一种高抗扭型钻杆钻铤接头的制造设备的制作方法
【专利摘要】本实用新型为一种高抗扭型钻杆钻铤接头的制造设备，涉及钻杆钻铤接头的制造设备，克服现有钻杆钻铤接头抗扭性能差的问题，本设备包含：清洁工具，是对钻杆钻铤接头毛坯的表面清洁的酒精和抹布：激光热处理装置，是对清洁后的毛坯进行激光相变强化处理的装置，使其成为产品半成品：检测工具，包括对产品半成品进行硬度检测的硬度计以及检测变形量的螺纹规，检测合格的为高抗扭型钻杆钻铤接头产品；打包装置，采用木箱打包机，对产品进行包装打包。本设备制成的高抗扭型钻杆钻铤接头淬火后变形量极小，硬度高，其基体的柔韧性能不会遭到破坏，提高了抗扭力，比现有产品提高了55%，使用中出现粘扣问题的几率大大降低，大幅提高了产品的使用寿命。
【专利说明】一种高抗扭型钻杆钻铤接头的制造设备
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及钻杆钻铤接头的制造，尤其是指一种高抗扭型钻杆钻铤接头的制造方法及设备。
【背景技术】
[0002]钻杆钻铤接头是石油钻探开采中广泛使用的部件，用于连接钻杆、钻铤用。钻杆或钻铤的两端分别通过摩擦焊接的工艺连接着钻杆钻铤接头中的公接头与母接头，作业时通过这些接头把钻杆或钻铤连接起来。
[0003]钻杆和钻铤作业过程中是处于高速、高强度转动的状态，因此对钻杆钻铤接头的抗扭力和接头螺纹的变形这两项指标要求很高。这两项指标不高的产品，作业过程很容易产生接头螺纹粘扣死的问题，因此为提高接头的使用寿命接头的防粘扣是广大商家一直以来寻求解决的技术难题。
[0004]由于钻杆钻铤接头在作业过程中承受巨大扭力，因此选择需柔韧性能良好的钢材作为其基体材料，目前商家大多选择4145h作为其基体材料。4145h是美国钢材牌号，中国钢材牌号42CrMo类似于此钢材。
[0005]为改善接头的抗扭力和接头螺纹的变形这两项指标性能，目前都采用对接头螺纹淬火强化的方法，但是传统的淬火设备(例如高频淬火、中频淬火、火焰淬火等设备)使接头的变形量都很大，远远达不到产品的要求。
[0006]不经过淬火强化的接头，其抗扭力很低。
[0007]目前，市场上采用一种叫QPQ的工艺设备，QPQ是Quench — Polish 一 Quench的缩写，是指将黑色金属零件放入两种性质不同的盐浴中，通过多种元素渗入金属表面形成复合渗层，从而达到使零件表面改性的目的。它没有经过淬火，但达到了表面淬火的效果。
[0008]经过QPQ设备处理的接头，其抗扭力比原产品大致提高20%，但还是不能满足实际使用的要求。
实用新型内容
[0009]本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种制造的钻杆钻铤接头抗扭性能好，接头螺纹的变形量小，使用寿命高的高抗扭型钻杆钻铤接头的制造设备。
[0010]本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的:
[0011]一种高抗扭型钻杆钻铤接头的制造设备，其包含:
[0012]清洁工具，是对钻杆钻铤接头毛坯的表面清洁的酒精和抹布；
[0013]激光热处理装置，是对表面清洁后的毛坯进行激光相变强化处理的装置，其包含:
[0014]激光器，是CO2激光器，其激光波长为10.6 μ m，工作功率为1480-1500W ;
[0015]数控加工机床，其机床工作台卡盘上置放清洁后的毛坯，所述激光器发出的激光正对车削后的毛坯端部；[0016]控制器，其是一个数控系统，分别与所述激光器，数控加工机床连接，使激光器产生的激光将清洁后的毛坯进行激光热处理，成为钻杆钻铤接头产品半成品；
[0017]检测工具，包括对产品半成品进行硬度检测的硬度计以及对符合硬度要求的产品半成品检测变形量的螺纹规，检测合格的为高抗扭型钻杆钻铤接头产品；
[0018]打包装置，采用木箱打包机，对高抗扭型钻杆钻铤接头产品进行包装打包。
[0019]所述激光器发出激光的光路上，设有发出一束红光的同步指示系统，发出的这束红光的路线和激光的路线一致。
[0020]所述激光器发出激光的光路上，设有外光路系统，外光路系统由数个透射镜与数个反射镜组成。
[0021]所述激光器与外光路系统分别与一个冷水机组连接。
[0022]本实用新型的有益效果:
[0023]采用本实用新型的设备制造的钻杆钻铤接头与现有设备制造的钻杆钻铤接头相比:一是激光相变强化的方法实施淬火后变形量极小，在产品允许的范围之内(这个指标传统淬火手段是达不到)，二是激光淬火之后的钻杆钻铤接头基体的柔韧性能不会遭到破坏，硬度闻，提闻了接头螺纹表面的抗扭性能，提闻了抗扭力，本实用新型的设备制造的钻杆钻铤接头的抗扭力，比现有产品提高了 55%。因此，用本设备制造的钻杆钻铤接头比传统的钻杆钻铤接头相比，出现粘扣问题的几率大大降低，从而大幅提高了产品的使用寿命。
[0024]为进一步说明本实用新型的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本实用新型进行详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型高抗扭型钻杆钻铤接头的制造设备示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合实施例的附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细说明。
[0027]为了表述方便，下文中将本实用新型的高抗扭型钻杆钻铤接头，命名为“LQAT钻杆钻铤接头”(LQAT:Laser Quenching&Ant1-Torque,即，激光淬火+抗扭)。本实用新型是用激光技术手段对钻杆钻铤接头进行激光相变强化处理，对钻杆钻铤接头进行激光淬火，由于激光工艺对产品变形小的特点，解决了钻杆钻铤在传统淬火设备使接头变形量大的问题。
[0028]参见图1，本实用新型的高抗扭型钻杆钻铤接头制造设备包含:
[0029]清洁工具2，采用对钻杆钻铤接头毛坯(毛坯采用市场供应的没有淬火的27SiMn材料制造的钻杆钻挺接头基体)的表面清洁的酒精和抹布。
[0030]激光热处理装置1，是对表面清洁后的毛坯进行激光相变强化处理的装置，其包含:
[0031]激光器12，是C02激光器，其激光波长为10.6μπι ;激光器最大功率为5KW，工作功率为 1480-1500W ；
[0032]同步指示系统15，置于激光器12发出激光的光路上，其是一种发出一束红光的装置，发出的这束红光的路线和激光的路线完全一致，在激光的光路上安装该装置的作用是用来“对光”的，即在正式打开光闸使激光器12的激光照射到钻杆钻铤接头工件的工作点之前，先要用这束红光来校准激光的照射位置，以便激光器12的激光对准钻杆钻铤接头工件的工作点位置。
[0033]外光路系统16，是置于激光器12发出激光的光路上的数个透射镜与数个反射镜，激光经过外光路系统16的几次透射、反射、折射、聚焦后到达钻杆钻铤接头工件的工作点。
[0034]冷水机组13，是水冷却器，分别与激光器12及与外光路系统15连接(冷水机组13的冷水管连到激光器腔体里的散热器上对激光器进行散热冷却；冷水管还连到每一个透射镜、反射镜的镜座上，对各镜座进行散热冷却。)
[0035]数控加工机床14，其机床工作台卡盘上置放清洁后的毛坯，所述激光器的激光正对清洁后的毛坯端部(激光热处理扫描从一个端部开始到另一端部);
[0036]控制器11，其是一个数控系统，分别与所述激光器12，数控加工机床14连接，其控制数控加工机床14的机床工作台卡盘转速及机床X轴移动速度，控制激光器12的输出功率，另外，通过控制器11来打开或关闭激光器光闸，使激光器12产生的激光对清洁后的毛坯进行激光热处理，成为钻杆钻铤接头产品半成品；由于钻杆钻铤接头有公接头(螺纹在夕卜)与母接头(螺纹在内)之分，控制器11控制两者在激光相变强化处理时的工作条件如下:激光淬火扫描光斑:公接头用2x15mm的宽光斑扫描(用积分镜调整光斑)；母接头直接采用Φ2-Φ2.5mm的圆光斑扫描；机床工作台上的卡盘转速:公接头用的转速500_550mm/分钟；母接头用的转速800-850mm/分钟。
[0037]检测工具3，包括:对产品半成品进行硬度检测的硬度计，本实施例采用的是型号为THllO的硬度计(一般热处理后的产品半成品硬度为HV600以上符合要求，而传统的热处理设备是达不到此要求的)；对符合硬度要求的产品半成品检测变形量的螺纹规，看变形量是否在要求范围内(这个范围对不同规格的产品有不同的指标，同样规格大小的接头，公接头和母接头的表述数字也不一样。举一个例子如下，对NC50-G105的公接头，激光相变强化前的紧密距控制范围为15.85-16.0Omm之间，要求强化之后紧密距控制范围在15.78-16.16之间；对％50-6105的母接头，激光相变强化前的紧密距控制范围为
0.05-0.20之间，要求强化之后紧密距控制范围在0.02-0.27之间，这样的变形范围要求本实用新型的设备制造的产品达到了，而传统的热处理设备是远远达不到的。检测合格的为LQAT钻杆钻铤接头产品。
[0038]打包装置4，采用木箱打包机，对LQAT钻杆钻铤接头产品进行包装打包。
[0039]本【技术领域】中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型的目的，而并非用作对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求的范围内。
【权利要求】
1.一种高抗扭型钻杆钻铤接头的制造设备，其特征在于包含: 清洁工具，是对钻杆钻铤接头毛坯的表面清洁的酒精和抹布； 激光热处理装置，是对表面清洁后的毛坯进行激光相变强化处理的装置，其包含: 激光器，是CO2激光器，其激光波长为10.6 μ m，工作功率为1480-1500W ； 数控加工机床，其机床工作台卡盘上置放清洁后的毛坯，所述激光器发出的激光正对车削后的毛还端部; 控制器，其是一个数控系统，分别与所述激光器，数控加工机床连接，使激光器产生的激光将清洁后的毛坯进行激光热处理，成为钻杆钻铤接头产品半成品； 检测工具，包括对产品半成品进行硬度检测的硬度计以及对符合硬度要求的产品半成品检测变形量的螺纹规，检测合格的为高抗扭型钻杆钻铤接头产品； 打包装置，采用木箱打包机，对高抗扭型钻杆钻铤接头产品进行包装打包。
2.如权利要求1所述的高抗扭型钻杆钻铤接头的制造设备，其特征在于: 所述激光器发出激光的光路上，设有发出一束红光的同步指示系统，发出的这束红光的路线和激光的路线一致。
3.如权利要求1所述的高抗扭型钻杆钻铤接头的制造设备，其特征在于: 所述激光器发出激光的光路上，设有外光路系统，外光路系统由数个透射镜与数个反射镜组成。
4.如权利要求3所述的高抗扭型钻杆钻铤接头的制造设备，其特征在于: 所述激光器与外光路系统分别与一个冷水机组连接。
【文档编号】C21D9/00GK203418282SQ201320068887
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年2月6日 优先权日:2013年2月6日
【发明者】王绥义 申请人:上海高斯雷洁激光技术有限公司