制造管式抽油泵耐磨缸套的铸造方法及专用设备技术

管式抽油泵耐磨缸套的铸造方法及专用设备，属于机械制造与加工技术领域，通过专门改进的离心铸造机，采用耐磨合金白口铸铁铸成缸套毛坯，再经铸件软化热处理，半精加工切削，淬火热处理，回火处理，磨削珩磨精加工得到耐磨，耐用超过现有缸套１－２倍的新材料缸套，非常适合我国油田大量使用的管式抽油机配套，具有节省材料，节约资金的巨大经济效益。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械制造与加工
，具体地讲涉及到用离心铸造方法及热处理及精加工制造管式抽油泵耐磨缸套的方法及所需专用设备离心铸造机。目前国内在制造管式抽油泵缸套的材料使用和加工工艺上，一直是沿用五十年代从前苏联引进的图纸要求，用35CrM0优质钢冷加工成长度150毫米缸套，内表面以渗碳和热处理方法制造，到六十年代中期，由石油部统一改为长300毫米，延续使用至今。由于使用寿命短，只达一年之久，优质钢材消耗大，又无以取代，此间国内曾以多种形的研究，电潜泵、整体泵等多种，尚未成功的用于生产使用，即使有了成功的新型泵用于生产，也只能在新开发井上应用，不可能把我国几十年的抽油井的抽油泵，一次性的全部除旧换新，这样就损失浪费太大了。为了把损失浪费减少到最低水平线上，最可行的办法是在保持原抽油泵的结构尺寸不变的前题下，从改变材料入手，提高抗磨耐磨损性能，延长其使用寿命，减少损失浪费，提高经济效益。根据国外报导，近年来已把耐磨合金白口铸铁，应用于矿石粉碎、水泥磨、水轮机、浮选机等抗磨粒磨损部件上，美国已有七——八家公司，以这种材料应用于石油机械的抗磨粒磨损零部件上，并取得了十分显著效果。又根据我国机械工业部，82年出版的机械工程手册第三卷13-72的表13-5-20耐磨合金白口铸铁的表三中高铬合金白口铸铁，为取代现行的35CrM0优质钢为原料的缸套材料。提高抗磨粒磨损，延长使用寿命和减少材料浪费，强化经济效益的可行性。在用铸造方法制造耐磨合金白口铸铁缸套时，离心铸造应该是较好的工艺。以往的离心铸造机，其动力多采用交流电机，控制转数不如直流电机方便，二是铸件脱模工艺，以往多采用连杆机构手控脱膜，不尽合理且有危险，三是离心机主轴轴承容易烧损，但又不敢使用锥滚和双排锥滚动轴承，四是控制系统不集中。本专利技术的目的在于通过采用耐磨合金白口铸铁，在改进了的离心铸造机专用设备上，通过离心铸造和热处理以及精加工达到耐磨程度，使寿命延长1-2倍的抽油泵缸套。本专利技术的目的是通过下列铸造和热处理以及切削、磨削加工方法并采用改进了的专用离心铸造机得以实现。管式抽油泵耐磨缸套的铸造加工方法，采用耐磨合金白口铸铁的离心铸造及加工，其特征与具体步骤如下A离心铸造a.在中频电炉内熔炼C3.6，Mn0.7，Si0.5，P0.06，S0.05，Cr15.0，Mo3.0百分含量的合金材料，经炉前化验得到合格的铁水；b.将铁水注入已经旋转起来的离心铸造机的铸钢硬模(5)中，离心机转速先低后高直到铸件成型；c.浇铸过程中先开启冷水泵组(28)使离心机前端滚动轴承壳体(9)处的冷却水箱(24)工作，确保离心机正常转动；d.通过离心机的液压装置(27)、(17)驱动离心机上推出杆(11)将已凝固的红热铸件脱膜；B铸件软化热处理e.将冷却后的铸件移至箱式炉中，缓慢升温至950℃，保温1小时；f.用1.5小时，降温至820℃，保温4小时，再随炉温降至室温出炉；C切削加工g.将已软化的铸件，在机床上切削加工，并留有精加工余量；D淬火热处理h.在井式炉中对半精加工的铸件进行热处理，缓慢升温至1000-1050℃，保温1小时后热出炉；i.将铸件立放于特制的架空架上，并留有相等的间距，在空气中均匀冷却；j.再在箱式或井式炉中对铸件进行回火处理、温升至200-260℃，保温1.5小时，待炉温降至室温出炉；E精加工k.回火后的铸件，只能进行磨削加工，衍磨内孔至工艺要求的光洁度得到成品抽油泵耐磨缸套。本专利技术铸造的详细过程是在以500公斤的中频炉能在熔炼中熔液在炉中停留较长时间，不烧损合金元素的条件下，能允许炉前化验铁水化学成份的优良条件，来保证熔炼生产出稳定合格的耐磨合金白口铸铁水质量。再在改变结构的离心机上的硬模浇注。离心机结构改变的特点之一，见附附图说明图1是以Z型全封闭3千瓦直流电动机来拖动离心机转动的，因为离心机浇注件，当开始注入铁水时，孔径比较大，应是低速，在随着铁水的不断注入量增多，使壁厚逐步加厚孔径逐渐缩小时，则电机必需随之加速，相应地逐步增大离心力，由于离心力随孔径的增加，则造成壁厚载面上的离心力相等，使铸件载面组织细密性达到等同，才保证了铸件的质量，特别经过软化，淬火后其硬度也内外相同。因此需要可调速电机来拖动主机，以强化部件的铸造质量。这就克服了已有的离心机用交流电机等速转动，使铸件壁的金相组织内外有别和淬火后的硬度也内外有差，难以保证抗磨粒磨损的寿命的缺陷。也有的离心机在设计上设有以调换皮带轮直径调速的，不管设计哪种调速装置，都不能在离心旋转中调速，只能在更换产品规格时调换，起动后还是等速的，就无法解决和提高质量的弊病。第二特点是见附图1是改用液压缸(17)，是以操纵阀液压控制(29)操纵液压缸经推出杆(11)推出铸造后已凝固了的铸件和归位工作的结构改变，并能统一在操纵台上集中由一人随工艺性需要协调操纵。克服过去手轮旋螺杆前进(即推出)后退复位的慢而笨重的忙乱工作，不仅劳动强度大而且还需增设专门操作人员，如迂指挥不当造成忙乱易发生事故的弊病。但也有采用连杆机构的，其操作过程与螺杆式并无差异。第三特点见附图1是改变轴承壳体结构，带有冷却水箱环状空间轴承壳体，并装有两个锥滚柱滚动轴承，以背锥相装轴承体内，以控制主轴的纵向串动，其内部可以自行润滑。在主机运转时，即先开动冷却水泵，使冷却水从水入口管进入壳体的环形腔内，在达到一定水位时，腔内的冷却水即从溢出水管溢流回水箱，如此在主轴运转中循环不已，将主轴由因浇注的高温铁水传导热，传导到主轴时，经冷却循环将传导热带走，以控制主轴和锥滚轴承温度不致逐步升高，而导致主轴与滚动轴承的损坏，使之运行轻便，延长使用寿命。克服了以往的结构只能用滑动轴承，靠机油润滑方式，当主轴受传导热逐步升高时，只能是靠热磨擦旋转，因为机油受热后被稀释了其油膜已被破坏，所以只能靠热磨擦运行很快造成铜轴承被热磨损而损坏，甚至造成主轴与轴承热擦伤而粘连咬死，使主轴与轴承报废的事故多多。第四特点是附图1的总控制台21，从台板上装的直流交流三台各自的起动和停止六个按钮，直流电机的调速旋钮和转数表各一个，液压油缸的操纵阀旋钮和液压表各一个，将全机的操纵控制，都集中于一人统一操纵，按工艺需要程序统一控制，以减少人员、免于忙乱手杂和衔接不当的人为事故。关于结构内部的细小改革此不再赘述。其次是为了达到使白口铸铁软化为可加工在处理工艺上，是以箱式炉作为软化的热处理工具，在炉内通过热应变，使耐磨合金白口铸铁的基体组织转变成可加工的基体组织，在部件装炉升温时，必须以较缓速度升温，以防工件受骤热而热裂，当温升至950℃时，需保温1.5小时，开始以1.5小时降温至820℃，再保温4小时，随炉温降至室温出炉。其硬度达HRC33～35℃，则达到了可加工的目的。在切削加工到半精加工程度，部件都留有精加工余量。需以井式炉进行淬火热处理，在井式炉内升温时，也必需缓升温，以防骤热而热裂，当温升至1000～1050℃时，保温1小时后热出炉，将部件立放于特定的架空架上，留有相等的间距，使空气得以在部件周围和通孔中上下左右的空气循环流通，达到均匀的冷却目的。在夏季可借助吊扇帮助空气流通冷却，冷却淬火介质一律为空气不能采用其它介质。淬火后的硬度达HRC62～64℃，为了防本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管式抽油泵耐磨缸套的铸造加工方法，采用耐磨合金白口铸铁的离心铸造及加工，其特征在于具体步骤如下：Ａ离心铸造ａ．在中频电炉内熔炼Ｃ３．６，Ｍｎ０．７，Ｓｉ０．５，Ｐ０．０６，Ｓ０．０５，Ｃｒ１５．０，Ｍｏ３．０百分含量的合金料，经 炉前化验得到合格的铁水；ｂ．将铁水注水已经旋转起来的离心铸造机的铸钢硬模（５）中，离心机转速先低后高直到铸件成型；ｃ．浇铸过程中先开启冷水泵组（２８）使离心机前端滚动轴承壳体（９）处的冷却水箱（２４）工作，确保离心机正常转动；ｄ ．通过离心机的液压装置（２７）、（１７）驱动离心机上推出杆（１１）将已凝固的红热铸件脱膜；Ｂ铸件软化热处理ｅ．将冷却后的铸件移至箱式炉中，缓慢升温至９５０℃，保温１小时；ｆ．用１．５小时，降温至８２０℃，保温４小时，再随炉温降至 室温出炉；Ｃ切削加工ｇ．将已软化的铸件，在机床上切削加工，并留有精加工余量；Ｄ淬火热处理ｈ．在井式炉中对半精加工的铸件进行热处理，缓慢升温至１０００－１０５０℃，保温１小时后热出炉；ｉ．将铸件立放于特制的架空架上，并留有 相等的间距，在空气中均匀冷却；ｊ．再在箱式或井式炉中对铸件进行回火处理、温升至２００－２６０℃，保温１．５小时，待炉温降至室温出炉；Ｅ精加工ｋ．回火后的铸件，进行磨削加工，珩磨内孔至工艺要求的光洁度得到成品抽油泵耐磨缸套。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：衣铁鑫，
申请(专利权)人：衣铁鑫，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]