一种高抗扭型钻杆钻铤接头的制造方法及设备技术

本发明专利技术为一种高抗扭型钻杆钻铤接头的制造方法及设备，涉及钻杆钻铤接头的制造技术，克服现有钻杆钻铤接头抗扭性能差的问题，本方法包含：选没有淬火的钻杆钻铤接头基体作为毛坯；对毛坯表面擦拭清洁：对清洁后的毛坯进行激光相变强化处理，实施激光热处理，成为产品半成品：对产品半成品进行检验，符合要求的为高抗扭型钻杆钻铤接头产品；对产品进行包装打包。本方法制成的高抗扭型钻杆钻铤接头淬火后变形量极小，硬度高，其基体的柔韧性能不会遭到破坏，提高了抗扭力，比现有产品提高了55%，使用中出现粘扣问题的几率大大降低，大幅提高了产品的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钻杆钻铤接头的制造技术，尤其是指一种高抗扭型钻杆钻铤接头的制造方法及设备。
技术介绍
钻杆钻铤接头是石油钻探开采中广泛使用的部件，用于连接钻杆、钻铤用。钻杆或钻铤的两端分别通过摩擦焊接的工艺连接着钻杆钻铤接头中的公接头与母接头，作业时通过这些接头把钻杆或钻铤连接起来。钻杆和钻铤作业过程中是处于高速、高强度转动的状态，因此对钻杆钻铤接头的抗扭力和接头螺纹的变形这两项指标要求很高。这两项指标不高的产品，作业过程很容易产生接头螺纹粘扣死的问题，因此为提高接头的使用寿命接头的防粘扣是广大商家一直以来寻求解决的技术难题。由于钻杆钻铤接头在作业过程中承受巨大扭力，因此选择需柔韧性能良好的钢材作为其基体材料，目前商家大多选择4145h作为其基体材料。4145h是美国钢材牌号，中国钢材牌号42CrMo类似于此钢材。为改善接头的抗扭力和接头螺纹的变形这两项指标性能，目前都采用对接头螺纹淬火强化的方法，但是传统的淬火手段(例如高频淬火、中频淬火、火焰淬火等)使接头的变形量都很大，远远达不到产品的要求。不经过淬火强化的接头，其抗扭力很低。目前，市场上有一 种叫QPQ的工艺，QPQ是Quench — Polish 一 Quench的缩写，是指将黑色金属零件放入两种性质不同的盐浴中，通过多种元素渗入金属表面形成复合渗层，从而达到使零件表面改性的目的。它没有经过淬火，但达到了表面淬火的效果。经过QPQ处理的接头，其抗扭力比原产品大致提高20%，但还是不能满足实际使用的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种抗扭性能好，接头螺纹的变形量小，使用寿命高的高抗扭型石油钻杆钻铤接头的制造方法。本专利技术的另一目的是提供一种高抗扭型石油钻杆钻铤接头的制造设备。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的:一种高抗扭型钻杆钻铤接头的制造方法，其包含以下步骤:SI，选用产品毛坯:采用没有淬火的钻杆钻铤接头基体作为产品的毛坯；S2，对毛坯表面擦拭清洁:S3，对清洁后的毛坯进行激光相变强化处理，实施激光淬火，成为产品半成品:S4，对产品半成品进行检验，符合要求的为高抗扭型钻杆钻铤接头产品；S5，对高抗扭型钻杆钻铤接头产品进行包装打包。所属毛坯采用4145H材料。所述步骤S2中采用酒精和抹布将要进行激光淬火的螺纹部位擦净。所述步骤S3包含:S31，将清洁后的毛坯安装在激光热处理装置的机床工作台上，用卡盘夹紧；S32，用毛刷在即将实施激光淬火的螺纹部位涂抹一层吸光剂；S33，启动激光热处理装置的激光器及机床工作台，对清洁后的毛坯进行激光相变强化处理，实施激光淬火；激光相变强化处理的工作条件如下:激光器工作功率:1480-1500W ；激光淬火扫描光斑:公接头用2x15mm的宽光斑扫描；母接头直接米用Φ2-Φ2.5mm的圆光斑扫描；机床工作台上的卡盘转速:公接头用的转速为500_550mm/分钟；母接头用的转速为 800-850mm/ 分钟；公接头与母接头淬火前都无需预热，淬火后都无需冷却介质，自然冷却；S34，激光淬火至淬火所需的全部区域范围，停止激光相变强化处理，此时的钻杆钻铤为产品半成品。所述步骤S4包含 :S41，缺陷检查:人工观察激光相变强化的部位是否存在缺陷，若有缺陷，当废品处理；S42，硬度检查:对没有缺陷的产品半成品用硬度计检测其硬度是否符合要求，不符合要求的作废品处理；S43，变形量检查:对符合硬度要求的产品半成品用螺纹规检测其变形量是否在要求范围内，不符合要求的作废品处理，符合要求的产品为高抗扭型钻杆钻铤接头产品。本专利技术的另一目的是通过以下技术方案实现的:一种高抗扭型钻杆钻铤接头的制造设备，其包含:清洁工具，采用对钻杆钻铤接头毛坯的表面清洁的酒精和抹布；激光热处理装置，是对表面清洁后的毛坯进行激光相变强化处理的装置，其包含:激光器，是CO2激光器，其激光波长为10.6 μ m，工作功率为1480-1500W ；数控加工机床，其机床工作台卡盘上置放车清洁后的毛坯，所述激光器发出的激光正对车削后的毛坯端部；控制器，其是一个数控系统，分别与所述激光器，数控加工机床连接，使激光器产生的激光将清洁后的毛坯进行激光热处理，成为钻杆钻铤接头产品半成品；；检测工具，包括对产品半成品进行硬度检测的硬度计以及对符合硬度要求的产品半成品检测变形量的螺纹规，检测合格的为高抗扭型钻杆钻铤接头产品；打包装置，采用木箱打包机，对高抗扭型钻杆钻铤接头产品进行包装打包。所述激光器发出激光的光路上，设有发出一束红光的同步指示系统，发出的这束红光的路线和激光的路线一致。所述激光器发出激光的光路上，设有外光路系统，外光路系统由数个透射镜与数个反射镜组成。所述激光器与外光路系统分别与一个冷水机组连接。本专利技术的有益效果:采用本专利技术的激光相变强化的方法制造的钻杆钻铤接头与现有方法制造的钻杆钻铤接头相比:一是激光相变强化的方法实施淬火后变形量极小，在产品允许的范围之内(这个指标传统淬火手段是达不到)，二是激光淬火之后的钻杆钻铤接头基体的柔韧性能不会遭到破坏，硬度高，提高了接头螺纹表面的抗扭性能，提高了抗扭力，本专利技术的方法制造的钻杆钻铤接头的抗扭力，比现有产品提高了 55%。因此，用本方法制造的钻杆钻铤接头比传统的钻杆钻铤接头相比，出现粘扣问题的几率大大降低，从而大幅提高了产品的使用寿命O为进一步说明本专利技术的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本专利技术进行详细说明。附图说明图1为本专利技术高抗扭型钻杆钻铤接头制造方法的流程图；图2为本专利技术高抗扭型钻杆钻铤接头的制造设备示意图。具体实施例方式下面结合实施例的附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。为了表述方便，下文中将本专利技术的高抗扭型钻杆钻铤接头，命名为“LQAT钻杆钻铤接头”(LQAT:Laser Quen ching&Ant1-Torque,即，激光淬火+抗扭)。本专利技术是用激光技术手段对钻杆钻铤接头进行激光相变强化处理，对钻杆钻铤接头进行激光淬火，由于激光工艺对产品变形小的特点，解决了钻杆钻铤在传统淬火中使接头变形量大的问题。参见图1，本专利技术的高抗扭型钻杆钻铤接头制造方法的流程包含如下步骤:SI，选用产品毛坯:将现有钻杆钻铤接头(没有淬火的钻杆钻铤接头基体，市场有供应)作为本专利技术产品的毛坯(采用4145H或性能相近的材料)。S2，对毛坯表面擦拭清洁:用酒精和抹布将要进行激光淬火的螺纹部位擦拭干净。S3，对清洁后的毛坯进行激光相变强化处理，实施激光淬火，成为产品半成品，该步骤具体包含:S31，将清洁后的毛坯安装在激光热处理装置的机床工作台上，用卡盘夹紧；S32，用毛刷在即将实施激光淬火的螺纹部位涂抹一层调制好的吸光剂(有助于工件快速吸收激光的能量);S33，启动激光热处理装置的激光器及机床工作台，开始对清洁后的毛坯进行激光相变强化处理，实施激光淬火，激光器最大功率为5KW，将工作功率调到1480-1500W ；钻杆钻铤接头有公接头(螺纹在外)与母接头(螺纹在内)之分，两者在激光相变强化处理时的工作条件如下:激光淬火扫描光斑:公接头用2xl5_的宽光斑扫描(用积分镜调整光斑)；母接头直接采用Φ2-Φ2.5mm的圆光斑扫描；机床工作台上的卡盘转速:公接头用的转速500_550mm/分钟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高抗扭型钻杆钻铤接头的制造方法，其特征在于包含以下步骤：S1，选用产品毛坯：采用没有淬火的钻杆钻铤接头基体作为产品的毛坯；S2，对毛坯表面擦拭清洁：S3，对清洁后的毛坯进行激光相变强化处理，实施激光淬火，成为产品半成品：S4，对产品半成品进行检验，符合要求的为高抗扭型钻杆钻铤接头产品；S5，对高抗扭型钻杆钻铤接头产品进行包装打包。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王绥义，
申请(专利权)人：上海高斯雷洁激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31