[发明专利]一种采用整体铸造法成型的液动冲击器缸体的方法

说明书

 

技术领域：

    本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种采用整体铸造法成型的液动冲击器缸体的方法。

背景技术：

在液动射流冲击器应用于石油钻井这一领域，其表现出来的巨大潜力和优势是有目共睹的。比如:1、液动射流式冲击器制造成本低，2、液动射流式冲击可以在高围压环境下正常工作，而且，液动射流式冲击回转钻进方法能量利用率高，碎岩效果好，钻进成本低，操作简便。而普通的牙轮钻进则造价昂贵，而且一旦出现事故导致埋钻、烧钻时，更造成巨大的损失。但是在实际工作中我们发现，冲击器的关键部位:射流元件的寿命由100个小时降低到10个小时甚至更低，导致石油钻井更提换冲击器的频率升高，这样就大大增加了石油钻进的成本，使射流式液动冲击器的应用前景受到了一时的限制。

    原液动冲击器缸体作为冲击器的重要部件，其采用的材料35CrMo，焊接成型工艺；表面处理：离子氮化，热处理后硬度HRC28-32。失效形式：焊缝处开裂和早期缸内磨损。因为缸体结构限制，焊接处应力大；焊接热影响区宽，容易造成缸体使用过程中的早期开裂。

发明内容：

本发明的目的是提供一种采用整体铸造法成型的液动冲击器缸体的方法，它可以优化产品结构，避免在焊接处产生应力集中，提高缸体的结构强度，减少了机械加工的浪费，提高了生产效率，降低了成本，通过后期对缸体采用液体氮化和氧化工艺，缸体内壁能做到均匀氮化，既提高缸体内壁的耐磨性，又提高其润滑性，提高缸体的整体寿命；用铸造法生产石油钻井用液动冲击器缸体，其成本与传统机械焊接和加工工艺相比大大降低，出品率和生产率也大大提高，经济效益显著。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：它包含以下工艺步骤：1、优化产品结构：取消焊接工艺后，产品内部采用R3—R6圆角连接，减少产品的应力集中，回液孔中增加一道加强筋，提高产品的强度和刚度；

2、铸件成型工艺：采用树脂砂造型，采用砂芯形成铸件的内腔，砂芯烘干后，刷涂铸钢用高温耐火涂料，采用组芯造型工艺，铸件立浇；

3、采用H13热作模具钢坯料，中频炉熔化，在1600—1650℃浇注，浇注时间10—15秒；

4、铸件成型后，经过800--850℃退火(3—4小时)，降低铸件的硬度HRC26—30，消除铸件的内应力，切除铸件浇冒口，进行机械加工；

5、机械加工后，采用液体氮化和氧化工艺，基体硬度：HRC46-48,表面硬度：HV800－3400，硬化层深度：0.08mm －0.50mm，白亮层深度：小于2um，缸体内壁做到均匀氮化。

本发明具有以下有益效果：它可以优化产品结构，避免在焊接处产生应力集中，提高缸体的结构强度，减少了机械加工的浪费，提高了生产效率，降低了成本，通过后期对缸体采用液体氮化和氧化工艺，缸体内壁能做到均匀氮化，既提高缸体内壁的耐磨性，又提高其润滑性，提高缸体的整体寿命；用铸造法生产石油钻井用液动冲击器缸体，其成本与传统机械焊接和加工工艺相比大大降低，出品率和生产率也大大提高，经济效益显著。

具体实施方式：

本具体实施方式采用以下技术方案：它包含以下工艺步骤：1、优化产品结构：1、取消焊接工艺后，产品内部采用R3—R6圆角连接，减少产品的应力集中，回液孔中增加一道加强筋，提高产品的强度和刚度；

    2、铸件成型工艺：采用树脂砂造型，采用砂芯形成铸件的内腔，砂芯烘干后，刷涂铸钢用高温耐火涂料，采用组芯造型工艺，铸件立浇；

    3、采用H13热作模具钢坯料，中频炉熔化，在1600—1650℃浇注，浇注时间10—15秒；

    4、铸件成型后，经过800--850℃退火(3—4小时)，降低铸件的硬度HRC26—30，消除铸件的内应力，切除铸件浇冒口，进行机械加工；

    5、机械加工后，采用液体氮化和氧化工艺，基体硬度：HRC46-48,表面硬度：HV800－3400，硬化层深度：0.08mm －0.50mm，白亮层深度：小于2um，缸体内壁做到均匀氮化。

本具体实施方式具有以下有益效果：它可以优化产品结构，避免在焊接处产生应力集中，提高缸体的结构强度，减少了机械加工的浪费，提高了生产效率，降低了成本，通过后期对缸体采用液体氮化和氧化工艺，缸体内壁能做到均匀氮化，既提高缸体内壁的耐磨性，又提高其润滑性，提高缸体的整体寿命；用铸造法生产石油钻井用液动冲击器缸体，其成本与传统机械焊接和加工工艺相比大大降低，出品率和生产率也大大提高，经济效益显著。