CN104131784A - 钻头牙轮加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了钻头牙轮加工工艺，其特征在于，牙轮毛坯制备；加工牙轮端面和内孔；对铣齿牙轮表面主、副锥、齿槽和齿铣尺寸加工；加工减磨合金镶焊沟槽及端面镶焊孔；对牙轮热处理前的准备，牙轮在热处理前应将不渗碳的地方敷上涂料且要涂均匀并具有一定厚度，避免在渗碳过程中脱落；对牙轮热处理；用镶齿牙轮钻齿孔；铣齿牙轮表面堆焊耐磨合金；牙轮内孔精加工。本发明通过上述工艺，生产的牙轮具有高的强度、高抗冲击韧性和很好的可淬性。

Description

钻头牙轮加工工艺

技术领域

本发明涉及石油领域，具体涉及钻头牙轮加工工艺。

背景技术

随着石油天然气勘探开发难度的不断增加，面临的地质条件和自然环境日趋复杂恶劣，对勘探开发过程中的石油装备也提出了更高要求。牙轮钻头作为钻井的主要破岩工具之一，如何提高其工作性能，延长其使用寿命，是目前石油天然气勘探开发领域急需解决的技术问题之一。而钻头上的牙轮在井下工作担负着破碎岩石的任务，工作条件恶劣，因此对牙轮的要求比牙爪的要求还高。而现有工艺生产的牙轮在强度、抗冲击韧性和可淬性方面均有待提高。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供钻头牙轮加工工艺，该工艺生产的牙轮具有高的强度、高抗冲击韧性和很好的可淬性。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：钻头牙轮加工工艺，包括如下步骤：

A、     牙轮毛坯制备；

B、     加工牙轮端面和内孔；

C、     对铣齿牙轮表面主、副锥、齿槽和齿铣尺寸加工；

D、     加工减磨合金镶焊沟槽及端面镶焊孔；

E、     对牙轮热处理前的准备，牙轮在热处理前应将不渗碳的地方敷上涂料且要涂均匀并具有一定厚度，避免在渗碳过程中脱落；

F、     对牙轮热处理；

G、     用镶齿牙轮钻齿孔；

H、     铣齿牙轮表面堆焊耐磨合金；

I、     牙轮内孔精加工。

步骤A中毛坯制备采用模锻而成，再经正火消除内应力，去掉氧化皮。

步骤B中先车出牙轮端面，再粗车牙轮内孔径各尺寸，为加工牙轮表面各尺寸作定位涨紧基准。

步骤C中在防形车床上车出一、二、三牙轮主、副锥，并把第二牙轮切顶；在切槽车床上将第一、二、三牙轮的齿槽车出，然后在专用铣床上将齿铣车出。

步骤F中的热处理采用重复韧化处理。

步骤H中耐磨合金为块状碳化钨40-60目，使用中性火焰。

步骤H中焊接时铣齿牙轮的主要受力侧面应焊最宽，背面焊的宽度次之。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、对牙轮尺寸的加工均采用专门的加工设备上进行准确的精加工，并且在牙轮表面还堆焊耐磨合金，耐磨合金块为40-60目碳化钨，碳化钨为高温烧结，组织细密，性能优异，耐高温，韧性好，能更好的保护牙轮，使牙轮具有高的强度、高抗冲击韧性。

2、牙轮内孔精加工，使滚珠、牙爪轴和牙轮之间有好的工作条件，保证牙轮内孔清洗烘干后压入小轴套和止推块的结合效果更好，提高牙轮的强度和抗冲击韧性。

3、采用重复韧化处理工艺对牙轮进行热处理，通过分别两次淬火，先高温回火，再低温回火，使牙轮具有很好的可淬性。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步阐述，本发明的实施例不限于此。

实施例：

如图1所示，本发明包括如下步骤：

A、        根据图纸，采用镍钼合金钢制造牙轮毛坯制备；

B、         加工牙轮端面和内孔；

C、        对铣齿牙轮表面主、副锥、齿槽和齿铣尺寸加工；

D、        加工减磨合金镶焊沟槽及端面镶焊孔；采用铣削、电脉冲或冲压对镶齿牙轮内孔大轴颈开减磨合金镶焊沟槽，用氩弧焊或冷挤压将减磨合金镶焊到牙轮大轴颈所开的沟槽中，用氩弧焊将减磨合金堆焊到牙轮二道止推面所开的焊孔中，增加牙轮的抗冲击韧性。

E、         对牙轮热处理前的准备，牙轮在热处理前应将不渗碳的地方敷上涂料且要涂均匀并具有一定厚度，避免在渗碳过程中脱落；否者在高温渗碳过程中碳原子会渗透到牙轮不该渗碳的地方，一经淬火处理就会变硬，给后面的加工工序带来困难，还有可能造成使用过程中的断裂，影响牙轮的抗冲击韧性和强度。

F、         对牙轮热处理；

G、        用镶齿牙轮钻齿孔；

H、        铣齿牙轮表面堆焊耐磨合金；

I、            牙轮内孔精加工。

步骤A中毛坯制备采用模锻而成，再经正火消除内应力，去掉氧化皮。模锻是在模锻锤或压力机上用锻模将金属坯料锻压加工成形的工艺。模锻工艺生产效率高，劳动强度低，生产出的毛坯尺寸精确，加工余量小，并可锻制形状复杂的锻件，非常适合于牙轮毛坯加工，使牙轮毛坯一次到位，不容易出现裂纹，从而增加牙轮的强度。

步骤B中先车出牙轮端面，再粗车牙轮内孔径各尺寸，为加工牙轮表面各尺寸作定位涨紧基准。

步骤C中在防形车床上车出一、二、三牙轮主、副锥，并把第二牙轮切顶；在切槽车床上将第一、二、三牙轮的齿槽车出，然后在专用铣床上将齿铣车出。

步骤F中的热处理采用重复韧化处理。重复韧化处理步骤如下：

1、          第一次淬火，然后高温回火，然后清洗；

2、第二次淬火，然后低温回火。采用重复韧化处理工艺对牙轮进行热处理，使牙轮具有很好的可淬性。

步骤H中耐磨合金为块状碳化钨40-60目，使用中性火焰。

步骤H中焊接时铣齿牙轮的主要受力侧面应焊最宽，背面焊的宽度次之。

对牙轮尺寸的加工均采用专门的加工设备上进行准确的精加工，并且在牙轮表面还堆焊耐磨合金，耐磨合金块为40-60目碳化钨，碳化钨为高温烧结，组织细密，性能优异，耐高温，韧性好，能更好的保护牙轮，使牙轮具有高的强度、高抗冲击韧性。另外，牙轮内孔精加工，使滚珠、牙爪轴和牙轮之间有好的工作条件，保证牙轮内孔清洗烘干后压入小轴套和止推块的结合效果更好，提高牙轮的强度和抗冲击韧性。

如上所述便可实现该发明。

Claims (7)

1.钻头牙轮加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：

牙轮毛坯制备；

加工牙轮端面和内孔；

对铣齿牙轮表面主、副锥、齿槽和齿铣尺寸加工；

加工减磨合金镶焊沟槽及端面镶焊孔；

对牙轮热处理前的准备，牙轮在热处理前应将不渗碳的地方敷上涂料且要涂均匀并具有一定厚度，避免在渗碳过程中脱落；

对牙轮热处理；

用镶齿牙轮钻齿孔；

铣齿牙轮表面堆焊耐磨合金；

牙轮内孔精加工。

2.根据权利要求1所述的钻头牙轮加工工艺，其特征在于：步骤A中毛坯制备采用模锻而成，再经正火消除内应力，去掉氧化皮。

3.根据权利要求1所述的钻头牙轮加工工艺，其特征在于：步骤B中先车出牙轮端面，再粗车牙轮内孔径各尺寸，为加工牙轮表面各尺寸作定位涨紧基准。

4.根据权利要求1所述的钻头牙轮加工工艺，其特征在于：步骤C中在防形车床上车出一、二、三牙轮主、副锥，并把第二牙轮切顶；在切槽车床上将第一、二、三牙轮的齿槽车出，然后在专用铣床上将齿铣车出。

5.根据权利要求1所述的钻头牙轮加工工艺，其特征在于：步骤F中的热处理采用重复韧化处理。

6.根据权利要求1所述的钻头牙轮加工工艺，其特征在于：步骤H中耐磨合金为块状碳化钨40-60目，使用中性火焰。

7.根据权利要求6所述的钻头牙轮加工工艺，其特征在于：步骤H中焊接时铣齿牙轮的主要受力侧面应焊最宽，背面焊的宽度次之。