床精确下料，下料工序是模锻生产过程的第一道工序，也是非常重要的工序，下料重量必须保证均匀统一，这样才能保证模锻接头最终成型质量的连续统一性，才能保证整个模锻工艺执行的稳定。这里除了要求带锯床性能稳定外，原材料直度必须保证符合要求，下料时还要严格执行下料工艺，从而确保下料的均匀统一。
[0018](2)加热；使用750KW中频感应加热炉将棒料快速加热到锻造钻杆接头所需的温度，针对不同规格的棒料选用不同范围的加热温度，同时要保证棒料温度的均匀性，有利于下一步的制坯与模锻成型。
[0019](3)制坯，采用制坯装置将棒料镦挤成接头坯料；如图2所示，所述制坯装置包括制坯座I，所述制坯座I上安装有制坯模具2，所述制坯模具2内设有坯料成型腔3，所述制坯模具2的上端设有与所述坯料成型腔3相通的料口 4，所述制坯模具2的下端设有设有下顶头过孔，所述下顶头过孔内套装有位于所述坯料成型腔3底部的下顶头5，所述制坯装置还包括制坯上顶头6，所述制坯上顶头6连接有上顶头升降液压缸。在所述制坯步骤中先将棒料送入制坯模具2的坯料成型腔3中，制坯上顶头6下压，将棒料镦挤成接头坯料，而后制坯上顶头6退回，制坯下顶头5将接头坯料顶出制坯模具2。
[0020](4)模锻，采用模锻装置将接头坯料挤压成模锻接头；如图1所示，所述模锻装置包括机架7，所述机架7上上下滑动安装有上模具8，所述上模具8连接有上模具下压装置，所述机架7上固定安装有位于所述上模具8下方的下模具9，所述上模具8和所述下模具9之间设有左右两端开口的钻杆接头成型腔10，所述机架7的左侧水平安装有左主锻油缸11，所述左主锻油缸11的活塞杆上设有可从所述钻杆接头成型腔10的左端开口冲入的左主锻冲头12，所述机架7的右侧水平安装有右主锻油缸13，所述右主锻油缸13的活塞杆上设有可从所述钻杆接头成型腔10的右端开口冲入的右主锻冲头14。
[0021]所述上模具下压装置包括在所述机架7的左侧安装的左曲臂油缸15，所述机架7的右侧安装有右曲臂油缸16，所述左曲臂油缸15的活塞杆和所述上模具8的上表面之间铰接有左曲臂17，所述右曲臂油缸16的活塞杆和所述上模具8的上表面之间铰接有右曲臂19，所述机架7上还设有位于所述左曲臂油缸15和右曲臂油缸16上方的铰接座20，所述左曲臂油缸15的活塞杆和所述铰接座20之间铰接有左连杆21，所述右曲臂油缸16的活塞杆和所述铰接座20之间铰接有右连杆22。
[0022]所述模锻步骤中将接头坯料送入下模具9上，左曲臂油缸15和右曲臂油缸16通过左曲臂17和右曲臂19带动上模具8下压，使上模具8与下模具9合模形成左右两端开口的钻杆接头成型腔10，而后左主锻油缸11驱动左主锻冲头12从所述钻杆接头成型腔10的左端开口冲入，右主锻油缸13驱动右主锻冲头14从所述钻杆接头成型腔10的右端开口冲入，直到接头坯料通过左主锻冲头12和右主锻冲头14反挤充满整个钻杆接头成型腔10，然后左主锻冲头12与右主锻冲头14退回原点，左曲臂油缸15和右曲臂油缸16通过左曲臂17和右曲臂19带动上模具8上升，将成型模锻接头从钻杆接头成型腔10中取出。模锻装置通过左曲臂油缸驱动左曲臂17，右曲臂油缸16驱动右曲臂19带动上模具，采用了机械式的合模机构，而现有技术中均米用液压式合模方式，机械式合模优点在于大大节约电能，设备电机功率仅为180KW，其余厂家电机功率至少在300KW以上。
[0023](5)冲孔，使用冲孔机将模锻接头的连皮冲掉；如图3所示，所述冲孔机包括冲孔机架23，所述冲孔机架23上安装有放置模锻接头的冲孔模具24，所述机架23上安装有位于所述冲孔模具24上方的工件压紧油缸25，所述工件压紧油缸25的活塞杆上安装有压紧在模锻接头上表面的压块26，所述冲孔机架23上安装有位于所述冲孔模具24侧方的将模锻接头内连皮冲掉的冲孔油缸27，所述冲孔油缸27的活塞杆连接有冲头28。
[0024]所述冲孔机架23上还安装有将模锻接头从冲孔模具24内顶出的出料装置。
[0025]所述出料装置包括上下滑动安装在所述冲孔机架23上的顶杆29，所述冲孔模具24上设有供所述顶杆29通过的过孔，所述顶杆29连接有顶杆升降油缸30。
[0026]所述冲孔步骤中，将模锻接头放入冲孔模具24中，通过工件压紧油缸25移动压块26与模锻接头31接触，从上方将模锻接头31压紧，然后通过冲孔油缸27驱动冲头28，冲头28从水平方向上进入模锻接头31中将其中的连皮32冲掉，模锻接头分为模锻公接头和模锻母接头，图4和图5显示了模锻公接头和模锻母接头中连皮32的位置，最终通过顶杆升降油缸30移动顶杆29将模锻接头从冲孔模具24中推出。采用水平冲孔工艺，冲头28从水平方向上进入模锻接头31中将其中的连皮32冲掉，生产连续性好，效率高。
[0027](6)余温正火，在所述余温正火步骤中利用模锻接头锻后余温，紧密排列放入正火厢式炉中，在炉内缓慢冷却至一定温度出炉，然后采用空冷方式冷却。
[0028]采用水平式模锻，具有形状尺寸精确、组织性能优良、具有流线分布良好、降低材料消耗、生产绿色环保和生产效率高的优点。与传统立式模锻工艺相比，每对接头平均节约原材料至少5KG。可以获得巨大经济效益。
[0029]先封闭模具再挤压成型，锻件成型饱满，使得模锻接头成型精度高。而且模锻接头内在质量好，采用挤压成型，金属在型腔内流动充分，形变时间较长，锻件的内在质量致密度高，功率损耗小，节能；模锻装置采用机械式合模机构通过左曲臂油缸驱动左曲臂17，右曲臂油缸16驱动右曲臂19带动上模具进行合模，水平方向采用左主锻油缸11驱动左主锻冲头，右主锻油缸13驱动右主锻冲头14，输入功率仅180KW，大大低于行业内同类设备约300KW的功率，绿色环保，锻造噪音小；采用水平冲孔工艺，冲头从水平方向上进入模锻接头中将其中的连皮冲掉，生产连续性好，效率高；加热采用中频加热，实现绿色环保锻造。
[0030]包括以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.石油钻杆接头水平模锻工艺，其特征在于，包括以下步骤: (1)下料； (2)加热，使用中频感应加热炉将棒料快速加热到锻造钻杆接头所需的温度； (3)制坯，采用制坯装置将棒料镦挤成接头坯料； (4)模锻，采用模锻装置将接头坯料挤压成模锻接头； (5)冲孔，使用冲孔机将模锻接头的连皮冲掉。
2.如权利要求1所述的石油钻杆接头水平模锻工艺，其特征在于:在所述制坯步骤中先将棒料送入制坯模具的坯料成型腔中，制坯上顶头下压，将棒料镦挤成接头坯料，而后制坯上顶头退回，制坯下顶头将接头坯料顶出制坯模具。
3.如权利要求1所述的石油钻杆接头水平模锻工艺，其特征在于:所述模锻步骤中将接头坯料送入下模具上，左曲臂油缸和右曲臂油缸通过左曲臂和右曲臂带动上模具下压，使上模具与下模具合模形成左右两端开口的钻杆接头成型腔，而后左主锻油缸驱动左主锻冲头从所述钻杆接头成型腔的左端开口冲入，右主锻油缸驱动右主锻冲头从所述钻杆接头成型腔的右端开口冲入，直到接头坯料通过左主锻冲头和右主锻冲头反挤充满整个钻杆接头成型腔，然后左主锻冲头与右主锻冲头退回原点，左曲臂油缸和右曲臂油缸通过左曲臂和右曲臂带动上模具上升，将成型模锻接头从钻杆接头成型腔中取出。
4.如权利要求1所述的石油钻杆接头水平模锻工艺，其特征在于:所述冲孔步骤中，将模锻接头放入冲孔模具中，通过工件压紧油缸移动压块与模锻接头接触，从上方将模锻接头压紧，然后通过冲孔油缸驱动冲头，冲头从水平方向上进入模锻接头中将其中的连皮冲掉，最终通过顶杆升降油缸移动顶杆将模锻接头从冲孔模具中推出。
5.如权利要求1所述的石油钻杆接头水平模锻工艺，其特征在于:还包括在所述冲孔步骤之后的余温正火步骤，所述余温正火步骤中利用模锻接头锻后余温，紧密排列放入正火厢式炉中，在炉内缓慢冷却至一定温度出炉，然后采用空冷方式冷却。
6.一种实现权利要求1所述石油钻杆接头水平模锻工艺的模锻装置，其特征在于:所述模锻装置包括机架，所述机架上上下滑动安装有上模具，所述上模具连接有上模具下压装置，所述机架上固定安装有位于所述上模具下方的下模具，所述上模具和所述下模具之间设有左右两端开口的钻杆接头成型腔，所述机架的左侧水平安装有左主锻油缸，所述左主锻油缸的活塞杆上设有可从所述钻杆接头成型腔的左端开口冲入的左主锻冲头，所述机架的右侧水平安装有右主锻油缸，所述右主锻油缸的活塞杆上设有可从所述钻杆接头成型腔的右端开口冲入的右主锻冲头。
7.如权利要求6所述的模锻装置，其特征在于:所述上模具下压装置包括在所述机架的左侧安装的左曲臂油缸，所述机架的右侧安装有右曲臂油缸，所述左曲臂油缸的活塞杆和所述上模具的上表面之间铰接有左曲臂，所述右曲臂油缸的活塞杆和所述上模具的上表面之间铰接有右曲臂。
8.如权利要求7所述的模锻装置，其特征在于:所述机架上还设有位于所述左曲臂油缸和右曲臂油缸上方的铰接座，所述左曲臂油缸的活塞杆和所述铰接座之间铰接有左连杆，所述右曲臂油缸的活塞杆和所述铰接座之间铰接有右连杆。
【文档编号】B23P15/00GK103706744SQ201310754352
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】王开宏, 孙小林, 曹宏博, 孟国丰 申请人:海隆石油钻具（无锡）有限公司