[发明专利]一种石油钻杆接头的立式精密锻造工艺

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种铸件锻造方法，具体涉及一种石油钻杆接头的立式精密锻造工艺，以及该工艺所使用的模具设备。

背景技术

石油钻杆接头是石油钻杆的重要连接部件，对接头毛坯的材料和机械性能有着严格的要求。由于石油钻杆接头尺寸细长，且为中空结构，锻造过程中成形和提高精度困难较多。我国钻杆接头制造长期以来采用自由锻件加工，生产效率低，耗费材料多，制造成本高。国内一般的机械压力机模锻设备受滑块行程和调模高度的限制，无法加工类似于石油钻杆接头锻件的长空心轴类零件。目前有少数厂家用油压机生产接头模锻件，生产效率低，设备成本高，同时由于生产工艺落后，所生产的接头模锻件，需要通过机械加工后才能达到国外接头模锻件的精度。随着国内外石油行业对钻杆接头的市场需求不断扩大，高效率生产优质的石油钻杆接头迫在眉睫。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种石油钻杆接头的立式精密锻造工艺，以及该工艺所使用的模具设备，该工艺具有生产效率高、生产工序简单的特点，模具设备结构简单高效，制备的钻杆接头尺寸精度高、材料损耗少，具有极佳的生产效益。

为解决上述问题，本发明采用技术方案为：

一种石油钻杆接头的立式精密锻造工艺用的模具，模具包括上模座和上模座下方的下模座，上模座和下模座均水平设置；上模座左部的下侧面设有预压冲头，上模座右部的下侧面设有成型冲头；

下模座的上表面设有水平纵向设置的凹槽，凹槽内设有与凹槽滑动配合的滑动块，滑动块的左部上侧面设有一道下模套，滑动块的右部上侧面设有二道下模套；一道下模套内放置有与预压冲头配合的一道凹模，一道凹模内放置有预制件，一道凹模底部设有一道垫头；二道下模套内放置有与成型冲头配合的二道凹模，二道凹模内放置有终锻件，二道凹模的底部设有二道垫头；

凹槽的中部为锻压工位，凹槽的前部为取放料工位，凹槽的后部为冲孔工位；锻压工位与预压冲头和成型冲头配合，取放料工位与机械臂配合，冲孔工位与冲孔压力机配合；成型冲头和预压冲头由锻造机械压力机驱动；

取放料工位的凹槽内设有竖向的通孔，竖向通孔内设有用于顶出一道凹模和二道凹模内锻件的顶出杆，顶出杆的下端与液压油缸的活塞杆连接；

滑动块的前侧面的机架上设有水平纵向设置的滑动气缸，滑动气缸的活塞杆端部与滑动块的前侧面连接；

液压油缸和滑动气缸的工作过程由可编程逻辑控制器控制。

可编程逻辑控制器控制滑动气缸的动作，使滑动块带动模具和锻件在三个工位上转换，实现对锻件加工的高效进行，确保生产效率和锻造精度。

石油钻杆接头的立式精密锻造工艺，该锻造工艺的步骤为：

（1）精确下料：将原料棒材经带锯精确切割得到胚料；根据钻杆接头产品所需的量制备胚料；

（2）加热胚料：将坯料在中频感应加热炉中快速加热到锻造温度1150℃～1200℃；

（3）挤压预成型：滑动气缸将滑动块滑动至取放料工位，机械手夹取已加热好的坯料沿竖直方向将胚料放置到一道凹模中，滑动气缸动作将滑动块滑动至锻压工位后，预压冲头入一道凹模内对胚料进行闭式挤压预成型，得到预制件；一道凹模将胚料进行挤压预成型；

（4）终挤压成型：滑动气缸动作将滑动块滑动至取放料工位，液压油缸动作使顶出杆将预制件从一道凹模内顶出，机械手抓取预制件将其竖向放置在二道凹模内；滑动气缸动作将滑动块滑动至锻压工位，成型冲头压入二道凹模内对预制件进行终挤压成型，得到终锻件； 

这样，经过挤压预成型和终挤压成型的两个工序，及能够确保成型的效率，更重要的是经过两次的挤压成型，能够确保锻件具有极为精确的尺寸结构，确保钻杆结构产品尺寸的准确性；

（5）冲去连皮：滑动气缸动作将滑动块滑动至冲孔工位，由机械臂将二道凹模内的终锻件取出，将终锻件放置在冲孔压力机定位模槽中，终锻件在冲孔工位冲去连皮后，由机械手取下终锻件，得到石油钻杆接头产品。

本发明的优点和有益效果为：

1、本发明采用机械压力机经过两次挤压成型和一次冲孔工序完成接头锻件生产，生产快捷，工序简单，有效地降低了生产成本。

2、本发明的闭式模锻保证了产品的尺寸精度和表面质量，减少了锻件加工余量，提高了材料利用率。

3、本发明的坯料采用中频感应快速加热，不仅大大提高了接头模锻生产效率，同时坯料加热氧化少，锻件表面质量好。