CN103084782A - 柱齿类凿岩钻头热嵌固齿工艺 - Google Patents

柱齿类凿岩钻头热嵌固齿工艺 Download PDF

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耿志君
赵存权
王琳
刘少君
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Abstract

本发明公开一种柱齿类凿岩钻头热嵌固齿工艺，是钎具凿岩钻头的制造方法，特别是柱齿类凿岩钻头合金齿镶嵌工艺。本发明采用热嵌固齿工艺解决现用常温冷压镶嵌工艺存在的较大应力集中和同轴度超差的问题，从而防止了钻头体断裂、崩块和合金齿脱落等故障。本发明技术方案中，首先控制合金齿孔和合金齿外径的加工质量，准备工艺装备，然后按工艺程序进行固齿加工，其步骤是：1、启动保温炉，设定保温温度；2、将钻头体放入炉中，设定保温时间；3、将钻头体取出放入三爪卡盘中；4、由二人配合操作，用专用枪头和电锤进行镶嵌固齿；5、室温冷却，固齿完成。本发明用于柱齿类凿岩钻头的制造，具体是合金齿的镶嵌。

Description

柱齿类凿岩钻头热嵌固齿工艺
技术领域
本发明涉及钎具凿岩钻头的制造方法，特别涉及柱齿类凿岩钻头合金齿镶嵌工艺，具体是柱齿类凿岩钻头热嵌固齿工艺。
背景技术
目前使用的柱齿类凿岩钻头其钻孔直径在Φ40到Φ165mm之间，每支钻头上合金齿的数量由4粒到20粒不等。合金齿的镶嵌加工多采用油压机在常温下冷压镶齿，其缺点是在合金齿压入过程中，钻头体在过盈挤压下产生较大的应力集中而出现薄弱点，当钻头在高负荷、大扭矩凿岩过程中，薄弱点处容易发生钻头体断裂、崩快等现象。另外在合金齿镶入过程中合金柱、孔的同轴度难以保证，只能靠人为控制，存在着很大的不确定因素，一旦同轴度超差，导致凿岩时抱紧力降低，很可能引发合金齿脱落，作业不能正常进行。由此造成钻头使用寿命降低，生产成本上升，生产效率下降。迫切需要新的固齿方法，以弥补上述不足。
发明内容
针对现用合金齿镶嵌工艺存在的问题，本发明提供一种柱齿类凿岩钻头热嵌固齿工艺，其目的是有效的降低合金齿镶嵌过程中产生的应力集中，消除钻头体内应力薄弱点，并能很好的保证齿柱与齿孔的装配同轴度，从而保证钻头工作稳定性，提高钻头使用寿命和生产效率。
本发明的目的通过下述方案来实现：柱齿类凿岩钻头由钻头体和合金齿构成，合金齿镶嵌在钻头体上的合金齿孔中，本发明采用热嵌固齿法，其工艺程序如下：
1、钻头体上合金齿孔加工质量控制  保证孔径公差和圆度公差的技术要求；
2、合金齿外径的加工质量控制  合金齿嵌入部分的外径公差符合技术要求；
3、工艺装备准备  所需工艺装备有保温炉、架子、三爪卡盘、扳手、电锤、专用枪头、专用镊子、防烫手套、防噪音耳塞、木板；
4、固齿加工步骤
①启动保温炉，按技术要求设定温度；
②保温炉温度达到设定值后，将钻头体放入炉中，按技术要求设定保温时间；
③达到设定保温时间后，将钻头体取出放入固定在架子上的三爪卡盘中，并夹紧；
④固齿，此工序由二人配合进行，一人用专用镊子夹持合金齿放置到钻头体上对应的合金齿孔口，使合金齿轴线与齿孔轴线平行，另一人用装有专用枪头的电锤在小冲击状态下定位合金齿，确认二者轴线重合、定位正确时快速将合金齿推入孔底；
⑤全部合金齿镶嵌完成后，将固齿完成的钻头放在预先准备好的木板上，自然冷却到室温，固齿完成。
本工艺方法是利用金属材料热胀冷缩原理进行的。钻头体加热时消除部分内应力，同时孔径稍有增大，镶齿时的过盈是相应略有降低，从而减小了过盈应力。这也有利于保证同轴度，固齿完后室温冷却过程中齿孔慢慢缩小，对合金齿紧固力增大，达到固齿工艺要求。
与冷压镶齿工艺比较，本发明的优点在于：1合金齿镶嵌利用金属材料热胀冷缩性能，钻头体在加热保温过程中消除了部分内应力，避免了应力集中造成的薄弱点，同时热胀过程使齿孔直径稍有增大，降低了镶嵌时的过盈应力，这就防止了高负荷、大扭矩状态下钻头体断裂、崩块等情况的发生，增长了钻头的使用寿命，保证了凿岩作业的正常进行；2、由于降低了镶嵌时的过盈应力，合金齿底部又有倒角，所用专用枪头前端形状与合金齿头部外形吻合，所以电锤的颤动会使合金齿自动对正齿孔，保证了二者同轴度要求和镶嵌质量，提高了钻头工作的稳定性和可靠性；3、所需工艺装备少，操作简便，易于实施，适宜广泛推广应用。
附图说明
图1为凿岩钻头结构头
图2为图1的左视图
图3加工现场示意图
图面说明：
图1中：1-合金齿  2-钻头体
图3中：1-合金齿  2-钻头体  3-架子  4-扳手  5-三爪卡盘6-专用枪头  7-电锤
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的具体实施方式：如图1所示，柱齿类凿岩钻头由钻头体2和合金齿1构成，合金齿1的齿柱部分嵌入钻头体2上的合金齿孔中，本发明热嵌固齿方法的工艺程序为：
1、钻头体2上合金齿孔的加工质量控制，技术要求是孔径公差等级为H7，孔的圆度公差为0.005mm，为达到此要求，孔的加工只能在钻头体热处理后进行，然钻头体在渗碳淬火后，表面硬度很高，很难加工，为此在钻头体渗碳淬火前齿孔表面需涂一层防渗碳剂，使齿孔加工表面硬度保持在适宜加工的范围；
2、合金齿1齿柱外径加工质量控制，合金齿1的镶嵌过盈是一般控制在0.02～0.05mm范围内，相对于H7的孔径公差，合金齿齿柱外径公差等级应为S6，另外为便于保证装配同轴度合金齿底面制有倒角；
3、工艺装备准备，所需普通工艺装备有：保温炉、三爪卡盘、扳手、电锤、木板，专用设备有：专用镊子、专用枪头、防烫专用手套、防噪音耳塞和架子；
4、固齿加工步骤
①启动保温炉，按技术要求设定温度；
②保温炉温度达到设定值后，将钻头体2放入炉中，按技术要求设定保温时间；
③达到设定保温时间后，用防烫专用手套将钻头体2从炉中取出放入固定在架子3上的三爪卡盘5中，用扳手4将其夹紧，防止钻头体2晃动(如图3所示)；
④固齿加工，此工序由二人配合进行，一人用专用镊子夹持合金齿1放置到钻头体2上对应的合金齿孔口，使合金齿轴线与齿孔轴线平行，另一人用装有专用枪头6的电锤7在小冲击状态下定位合金齿，确认二者轴线重合、定位正确时快速将合金齿推入孔底；
⑤全部合金齿镶嵌完成后，将固齿完成的钻头放在预先准备好的木板上，自然冷却到室温，固齿完成。

Claims (4)

1.一种柱齿类凿岩钻头热嵌固齿工艺，柱齿类凿岩钻头由钻头体(2)和合金齿(1)构成，合金齿镶嵌在钻头体上的合金齿孔中，其特征在于本发明为热嵌固齿法，工艺程序如下：
一、钻头体(2)上合金齿孔加工质量控制，保证孔径公差和圆度公差的技术要求；
二、合金齿(1)外径的加工质量控制，合金齿(1)嵌入部分外径公差符合技术要求；
三、工艺装备准备；
四、固齿加工步骤：
a、启动保温炉，按技术要求设定温度；
b、将钻头体(2)放入保温炉中，按技术要求设定保温时间；
c、达到设定保温时间后，将钻头体(2)取出放入固定在架子(3)上的三爪卡盘(5)中，并夹紧；
d、固齿，由二人配合进行，一人用专用镊子夹持合金齿(1)放置到钻头体(2)上对应的合金齿孔口，另一人用装有专用枪头(6)的电锤(7)在小冲击状态下定位合金齿，并快速推入孔底；
e、全部合金齿镶嵌完成后，室温冷却，固齿完成。
2.根据权利要求1所述的热嵌固齿工艺，其特征在于钻头体(2)在渗碳淬火前齿孔表面涂防渗碳剂。
3.根据权利要求1所述的热嵌固齿工艺，其特征在于合金齿(1)底面制有倒角。
4.根据权利要求1所述的热嵌固齿工艺，其特征在于合金齿镶嵌过盈量为0.02～0.05mm。
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