[发明专利]一种石油钻杆加厚端成形凸模及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油钻杆成形模具，尤其是涉及一种石油钻杆加厚端成形凸模及其应用。

背景技术

随着现代油井及水井的深井化、地下作业环境的恶化和钻杆本身重量的增加，对钻杆的性能要求越来越高，尤其是钻杆加厚端过渡区的性能。目前，主要采用镦锻工艺加工石油钻杆，使用这种工艺加工时在其加厚端过渡区易出现壁厚变化不均匀、表面粗糙、折皱等缺陷，工作时此处易产生应力集中，导致钻杆断裂。

中国专利CN 101767173A公布了一种钻杆镦粗加厚工艺，利用中频加热炉对钻杆管端进行加热后，利用加厚机分三次对管端进行加厚，第一、二次加厚时只进行外加厚——镦粗成型，并大大延长第二加厚模过渡带的长度，且第二次加厚后的钻杆镦粗部分的外径大于成品尺寸外径；第三次加厚时只进行内加厚——复制成型，将外加厚的形状通过挤压复制到加厚端内表面，以形成一段内加厚直线部分和一段“S”型的自然平滑过渡的内过渡带。但是该专利主要是采用不同的加厚工艺来进行钻杆加厚端过渡区的改善，其工艺较为复杂。

中国专利CN 201423404 Y公布了一种钻杆加厚模具，用于钻杆的加厚处理。所述模具包括加厚模和夹紧模，所述加厚模后端与夹紧模前端相接，将所述加厚模后端及夹紧模前端的模膛均设置成锥孔状，该锥孔的锥度为2～4°。通过将加厚模后端及夹紧模前端模膛直径放大，解决了加厚钻杆该处外径变细超差问题。改进设计后该区段(加厚管距外加厚消失处一段范围内)钻杆外径尺寸得到恢复，加厚管体尺寸和形状都完全符合标准规定。但是上述专利由于凸模仍为圆柱结构，而加厚模和夹紧模的锥度均较小，因此，仍然会有过渡区易出现壁厚变化不均匀、表面粗糙、折皱等缺陷。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种石油钻杆加厚端成形凸模及其应用，该成形凸模结构简单，使用方便，与传统的凹模配合使用，能够有效地促进过渡区壁厚均匀成形、降低端部成形时过渡区的表面粗糙度和缓解褶皱带来的端部质量问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的第一方面提供一种石油钻杆加厚端成形凸模。

一种石油钻杆加厚端成形凸模，包括凸模杆与凸模块，所述的凸模杆的前端开设有外螺纹，所述的凸模块内侧开设有内螺纹段，所述的凸模块共设有三个，三个凸模块围合成完整的凸模环，且三个凸模块内侧的内螺纹段围合成与外螺纹配合的内螺纹，所述的凸模环为中空圆锥台结构。不同于传统的圆柱体型凸模，其凸模块在石油钻杆加厚端过渡区略向外延伸。

所述的凸模环外侧的锥度与待成形石油钻杆加厚端过渡区内表面锥度相同，保证加厚端过渡区也可以由模具控制其成形过程。

所述的凸模环旋接在凸模杆上时，凸模环外径较大一端位于凸模杆的头端。

所述的凸模杆由头端向尾端依次为螺纹段、光滑圆柱段与挡盘，所述的外螺纹开设在螺纹段，所述的螺纹段的长度与凸模块长度相同。

三个凸模块的圆弧角度均为120°。

本发明的第二方面提供一种石油钻杆加厚端成形凸模的应用。

所述的凸模与凹模配合作用，进行石油钻杆加厚端的镦锻加工，包括以下步骤：

步骤一：先将三个凸模块依次放入夹具里，组合成一个圆周形完整的凸模环，再将凸模杆从凸模环直径较小端面沿着其轴向旋转伸入到另一端，然后取下夹具。所述的夹具的内圆锥面轮廓与凸模环的外轮廓一致，从而保证在凸模组合过程中不会发生轴向移动。三个凸模块和凸模杆组成一个完整的凸模后，伸入钻杆中，使其与钻杆端面接触；

步骤二：再将凹模套在钻杆外侧，凸模与凹模配合，进行镦锻加工，加工出标准件的形状；

步骤三：镦锻加工完成后，旋转凸模杆，使其慢慢沿螺纹线旋转而出，与三个凸模块分离，再采用游标夹具取出三个凸模块，所述的游标夹具包括长条状的滑座与长条状的滑杆，所述的滑座上开设有滑槽，所述的滑杆滑动连接在滑槽内，所述的滑座前端设有滑座端头，所述的滑杆前端设有滑杆端头；

取出三个凸模块的步骤如下：滑座端头将其中一个凸模块往前推，直至三个凸模块分离，再将游标夹具移动至悬空位置，沿轴向移动游标夹具，使滑座端头内表面越过凸模块，随后径向移动游标夹具，最后轴向移动滑杆，使滑座端头和滑杆端头与凸模块两端面接触，施加一定的夹紧力，沿径向移动合适的悬空位置，缓慢将游标夹具和凸模块沿轴向取出，再用同样的方法取出另外两个凸模块。