[发明专利]去除重型钎杆内壁的脱碳层和裂纹的加工设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械工程加工工艺领域，具体而言，涉及一种去除重型钎杆内壁的脱碳层和裂纹的加工设备及方法。

背景技术

近年来随着凿岩机功率的提高和中空钢市场竞争的加剧，市场对重型钎杆产品的质量要求日益提高，把截面对边距离为28、32、35mm的六边形钎杆和直径为38、45、51mm的圆形钎杆称为重型钎杆，杆长3到6m，单件20kg以上。由于工作条件和受力状况非常复杂，重型钎杆产品常以疲劳断裂方式失效。国产重型钎杆平均使用寿命与国外同类产品质量具有较大差距。

目前，重型钎杆的生产方法主要有“热穿—热拔(轧)”法，原材料多为硅锰钢或硅锰钼钢，以及近几十年在硅锰钢基础上发展的铬镍钼系钢种。对于“热穿—热拔(轧)”法的重型钎杆，在热加工过程中下由于原材料硅锰钼系钢含硅元素，在热加工状态下极易产生脱碳现象，会内壁上形成了厚度约为0.1毫米的天然脱碳层，脱碳层属于疏松物质，容易产生疲劳破坏。在“热穿—热拔(轧)”法的工艺流程中，需经过多次轧制工艺，不可避免在重型钎杆内孔形成裂纹，造成应力集中。脱碳层和裂纹形成了重型钎杆内孔主要的疲劳源，大部分资料表明重型钎杆内孔的疲劳破坏为重型钎杆失效的主要形式。

对于这个问题，相关学者研究出“合金铸管”法，使中空钢的内表面形成一层合金内衬管壁，在一定程度上强化其内表面，以提高钎杆的钻凿寿命。但在冶炼过程中，由于锭型小，缩孔，夹杂物等冶金缺陷较为集中在钢钉表面和合金钢管与基体钢粘结的界面上。轧制后，这些冶金缺陷延伸为条、线状随机地分散在刚才的横截面上，在矿水的冲刷和应力腐蚀下，极易产生裂纹源。故本专利针对原来的“热穿—热拔(轧)”法生产的重型钎杆，提供一种用于去除重型钎杆内壁脱碳层和裂纹的加工设备及方法。

发明内容

本发明提供了一种用于去除重型钎杆内壁脱碳层和裂纹的加工设备及方法，旨在除去现有的重型钎杆在生产过程中形成的天然脱碳层和裂纹，以提高重型钎杆的抗疲劳能力、延长其使用寿命。

本发明是这样实现的：

一种去除重型钎杆内壁的脱碳层和裂纹的加工方法，采用枪钻振动加工的方式使枪钻在轴向振动的状态下沿进给方向伸入重型钎杆的内孔，对重型钎杆进行深孔加工，枪钻的轴向振动的频率为40～80Hz，枪钻的轴向振动的振幅为0～1mm。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，枪钻的钻头直径比重型钎杆的内径大1.5～2.5mm。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，控制枪钻振动的振动装置的电机转速为10～100rmp。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，控制枪钻振动的液压设备中油液的流量为0.5～80L/min、压力为0.05～24MPa。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，枪钻的切削速度为25～80m/min。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，枪钻的进给量为0.017～0.041mm/r。

一种去除重型钎杆内壁的脱碳层和裂纹的加工设备，其特征在于，其包括钻削装置、振动装置和液压设备，钻削装置包括用于对重型钎杆进行深孔加工的枪钻和动力装置，枪钻与振动装置连接并在动力装置的驱动下伸入重型钎杆的内孔，液压设备与振动装置连接并用于控制振动装置的振动频率和振幅，液压设备具有第一进油口和第一出油口，振动装置具有第二进油口和第二出油口，第一进油口与第二出油口相连通，第一出油口与第二进油口相连通。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，钻削装置包括车床，车床包括机架，机架上设置有拖板、导轨和用于固定重型钎杆的卡盘，振动装置安装在拖板上，拖板与导轨滑动设置。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，振动装置包括枪钻接头和振动轴，枪钻通过枪钻接头与振动装置固定连接，振动轴与卡盘同轴设置。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，液压设备包括液压泵和用于调节液压泵的频率的变频器。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，导轨的延伸方向与卡盘的轴心线延伸方向一致。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，振动装置包括调速器，调速器与振动电机电性连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，振动电机为步进电机或交流伺服电机或直流伺服电机。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，振动装置通过固定板与拖板可拆卸连接。