CN103212941A - 液压式外螺纹冷滚压装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压式外螺纹冷滚压装置，它包括悬臂、液压油、压力表、销钉、叉头轴、芯轴和滚轮。所述叉头轴朝外的开口槽通过芯轴安装滚轮，中段顶部设有的轴向凹槽与开口槽同轴线，叉头轴另一端为圆柱轴，环壁外设有密封件。所述悬臂为双节联体构件，前置圆柱形缸体，后置矩形长条为夹持段。缸体内置液压油，将叉头轴有密封件的一端塞入缸体中组成液压油缸。缸体末端设有径向孔沟通压力表，缸体外壁顶部设有径向安装的销钉，旋入的销钉插入叉头轴中段外壁上的轴向凹槽中组成导向结构。本发明采用液压油缸支承滚轮，冷滚压时施力大小由压力表显示，量化施压有利于控制在同一量值条件下批量冷滚压，确保冷滚压质量一致、稳定。

Description

液压式外螺纹冷滚压装置

技术领域

本发明涉及一种机械加工用器具，具体地讲，本发明涉及一种用于外螺纹冷滚压装置。

背景技术

冷滚压工艺属于非切削工艺之一，在机械加工行业中应用较广泛。在常温状态下金属构件表面被施压的滚轮辗压，迫使金属构件表面粗糙层的微观外凸金属材料产生塑性流动，多余的金属流到相邻微观凹坑中，其结果除提高金属构件表面粗糙度等级，也使金属构件的表面组织晶粒变细和纤维化，从而产生“冷作硬化”现象，达到提高金属构件的强度、表面硬度和抗疲劳能力的目的。当代石油钻井深度达数千米，石油钻具的螺纹接头除承受连接重量、钻井扭矩外，还要承受冲击力，故对所配套的石油钻具有很高强度要求。现有技术主要通过连接结构优化设计、选择优质材料和改善热处理工艺等手段来实现高强度目标。尽管现有技术有效，能够大幅度提高石油钻具强度，但石油钻井工程中仍偶尔发生钻具断裂的恶性事故。多年来经众多行业专家分析、检测和论证，石油钻具断裂几乎都发生在接头螺纹纹根部，其根本原因是切削成形的螺纹表面相对粗糙，存在较大的内应力，易产生疲劳裂纹，在特殊工况条件下钻井难免不发生石油钻具断裂的恶性事故。

发明内容

本发明主要针对现有技术的不足，提出一种液压式外螺纹冷滚压装置，该装置结构简单、操作便捷、量化施压，滚动辗压，避免过量辗压造成金属粘结。

本发明通过下述技术方案实现技术目标。

液压式外螺纹冷滚压装置，它包括悬臂、液压油、压力表、销钉、叉头轴、芯轴和滚轮。其改进之处在于：所述叉头轴置有开口槽的一端朝外，滚轮通过芯轴安装在开口槽中，滚轮绕芯轴自由转动。叉头轴中段外壁顶部设有轴向凹槽，该凹槽与开口槽处在同一中心线上。叉头轴另一端为圆柱轴，环外壁设有密封件。所述悬臂为双节联体构件，前置圆柱形的缸体，后置矩形长条为夹持段，卧姿悬臂的缸体内蓄液压油，叉头轴以有密封件的一端与悬臂的缸体配合组成液压油缸。缸体未端设有朝上的径向孔沟通压力表，缸体外壁顶部设有径向安装的销钉，旋入的销钉插入叉头轴中段外壁上的轴向凹槽中组成轴向导向结构。

上述结构中，滚轮的外轮缘横向截面为角形，角形与被滚压螺纹的形状互补，滚轮整体淬硬至HRC50～55。

本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：

1、液压油缸结构简单，制作容易；

2、在液压条件下滚压具有减振作用，被冷滚压的部件表面平整光洁；

3、采用液压油缸支承滚轮，冷滚压时施力大小通过压力表显示，量化施压有利于控制在同一量值条件下批量冷滚压，确保冷滚压质量一致。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是图1俯视图。

图3是本发明用于石油钻具接头外螺纹冷滚压实施例示意图。

具体实施方式

下面根据附图并结合实施例，对本发明作进一步说明。

图1所示的液压式外螺纹冷滚压装置，它包括悬臂1、液压油2、压力表3、销钉4、叉头轴5、芯轴6和滚轮7。所述叉头轴5为直杆构件，朝外的轴端设有开口槽，滚轮7通过芯轴6安装在开口槽中，滚轮7绕芯轴6自由转动。本实施例滚压石油钻具接头的外螺纹，该螺纹为三角形，故滚轮7的外轮缘横向截面为角形，其角度等于被滚压的石油钻具接头外螺纹角度。为了提高冷滚压质量，滚轮7整体淬硬至HRC50～55。叉头轴5中段外壁顶部设有轴向凹槽，该凹槽与轴端的开口槽处在同一中心线上。叉头轴5另一端为圆柱轴，环外壁设有密封件5.1。所述悬臂1为双节联体构件，前置圆柱形的缸体，后置矩形长条为夹持段，卧姿悬臂1的缸体内蓄液压油2，将叉头轴5以有密封件5.1的一端塞入悬臂1的缸体中组成液压油缸。为了便于掌握滚压时施力大小，在悬臂1的缸体未端设有朝上的径向孔沟通压力表3，滚轮7对石油钻具接头外螺纹的作用力，通过液压油2传导使压力表3的指针产生相应偏转，直观地反映滚压时施力大小，有利于指导操作工按工艺设定值冷滚压，确保产品冷滚压质量。本发明为了做到滚轮7位置稳定，在悬臂1的缸体外壁顶部设有径向安装的销钉4，旋入的销钉4插入叉头轴5中段外壁上的轴向凹槽中组成轴向导向结构，同时也保持悬臂1的缸体与叉头轴5的装配关系。

本发明应用时，先将悬臂1的夹持段固定在机床工作台上，通过机床横向传动位移到位，即滚轮7与旋转的石油钻具接头外纹接触施压，此时机床工作台按被滚压螺纹的导程轴向移动，滚轮7在绕芯轴6转动时实施对外螺纹的冷滚压作业。冷滚压是一种利用金属在常温下有“冷作硬化”特性而设计的无切削工艺，被滚压外螺纹表层金属产生微量塑性流动，实现峰谷互补，从而使外螺纹表面粗糙值降低，表层组织冷硬和晶粒细化，形成致密的纤维状。另外，被冷滚压的外螺纹在冷作硬化过程中残留应力层。总的来说，被冷滚压的石油钻具接头外螺纹极限强度和屈服点都得到提高，其使用性能、抗疲劳强度、耐磨性和耐蚀性也都有明显的提高，大大延长石油钻具接头的使用寿命，减少失效事故的发生。

本发明在结构不变的情况下通过置换滚轮7，可对其它轴套类构件的外壁进行冷滚压。例如，选用外轮缘横向截面为圆弧形或矩形的滚轮7，就能够作石油钻具接头的外台阶冷滚压，其应用效果同上述实施例相同。

Claims (2)

1.一种液压式外螺纹冷滚压装置，它包括悬臂（1）、液压油（2）、压力表（3）、销钉（4）、叉头轴（5）、芯轴（6）和滚轮（7）；其特征在于：所述叉头轴（5）置有开口槽的一端朝外，滚轮（7）通过芯轴（6）安装在开口槽中，滚轮（7）绕芯轴（6）自由转动；叉头轴（5）中段外壁顶部设有轴向凹槽，该凹槽与开口槽处在同一中心线上；叉头轴（5）另一端为圆柱轴，环外壁设有密封件（5.1）；所述悬臂（1）为双节联体构件，前置圆柱形的缸体，后置矩形长条为夹持段，卧姿悬臂（1）的缸体内蓄液压油（2），叉头轴（5）以有密封件（5.1）的一端与悬臂（1）的缸体配合组成液压油缸；缸体未端设有朝上的径向孔沟通压力表（3），缸体外壁顶部设有径向安装的销钉（4），旋入的销钉（4）插入叉头轴（5）中段外壁上的轴向凹槽中组成轴向导向结构。

2.根据权利要求1所述的液压式外螺纹冷滚压装置，其特征在于：所述滚轮（7）的外轮缘横向截面为角形，角形与被滚压螺纹的形状互补，滚轮（7）整体淬硬至HRC50～55。

Images