[发明专利]管端外螺纹加工后在线感应加热浅层硬化工艺及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种管端外螺纹加工后在线感应加热浅层硬化工艺及装置，属于地质钻探管加工处理技术领域。 

背景技术

目前，感应加热表面硬化技术已经成为成熟的工艺技术，在需要表面硬化的零部件生产中广泛采用。由于高频电流的三大效应（趋肤效应、尖角效应、临近效应），管材进行感应加热时电流透入深度比实心工件要深，因而加热深度大。常规的感应加热表面硬化厚度大于0.8mm（根据需要可以达到几个毫米厚度），加上热影响区域，受热发生变化的组织厚度通常达1mm以上。在管材壁厚比较薄的情况下可能更深。对于壁厚比较薄的管材，由于电流透入深度大，采用感应加热表面硬化导致较厚的部分硬化。这在一些情况下是希望得到的。但是在另一些情况下则是不利的。由于硬化层相对比较厚，使得钢管硬化层厚度和非硬化层厚度的比例失调，带来一系列不良后果。 

地质钻探管比较长（3米或者更长），管端需要加工螺纹以便彼此连接。螺纹连接部位为整根钻杆最薄弱环节，而且此连接螺纹在反复装卸过程中不断磨损，加剧减弱钻探管使用寿命。为了提高螺纹部位的寿命，如果整体热处理硬化，将出现管体韧性下降，加大出现钻杆折断几率，不利于钻探施工，所以不便于采用整体热处理强化。采用表面强化时经常采用感应加热表面硬化，常规的感应加热工艺是：将感应器套在工件外边，工件缓慢转动（工件转动速度在各种不同工件加热淬火时没有具体要求，但是转动速度不超过每分钟几十转，通常不超过30转）并移动，将需要硬化的一段在感应器内移动通过，得到一定厚度的加热硬化层。但是，对于壁厚不大（钻探管在螺纹部分的壁厚约3mm左右）的钻探管，硬化层过厚，使硬化层和非硬化层比例失调，影响螺纹内部非硬化层材料的性能，进而影响钻探管寿命。目前钻探管生产中，管材端部螺纹与基体组织相同（处理条件一样）的情况比较多，虽然进行端部螺纹强化处理，存在问题很多：诸如，硬化程度不同、硬化厚度不合适（上述硬化层和非硬化层比例失调）、硬化成本较高、处理工艺复杂等等。 

发明内容

本发明目的是提供一种管端外螺纹加工后在线感应加热浅层硬化工艺及装置，即保证工件的硬化效果又保证工件具有一定的韧性，简便易行，效果好，解决背景技术存在的上述问题。 

本发明技术方案是： 

一种管端外螺纹加工后在线感应加热浅层硬化装置，包含车床卡盘、感应加热变压器、感应器、车床大滑板、车床小滑板和车床刀架，车床卡盘、车床大滑板、车床小滑板和车床刀架均为普通车床结构；感应加热变压器和感应器连接，构成感应机构，安装在车床小滑板前端，车床小滑板的后端为车床刀架；感应机构和车床刀架可以沿小滑板前后移动，同时，车床小滑板也可以在车床大滑板上左右滑动；车床卡盘设置在车床大滑板上，待加工的管材通过车床卡盘固定，调整车床小滑板和车床刀架至切削加工位置，车床刀架上的刀具进行切削，此时，感应机构处在空闲状态；切削完成后，感应机构移动至工作位置，感应器为感应线圈，套住管材刚加工完毕的螺纹，车床卡盘带动管材旋转，感应器按设定的速度移动，对管材端部螺纹实施加热淬火。

一种管端外螺纹加工后在线感应加热浅层硬化工艺，采用上述感应加热浅层硬化装置进行，包含如下步骤：在车床上加工管材端部螺纹，然后，在管材不动的情况下，退出刀具，将感应线圈套在管材螺纹端，移动感应机构对管材端部螺纹进行加热并浅层硬化。 

所述的管材为地质钻探管，长度3米以上，在车床上正常加工端部连接螺纹，螺纹加工完成后，退出加工刀具，移动感应机构，套在管材螺纹端，借用车床卡盘高速转动，使管材旋转起来，感应机构在加热的同时沿管材的轴向移动，完成对管材表面浅层深度不超过0.8mm的加热硬化。 

本发明硬化深度为0.4-0.8毫米，不超过薄壁工件厚度的20%。在车床上直接安装感应机构；管材由车床卡盘带动旋转，速度为80转/分；管材是在切削加工完毕后，直接进行高频感应加热，不需要二次装卡固定。感应机构的前后、左右移动由车床的程序进行控制。 

本发明的技术特点和积极效果： 

1．背景技术的高频感应加热，硬化深度均为1毫米以上，有的达到几毫米厚，本发明的硬化深度为0.4-0.8毫米，不超过薄壁工件厚度的20%，即保证工件的硬化效果又保证工件具有一定的韧性；

2．在车床上直接安装感应机构，简单易行；背景技术的高频感应加热需要专门的高频淬火机床和较大的高频感应变压器；

3．感应机构的前后移动由车床的程序进行控制，感应圈与工件（管材）的定位准确，可保证工件位于感应圈中心；