【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油钻具零件设计加工领域。更具体地说，本专利技术涉及一种用于小角度高精度石油钻具弯壳体的高效成型方法。
技术介绍
1、在钻井工程中弯壳体是最主要的螺杆钻具的零部件之一，在钻井过程中起着精确定位和导引作用，其寿命长短和加工成本直接决定着钻井效率和经济成本。鉴于弯壳体产品设计有小弯角，常规加工方法只能采用厚壁管，厚壁管加工余量大会导致材料成本高、加工效率低，且厚壁管存在淬火效果不佳和壁厚方向成分偏析，降低了材料力学性能。国内外螺杆产品市场竞争异常激烈，在保证性能的前提下降低零件成本成为迫切需求。因此，开发弯壳体小角度高精度的高效成型方法尤为重要。随着近年来预弯技术得到快速发展，成熟应用于各种钢管弯曲成型，借助预弯工艺采用薄壁管替代厚壁管加工成为可能。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的是提供一种用于小角度高精度石油钻具弯壳体的高效成型方法，解决了常规加工工艺采用薄壁管无法加工壳体弯角的难题，避免了使用厚壁管存在截面芯部偏析和调质不佳的问题，提升了弯壳体材料性能，且本申请的成型方法操作简单高效。
2、为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种用于小角度高精度石油钻具弯壳体的高效成型方法，包括如下步骤：
3、步骤一、对原材料薄壁钢管进行预弯至要求的成型角度；
4、步骤二、对预弯后的弯壳体进行角度测量得到预弯角度；
5、步骤三、将弯壳体进行调质淬火装炉处理，并冷却至室温后测量弯角度数，热中弯角变形≤±0.1°；p>
6、步骤四、对弯壳体进行精加工至尺寸和弯角偏差均≤±0.05°；
7、步骤五、检测弯壳体截面偏析及力学性能。
8、优选的是，所述步骤一中，薄壁钢管通过热弯管机进行预弯，待弯部位加热至835℃～855℃，保温10s～20s，薄壁钢管弯曲半径设定为1.5m～2m，薄壁钢管直端液压驱动力f设定为150kn～200kn，沿导轨匀速推进速度为10mm/min～15mm/min。
9、优选的是，所述步骤二中，预弯后的弯壳体对应的弯头端最低点标记为a点，通过l型便捷测量工具辅助测量预弯角度，l型便捷测量工具为相互垂直的两块钢板构成，将薄壁钢管的直端底面及侧面分别紧贴l型便捷测量工具的两块钢板，其中薄壁钢管的直端侧面对应的钢板延伸至薄壁钢管的弯头端，且与a点沿直端延伸方向所在的平面平行，测量薄壁钢管的直端侧面对应的钢板与薄壁钢管的弯头端之间的垂直距离，即为弯头端a点弯出的距离，通过计算得到预弯角度。
10、优选的是，所述步骤三中，弯壳体采取竖直装炉在淬火工装上，直端朝下，弯头端朝上，且弯头段a点部位朝外，并用焊丝点焊固定各弯壳体相对位置。
11、优选的是，所述步骤三中，弯角度数通过将弯壳体放置于检测平台上进行测量，检测平台为表面水平的平面，弯壳体的直端通过固定于检测平台上的至少两个v型块支撑固定，使得弯头端a点位于最上端且距离检测平台的垂直距离最长，检测平台上还移动设置有支撑架，其凸出的部分固定设置有竖向的百分表，所述百分表通过支撑架带动沿弯头端a点所在的直端延伸方向移动，测量出待弯部位与弯头端a点的尺寸并计算差值，即为弯头端a点弯出的距离，通过计算得到弯角度数。
12、优选的是，所述步骤四中，对弯壳体进行精加工的具体步骤为：
13、步骤4.1、将弯壳体移至数控车床上，通过四爪卡盘卡合固定弯头端，四爪卡盘的其中任一个卡爪恰好卡于弯头端a点，四爪卡盘位于弯头端a点所在弯壳体直径位置，对弯壳体的直端进行精加工至产品尺寸符合设计要求；
14、步骤4.2、解除弯头端的四爪卡盘，通过一对四爪卡盘分别卡合固定直端的端部及待弯部位，一对四爪卡盘夹持的方向为弯头端a点对应的直端直径方向；
15、步骤4.3、用百分表找正弯角值，具体为：采用与检测平台上的支撑架和百分表完全相同的结构进行找正，百分表的底端垂直于弯头端a点所在的直端延伸方向移动，测量出待弯部位与弯头端a点的尺寸并计算差值，即为弯头端a点弯出的距离，通过计算得到弯角值，判断是否在设定的偏差要求内，若不在则通过松动一对四爪卡盘的卡合力，敲击弯壳体朝着弯头端a点所在的直径方向直线移动，直至计算得到的弯角值在设定的偏差要求内，将一对四爪卡盘卡合固定；
16、步骤4.4、找正弯角值在设定的偏差要求内后，通过数控车床对弯头端进行精加工至产品尺寸符合设计要求。
17、优选的是，成型的弯壳体产品外圆直径为φ30mm～φ300mm，弯角度数为0°～5°。
18、本专利技术至少包括以下有益效果：
19、本专利技术通过对现有工艺改进，实现了小角度高精度石油钻具弯壳体的高效成型方法。弯壳体新成型方法借助小弯角预弯方法及弯后便捷测量方法、有效控制弯壳体淬火变形方法、精准定位找正车削工艺，复合形成了小角度高精度弯壳体的高效加工方法，使薄壁管替代常规厚壁管加工成为可能，有效保证壳体高精度小弯角。本申请新的成型方法避免了原材料浪费，提高了生产效率，降低了刀具磨损，大幅度降低了生产制造成本。本申请的方法解决了常规工艺采用薄壁管无法加工弯壳体的现状，避免了使用厚壁管存在截面芯部偏析和调质不佳的现象，提升了弯壳体材料性能，单根弯壳体原材料用量降低30.9％以上，提升了生产效率，大大降低了制造成本。
20、本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
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1.一种用于小角度高精度石油钻具弯壳体的高效成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的用于小角度高精度石油钻具弯壳体的高效成型方法，其特征在于，所述步骤一中，薄壁钢管通过热弯管机进行预弯，待弯部位加热至835℃～855℃，保温10s～20s，薄壁钢管弯曲半径设定为1.5m～2m，薄壁钢管直端液压驱动力F设定为150KN～200KN，沿导轨匀速推进速度为10mm/min～15mm/min。
3.如权利要求1所述的用于小角度高精度石油钻具弯壳体的高效成型方法，其特征在于，所述步骤二中，预弯后的弯壳体对应的弯头端最低点标记为a点，通过L型便捷测量工具辅助测量预弯角度，L型便捷测量工具为相互垂直的两块钢板构成，将薄壁钢管的直端底面及侧面分别紧贴L型便捷测量工具的两块钢板，其中薄壁钢管的直端侧面对应的钢板延伸至薄壁钢管的弯头端，且与a点沿直端延伸方向所在的平面平行，测量薄壁钢管的直端侧面对应的钢板与薄壁钢管的弯头端之间的垂直距离，即为弯头端a点弯出的距离，通过计算得到预弯角度。
4.如权利要求3所述的用于小角度高精度石油钻具弯壳体的高效
5.如权利要求3所述的用于小角度高精度石油钻具弯壳体的高效成型方法，其特征在于，所述步骤三中，弯角度数通过将弯壳体放置于检测平台上进行测量，检测平台为表面水平的平面，弯壳体的直端通过固定于检测平台上的至少两个V型块支撑固定，使得弯头端a点位于最上端且距离检测平台的垂直距离最长，检测平台上还移动设置有支撑架，其凸出的部分固定设置有竖向的百分表，所述百分表通过支撑架带动沿弯头端a点所在的直端延伸方向移动，测量出待弯部位与弯头端a点的尺寸并计算差值，即为弯头端a点弯出的距离，通过计算得到弯角度数。
6.如权利要求5所述的用于小角度高精度石油钻具弯壳体的高效成型方法，其特征在于，所述步骤四中，对弯壳体进行精加工的具体步骤为：
7.如权利要求1所述的用于小角度高精度石油钻具弯壳体的高效成型方法，其特征在于，成型的弯壳体产品外圆直径为φ30mm～φ300mm，弯角度数为0°～5°。
...【技术特征摘要】
1.一种用于小角度高精度石油钻具弯壳体的高效成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的用于小角度高精度石油钻具弯壳体的高效成型方法，其特征在于，所述步骤一中，薄壁钢管通过热弯管机进行预弯，待弯部位加热至835℃～855℃，保温10s～20s，薄壁钢管弯曲半径设定为1.5m～2m，薄壁钢管直端液压驱动力f设定为150kn～200kn，沿导轨匀速推进速度为10mm/min～15mm/min。
3.如权利要求1所述的用于小角度高精度石油钻具弯壳体的高效成型方法，其特征在于，所述步骤二中，预弯后的弯壳体对应的弯头端最低点标记为a点，通过l型便捷测量工具辅助测量预弯角度，l型便捷测量工具为相互垂直的两块钢板构成，将薄壁钢管的直端底面及侧面分别紧贴l型便捷测量工具的两块钢板，其中薄壁钢管的直端侧面对应的钢板延伸至薄壁钢管的弯头端，且与a点沿直端延伸方向所在的平面平行，测量薄壁钢管的直端侧面对应的钢板与薄壁钢管的弯头端之间的垂直距离，即为弯头端a点弯出的距离，通过计算得到预弯角度。
4.如权利要求3所述的用于小角度高精度石油钻...
【专利技术属性】
技术研发人员：武计强，全兵，徐磊，史新勃，张玉龙，田菲菲，夏玉曦，
申请(专利权)人：中石化江钻石油机械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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