MX2008007276A - Mandril para uso en maquina perforada - Google Patents

Description

MANDRIL PARA USO EN MAQUINA PERFORADORA La presente invención trata sobre un mandril, y de manera más específica, un mandril para uso en máquina perforadora que perfora un tocho de acero para formar una tubería o un tubo sin costuras. ANTECEDENTES Un mandril que se usa en una máquina perforadora y que perfora un tocho caliente (tocho cilindrico de acero) para formar una tubería o tubo hueco. Como se muestra en la Fig. 11, se proporciona un mandril 100 entre un par de cilindros inclinados 150 cada uno inclinado con respecto a un conducto de paso PL. Se presiona al mandril 100 en el tocho de acero 50 girado por los cilindros inclinados 150 en dirección circunferencial, y después la máquina perforadora perfora y mandrila el tocho de acero 50 a lo largo de su eje central para transformar al tocho en una tubería o tubo hueco 51. El mandril 100 está en contacto con el tocho 50 en los procesos de perforación y mandrilado y es sujeto a calor y alta presión por parte del tocho 50, y por lo tanto es probable que su superficie se erosione. Como se revela en JP 9-29310 A, el mandril erosionado es rectificado en su dirección axial para poder ser reutilizado. De manera más específica, como se muestra en la Fig. 12, cuando el mandril 100 está erosionado 110 en una superficie SF1, el mandril 100 se rectifica en la dirección axial hasta que se elimina la erosión 110 en la superficie. En ese momento, una superficie de mandril SF2 después de ser rectificada tiene la misma forma que la superficie original SF1. De esta manera, el mandril puede ser reutilizado ya que la superficie SF2 del mandril tiene fundamentalmente la misma forma que la superficie original aún cuando la longitud total del mandril está disminuida. Sin embargo, la longitud total del mandril se reduce cada vez que se rectifica el mandril, y por consiguiente el número de rectificaciones es limitado. Por lo tanto, aunque el mandril puede ser reutilizado, tiene una vida útil más corta si se erosiona constantemente. Un mandril que tiene la forma que permite que la erosión disminuya se revela en las patentes JP 57-50233 A y WO 2004/052569. Como se muestra en la Fig. 13, el mandril 200 revelado por los documentos de patente incluye una porción de extremo en punta semiesfépca 201, una porción columnar 202, y una porción media 203 de manera secuencial desde el extremo frontal. Cuando un tocho 50 es perforado mediante el mandril 200, se forma un espacio IS entre el tocho 50 perforado por la porción de extremo en punta 201 y la superficie de la porción columnar 202. De esta manera, la porción columnar 202 no se encuentra en contacto con el tocho 50, se transmite menos calor del tocho al mandril 200, y el espacio IS permite que el calor almacenado en el mandril 200 se disipe. Por lo tanto, hay menor probabilidad de que el mandril 200 se erosione en comparación con el mandril 100 que tiene una forma convencional . Sin embargo, el mandril 200 no es apropiado para ser reutilizado mediante rectificación. Como se muestra en la Fig. 14, si la erosión 210 tan profunda como la erosión 110 en la Fig. 12 se genera en la porción columnar 202, un margen de rectificación Le necesaria para regresar la porción columnar 202 a su forma original es de manera excesiva mucho mayor que aquella del mandril 100. Esto es porque el diámetro exterior de la porción columnar 202 se encuentra fi o, y el mandril debe ser rectificado para una longitud casi igual a la longitud de la erosión 210 para eliminar la erosión 210, o de lo contrario la porción columnar 202 no podrá regresar a su forma original. Por lo tanto, la longitud total del mandril 200 después de la rectificación es demasiado corta para ser reutilizado. Para poder reducir el margen de rectificación Le para el mandril 200, el diámetro exterior de la porción columnar 202 puede incrementar de manera gradual desde el lado del extremo frontal hasta el lado del extremo posterior del mandril de manera que la porción tenga una forma cónica. Sin embargo, en la forma cónica, el espacio IS no se forma entre la porción y el tocho en el proceso de perforación, de manera que el tocho y la porción cónica hacen contacto entre sí y es más fácil que la erosión ocurra. SUMARIO DE LA INVENCIÓN Es un objeto de la invención proporcionar un mandril que se erosione poco y que pueda reutilizarse con una margen de rectificación reducida. Los inventores consideraron que el mandril que tiene un extremo en punta como se describe en el mandril 200 anterior, conforme la curva de la porción del extremo en punta con superficie esférica se hizo roma, el diámetro del agujero formado en el tocho por la porción de extremo en punta se hacía mayor. En el mandril en la Fig. 1A, la figura superficial de la porción del extremo en punta 10 es semiesfénea . En otras palabras, la curvatura del radio Rl de la porción de extremo en punta 10 es igual a la longitud Ll de la porción de extremo en punta 10. En este caso, la fuerza que actúa para expandir el agujero H0 formado en el tocho 30 por la porción de extremo en punta 10 es pequeña. Por lo tanto, el diámetro DH0 del agujero H0 es pequeño y el espacio ISO entre la superficie del agujero H0 en el tocho 30 y la superficie de la porción columnar 16 es pequeña. Mientras tanto, en el mandril en la Fig. IB, la curva de la superficie esférica de la porción de extremo en punta 10 está más roma que aquella de la superficie semiesfénea . De forma más específica, el radio de la curvatura Rl es mayor que la longitud Ll . En este caso, la fuerza que actúa para expandir el agujero HO formado en el tocho 30 por la porción de extremo en punta 10 es mayor que la de la Fig. 1A. Por lo tanto, el diámetro DH0 del agujero HO es mayor que el de la Fig. 1A, y el espacio IS1 entre la superficie del agujero HO y la superficie de la porción columnar 16 es mayor que el espacio ISO . Por lo tanto, como lo indica la línea punteada en la Fig. IB, cuando el radio de la curvatura Rl es mayor que la longitud Ll y la curva de la superficie esférica de la porción de extremo en punta 10 está más roma, se puede formar el espacio IS2 entre la superficie del agujero HO y la superficie de la porción cónica 11 siempre y cuando la superficie del agujero HO no se encuentre en contacto con la superficie de la porción cónica 11 si la porción columnar 16 es reemplazada por la porción cónica 11 que tiene una forma cónica cuyo diámetro exterior Di en el lado del extremo frontal es menor que el diámetro exterior D2 en el lado del extremo posterior. De esta forma el calor puede disiparse en el espacio IS2 desde la porción cónica 11 y se puede reducir la erosión. La porción cónica 11 tiene la forma cónica y por lo tanto si ocurre la erosión, el margen de recorte puede ser reducido en comparación con la porción columnar 16 cuyo diámetro exterior es igual a DI, y el mandril es apropiado para ser reutilizado.

Los inventores prepararon varios mandriles que tienen porciones de extremo en punta 10 en diferentes formas esféricas, y examinaron la relación entre las formas de las porciones de extremo en punta 10 y las porciones cónicas 11 de los mandriles que perforaron sin presentar erosión. De manera más específica, se prepararon varios tipos de mandriles que tienen diferentes longitudes Ll y radios de curvatura Rl para las porciones de extremo en punta 10, y diferentes diámetros exteriores D2 y DI para las porciones cónicas 11. Los inventores perforaron y mandrilaron el tocho 30 usando cada uno de los mandriles, y examinaron el número de tochos que fueron perforados y mandrilados exitosamente antes de que ocurriera cualquier tipo de erosión en la porción de extremo en punta 10 o en la porción cónica 11. En la Fig. 2 se proporciona el resultado del examen.

En la Fig. 2, la abscisa representa Ll/Rl. Conforme la curva de la superficie esférica de la porción de extremo en punta 10 se hace más roma, Ll/Rl se hace más pequeña. Si se establece que L1/R1=0, la porción de extremo en punta 10 tiene una superficie semiesférica. La ordinal en la Fig. 2 representa D2/D1. Si la longitud de la porción cónica 11 está fija, el ángulo cónico de la porción cónica 11 aumenta conforme D2/D1 aumenta. En la Fig. 2, la marca "x" indica que el número de tochos 30 que fueron exitosamente perforados y mandrilados antes de que ocurriera la erosión (a los que se hará referencia de ahora en adelante como "el número mandrilado" ) fue cero. De manera más específica, en este ejemplo, se indica que la erosión ocurrió después de finalizar el mandplado del primer tocho 30. En la Fig. 2, la marca "?" indica que el número mandrilado es uno, la marca "O" indica que el número mandplado es dos, y la marca " ® " indica que el número mandrilado fue de al menos tres. Se determinó que la erosión disminuía si el número mandplado era dos o más. Con referencia a la Fig. 2, conforme L1/R2 disminuía, el valor máximo de D2/D1 que permitía que el número mandrilado fuera dos o más aumentó. Se consideró que conforme la curva de la superficie esférica de la porción de extremo en punta se hizo más roma, el diámetro DHo del agujero HO aumentó, y por lo tanto aunque D2/D1 fue más largo, el espacio IS se formó entre el tocho 30 y la porción cónica 11, lo cual reduce la erosión. Sin embargo, cuando Ll/Rl era menor que 0.5, el valor máximo de D2/D1 que permitía que el número mandplado fuera dos o más permaneció prácticamente en 1.4 aunque Ll/Rl disminuyo después. Es probable que se deba a que el diámetro DHo del agujero H0 no aumentó y se mantuvo casi fijo sin importar que tan pequeño se hiciera Ll/Rl. El tocho 30 en el proceso de perforación está sujeto a una fuerza que actúa para expandir el agujero H0 por medio de la porción de extremo en punta 10 del mandril, pero también está sujeto a la fuerza que actúa para reducir el tamaño del agujero HO mediante los cilindros inclinados. Por lo tanto, se considera que cuando Ll/Rl fue menor a 0.5, el efecto de la fuerza proveniente de los cilindros inclinados causa que la expansión del agujero HO converja. Con base en los descubrimientos descritos anteriormente, los inventores completaron la siguiente invención . El mandril de acuerdo con la invención se utiliza en una máquina perforadora. El mandril incluye una porción de extremo en punta, una porción cónica, y una porción media de manera secuencial en la dirección del extremo frontal al extremo lateral del mandril. La superficie de la porción de extremo en punta tiene una superficial esférica convexa en la dirección axial del mandril, el radio de curvatura es Rl , y la longitud de la porción de extremo en punta es Ll que es más corta que Rl . La superficie de la porción cónica se forma de manera continua con la superficie de la porción de extremo en punta, el diámetro exterior de la porción cónica en el lado del extremo frontal es DI, el diámetro exterior de la porción cónica del lado del extremo posterior es D2 que es más largo que DI, y la longitud de la porción cónica es L2. La superficie de la porción media se forma de manera continua con la superficie de la porción cónica, y el diámetro exterior de la porción media aumenta de forma gradual desde el extremo frontal hacia el extremo posterior del mandril . El mandril satisface la Expresión (1) , la Expresión (2) si 0<L1/R1<0.5, y la Expresión (3) si 0.5<L1/R1<1. 0.5D1<L1+L2<2.5D1 ...(1) 1.0<D2/D1<1.4 ...(2) 1.0<D2/Dl<1.8-0.8L1/R1 ...(3) En el mandril de acuerdo con la invención, el radio de curvatura Rl de la porción de extremo en punta es mayor que la longitud Ll de la porción de extremo en punta. De esta forma, la curva de la superficie esférica de la porción de extremo en punta se hace roma, y por lo tanto el diámetro del agujero que se formará en el tocho puede ser mayor que aquel en el caso de utilizar la porción de extremo en punta semiesférica. Por lo tanto, si la porción cónica satisface la Expresión (2) o (3), la porción cónica no está en contacto con el tocho aún cuando tiene forma cónica, y se forma un espacio entre el tocho y la porción cónica. De esta manera, el mandril de acuerdo con la invención previene la erosión si el mandril tiene una forma cónica, y la forma cónica permite que el mandril sea reutilizado con un margen de rectificación reducido . La parte de la porción de extremo en punta adyacente a la porción cónica tiene de preferencia un ángulo redondeado.

De esta forma, la superficie de la porción de extremo en punta del mandril y la superficie de la porción cónica continúan con mayor facilidad. Por lo tanto, puede evitarse que la porción adyacente a la porción de extremo en punta y la porción cónica contengan una carga excesiva durante la operación de perforación, y se puede evitar que la porción adyacente se erosione. El mandril de acuerdo con la invención se utiliza en una máquina perforadora. El mandril incluye una porción cónica y una porción media de manera secuencial en la dirección desde el extremo frontal hacia el extremo posterior del mandril. La porción cónica en el lado del extremo frontal forma un plano paralelo a un corte transversal del mandril. El diámetro de la porción cónica en el lado del extremo frontal es DI, el diámetro exterior de la porción cónica en el lado del extremo posterior es D2 que es mayor que DI, y la longitud de la porción cónica es L2. La superficie de la porción media está formada de manera continua con la superficie de la porción cónica, y el diámetro exterior de la porción media aumenta de forma gradual del extremo frontal hacia el extremo posterior del mandril . El mandril satisface las siguientes Expresiones (2) y (4) : 1.0<D2/D1<1.4 ...(2) 0.5D1<L2<2.5D1 ...(4) El extremo en punta del mandril de acuerdo con la invención forma un plano paralelo a un corte transversal y no hacia una superficie curva. Por lo tanto, la fuerza que actúa para expandir el agujero formado en el tocho es mayor que en el caso de la porción de extremo en punta semiesférica, y por lo tanto el diámetro del agujero en el tocho puede ser mayor. Ya que el diámetro del agujero puede ser mayor, el tocho y el mandril no se encuentran en contacto mutuo aún si la forma de la porción cónica es cónica si la porción cónica satisface las Expresiones (2) y (4) . Por lo tanto, el mandril de acuerdo con la invención puede impedir la erosión aunque tenga la forma cónica. Además, el margen de rectificación puede reducirse por la forma cónica, y el mandril puede reutilizarse después de la rectificación. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Fig. 1A es una vista que sirve para ilustrar el efecto de la forma superficial de la porción de extremo en punta de un mandril sobre el espacio formado entre el tocho en la máquina perforadora y el proceso de mandrilado; La Fig. IB es una vista de otro ejemplo diferente de la Fig. 1A que sirve para ilustrar el efecto de la forma superficial de la porción de extremo en punta de un mandril sobre el espacio formado entre el tocho en la máquina perforadora y los procesos de perforación y mandrilado; La Fig.2 es una gráfica que muestra la relación entre la forma superficial de la porción de extremo en punta de un mandril, y la forma de una porción cónica de un mandril, y el número de tochos perforados y mandrilados antes de que el mandril se erosionara; La Fig.3 es una vista lateral del mandril de acuerdo con una forma de realización de la invención; La Fig.4 es una vista aumentada de la porción de extremo en punta y de la porción cónica que se muestran en la Fig .3 ; La Fig.5 es una vista que sirve para ilustrar la forma del espacio entre un tocho en los procesos de perforación y mandrilado; La Fig.6 es una vista lateral de otro mandril que tiene una forma diferente de la del mandril de la Fig.3; La Fig.7 es una vista lateral de otro mandril que tiene una forma diferente a la de los mandriles de las Fig. 3 y 6; La Fig.8 es una vista lateral de otro mandril que tiene una forma diferente a la de los mandriles de las Fig. 3, 6 y 7; La Fig.9 es una vista lateral de un mandril utilizado de acuerdo a una forma de realización; La Fig.10 es una vista lateral de un mandril que tiene una forma diferente a la del mandril de la Fig. 9 utilizado de acuerdo con la forma de realización; La Fig.11 es una vista de una máquina perforadora convencional y de un mandril para la misma; La F?g.12 es una vista que sirve para ilustrar un método convencional para recortar un mandril; La F?g.13 es una vista que sirve para ilustrar cómo se perfora y mandrila un tocho mediante el uso de un mandril convencional que tiene una forma diferente a la de los mandriles que se muestran en las Figs . 11 y 12; y La F?g.14 es una vista que sirve para ilustrar cómo se rectifica el mandril de la F?g.13. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS FORMAS DE REALIZACIÓN PREFERIDAS A continuación, se describirán en detalle las formas de realización de la invención en conjunto con los dibujos correspondientes, en donde se indican las mismas porciones o las porciones correspondientes mediante los mismos caracteres de referencia y no se repetirá la misma descripción. Forma del mandril Con referencia a las Figs . 3 y 4, un mandril 1 de acuerdo a la forma de realización de la invención incluye una porción de extremo en punta 10, una porción cónica 11, una porción media 12, y una porción en relieve 13 de manera secuencial desde el extremo frontal hacia el extremo posterior. Todos estos elementos tienen un corte transversal circular y sus superficies se forman de manera continua una con otra.

La porción de extremo en punta 10 se inserta en el centro de una superficie final de un tocho (tocho cilindrico) en los procesos de perforación y mandrilado y sirve para formar un agujero HO en la dirección del e e central del tocho. La superficie de la porción de extremo en punta 10 tiene una superficie esférica convexa 101 en la dirección axial. El radio de la curvatura Rl de la superficie esférica 101 es mayor que la longitud Ll de la porción de extremo en punta 10. De manera más específica, la curva de la superficie esférica 101 es más roma que la curva de la superficie semiesfénea . Por lo tanto, la porción de extremo en punta 10 puede formar un agujero H0 que tenga un mayor diámetro DHo en el tocho que una porción de extremo en punta convencional que tiene una forma semiesfénea . La porción de extremo en punta 10 alarga el diámetro DHo, y de esa forma se puede crear un espacio IS entre el tocho y la porción cónica 11. Conforme el radio de curvatura Rl aumenta, la curva de la superficie esférica 101 se hace más roma, y el área superficial de la superficie esférica 101 se reduce. La porción de extremo en punta 10 está en contacto con el tocho y recibe calor de éste, y si el área superficial de la superficie esférica 101 es reducida, la cantidad de calor que recibe del tocho también se reduce. Como la superficie esférica 101 tiene un área superficial más pequeña que la de la superficie semiesfénea, el calor proveniente del tocho puede reducirse y así la erosión también se reduce. La porción cónica 11 disipa el calor almacenado en el mandril 1 en el espacio IS entre el tocho y la porción cónica 11 y sirve para reducir la erosión en el mandril 1. La porción cónica 11 puede reducir el margen de rectificación ya que tiene forma cónica, y por lo tanto el mandril 1 puede ser reutilizado . La superficie de la porción cónica 11 se forma de manera continua con la superficie de la porción de extremo en punta 10. El diámetro exterior de la porción cónica 11 aumenta de forma gradual desde el extremo frontal hacia el extremo posterior del mandril 1 y es DI del lado del extremo frontal y D2 que es mayor a DI del lado del extremo posterior. La porción media 12 sirve para formar el tocho (tubería o tubo hueco) que tiene un agujero HO hecho por la porción de extremo en punta 10 a la forma deseada. De manera más específica, la porción media 12 tiene contacto con el tubo o tubería hueca y expande el diámetro interior del tubo o tubería hueca, y el tubo o tubería hueca es mandrilado entre la porción media 12 y los cilindros inclinados, de manera que la tubería o tubo hueco se forma para tener el grosor deseado. La superficie de la porción media 12 se forma de manera continua con la superficie de la porción cónica 11, y el diámetro exterior de la porción media 12 aumenta de forma gradual desde el extremo frontal hacia el extremo posterior del mandril 1. La porción media 12 incluye una porción de trabajo 121 y una porción de ligero aumento del diámetro interior 122 de manera secuencial desde el lado del extremo frontal del mandril 1. La porción de trabajo 121 tiene una superficie circular de revolución y sirve para expandir el diámetro interior del tubo o tubería hueca durante el perforado y mandrilado. La porción de ligero aumento del diámetro interior 122 tiene forma cónica y sirve para hacer que el diámetro interno de la tubería o tubo hueco tenga el grosor deseado. La porción de relieve 13 sirve para evitar que la superficie interior de la tubería o tubo hueco tenga imperfecciones. El diámetro interior de la porción de relieve 13 es de tamaño fijo o disminuye de manera gradual en la dirección del extremo frontal al extremo posterior del mandril 1. Por lo tanto, la porción de relieve 13 no hace contacto con la superficie interior de la tubería o tubo hueco en los procesos de perforación y mandrilado, y se puede evitar que la superficie interior de la tubería o tubo hueco tenga imperfecciones. Formas de la Porción de Extremo en Punta y Porción Cónica Como se describió anteriormente, el mandril 1 puede evitar la erosión por medio de la función del espacio IS que se forma entre el tocho y la porción cónica 11 en los procesos de perforación y mandrilado y puede reducir el margen de rectificación debido a la forma cónica de la porción cónica 11. Para poder obtener una mayoría de efecto útil, el mandril 1 satisface las siguiente Expresión (1), y la Expresión (2) o (3) : 0.5D1<L1+L2<2.5D1 ...(1) 1.0<D2/D1<1.4 si 0<L1/R1<0.5 ...(2) 1.0<D2/D1<1.8-0.8L1/R1 si 0.5<L1/R1<1 ...(3) Expresión (1) Para poder formar el espacio IS entre el tocho en los procesos de perforación y mandrilado y el mandril 1, la longitud total de la porción de extremo en punta 10 y la porción cónica 11 (L1+L2) debe ser de una longitud determinada. Si L1+L2 es muy pequeña, el espació IS no se forma debido a que el tocho hace contacto con la porción media 12 antes de que el agujero HO que se formó en el tocho se expanda para formar el espacio IS entre el tocho y la porción cónica 11. Como puede entenderse de la Expresión (1), si L1+L2 es mayor a 0.5D1 , el espacio IS se puede formar entre el tocho y la porción cónica. Mientras tanto, si la longitud total de la porción de extremo en punta 10 y la porción cónica 11 es demasiado grande, la porción cónica 11 se tuerce durante la perforación y el mandrilado. Para poder evitar dicha torsión, la longitud L1+L2 no debe ser mayor a 2.5D1 como puede verse en la Expresión 1. Nótese que si la longitud L1+L2 es mayor, es menos probable que la porción de extremo en punta 10 y la porción cónica 11 se erosionen. Esto es porque la capacidad calorífica de la porción de extremo en punta 10 y la porción cónica 11 se hace más grande. Por lo tanto, se asegura una longitud determinada más probable para L1+L2. La longitud L1+L2 se encuentra probablemente en un rango de 0.9D1 a 2.5D1 (0.9D1<L1+L2<2.5D1) . Expresiones (2) y (3) Para poder reducir el margen de rectificación, es preferible que la porción cónica 11 tenga una forma cónica. Para poder obtener una forma cónica, es necesario sólo aumentar el diámetro DHo del agujero HO formado en el tocho por la porción de extremo en punta 10. Como se muestra en las Figs . 1A, IB, y 2, el diámetro DHo del agujero HO que se forma en el tocho por la porción de extremo en punta 10 depende del grado de la curva de la superficie esférica 101 de la porción de extremo en punta 10. De manera más específica, si 0.5<L1/R1<1.0 , el diámetro DHO aumenta conforme Ll/Rl disminuye o la curva de la superficie esférica 101 se hace más roma. En este caso, si el diámetro exterior DI de la porción cónica 11 del lado del extremo frontal y el diámetro exterior D2 del lado del extremo posterior satisfacen a la Expresión (3), se puede formar el espacio IS entre la porción cónica 11 y el tocho. Esto evita la erosión y el margen de rectificación puede reducirse . Mientras tanto, cuando la curva de la superficie esférica 101 está aún más roma y 0<L1/R1<0.5 se mantiene, el diámetro DHo del agujero HO en el tocho no cambia mucho si Ll/Rl disminuye. En este caso, si los diámetros exteriores DI y D2 satisfacen la Expresión (2), la porción cónica 11 no hace contacto con el tocho. En las Expresiones (2) y (3), DI y D2 se utilizan como factores para determinar la forma cónica de la porción cónica 11 por las siguientes razones. Como se muestra en la F?g.5, el diámetro DHo del agujero HO formado en el tocho 30 se expande de manera abrupta inmediatamente después del paso de la porción de extremo en punta 10 pero permanece fija después. La fuerza que actúa para expandir el agujero HO es muy grande inmediatamente después del paso del extremo en punta 10, pero entonces el agujero H0 está sujeto a fuerzas que actúan para reducir el diámetro desde los cilindros inclinados, y por consiguiente se cree que el diámetro DHo converge prácticamente a un valor fi o. De esta forma, siempre y cuando L1+L2 satisfaga la Expresión (1), el diámetro DHo es prácticamente fijo. Por lo tanto, si la longitud L2 cambia en el rango de L2-1 a L2-3 en la F?g.5, D2/D1 puede ser determinado de manera independiente a los cambios en la longitud L2. Por lo tanto, si la Expresión(2) o (3) se satisfacen mediante el uso de D2/D1, se puede determinar la forma de la porción cónica 11 que corresponde al diámetro DHo del agujero HO que se formó con base en la forma (Ll/Rl) de la porción de extremo en punta 10. Como en el anterior, la curva de la superficie esférica de la porción de extremo en punta 10 del mandril 1 se forma para ser más roma que la de la superficie semiesférica, de manera que el diámetro DHo del agujero HO puede ser más grande y el espacio IS se encuentre asegurado a pesar de la forma cónica. Por lo tanto, si se satisface la Expresión (1) , y si se satisface la Expresión(2) o (3), el tocho en los procesos de perforación y mandrilado no tiene contacto con la porción cónica 11 aún si la porción cónica 11 tiene forma cónica, y la erosión puede reducirse. Además, la forma cónica de la porción cónica 11 puede disminuir el margen de rectificación aún si ocurre la erosión, y el mandril 1 puede ser reutilizado después de la rectificación. Como se muestra en la Fig.6, se puede proporcionar un ángulo redondeado RIO en la porción 102 de la porción de extremo en punta 10 adyacente a la porción cónica 11. El tocho en los procesos de perforación y mandrilado hace contacto con el mandril 1 en la parte superior de la superficie esférica 101 de la porción de extremo en punta 10 y se aleja del mandril 1 alrededor de la porción adyacente 102. Cuando el tocho se retira del mandril 1, el flujo plástico del tocho aumenta, y por lo tanto la porción adyacente 102 puede erosionarse si la superficie de la porción adyacente 102 no es homogénea. El ángulo redondeado RIO se proporciona en la porción adyacente 102 para homogeneizar la superficie de la porción adyacente 102, de manera que se puede reducir aún más la erosión. Como se muestra en la Fig.7, el mismo efecto que en el mandril 1 se proporciona a un mandril 20 que incluye una porción cónica 11, una porción media 12, y una porción en relieve 13 sin tener una porción de extremo en punta 10 del mandril 1. En este caso, la superficie del lado de extremo en punta 111 de la porción cónica 11 forma un plano paralelo al corte transversal . La fuerza que actúa para expandir el agujero H0 formado en el tocho por la superficie del lado de extremo en punta 111 es mayor que aquel en el caso de la superficie esférica, y por lo tanto el diámetro DHo del agujero H0 formado por la superficie del lado de extremo en punta 111 es mayor que aquel en el caso de la porción de extremo en punta 10. Por lo tanto, si se satisfacen las siguientes Expresiones (2) y (4), y se forma la porción cónica 11, el espacio IS puede formarse entre la porción cónica 11 y el tocho, de manera que la porción cónica 11 no tiene contacto con el tocho. 1.0<D2/D1<1.4 ...(2) 0.5D1<L2<2.5D1 ...(4) Como se muestra en la Fig.8, puede proporcionarse un ángulo redondeado R20 en la superficie del lado de extremo en punta 111. En este caso, la erosión puede reducirse aún más por la misma razón que se aplicó en el caso que se muestra en la Fig.6. El material de los mandriles 1 y 20 de acuerdo con la forma de realización es la misma que aquella de un mandril bien conocido. Primer ejemplo Mediante el uso de mandriles que tienen las formas en las Figs . 9 y 10 y en la Tabla 1, se perforaron y mandrilaron los tochos, y se examinó la vida útil de los mandriles . ro GM Ejemplo Inv.: Ejemplo Inventivo, Ejemplo Comp.: Ejemplo Comparativo Los mandriles designados como pruebas 1 a 15 y 20 a 24 en la Tabla 1 tuvieron la forma de la Fig.9 y aquellos designados como números de prueba 16 a 19 tuvieron la forma que se muestra en la Fig.10. Los caracteres (relacionados con el tamaño) en los artículos 7 a 19 en la Tabla 1 corresponden a los caracteres en las Figs . 9 y 10. El material de los mandriles fue acero 1.5% Cr-3%Ni (SNCM616 por JIS (Norma Industrial Japonesa, por sus siglas en inglés) ) . Un tocho perforado y mandrílado fue un tocho cilindrico de acero SUS 304 con un diámetro de 70 mm y una longitud axial de 400 mm. El tocho que se calentó a 1200°C fue perforado y mandrilado por una máquina perforadora que tiene cada uno de los mandriles designados por los números de prueba, y que se transformaron en una tubería o tubo hueco con un diámetro exterior de 76 mm y un grosor de 6 mm. Las condiciones para la máquina perforadora se proporcionan en la Tabla 2. Tabla 2 Las pruebas fueron conducidas por el método siguiente. Se perforaron y mandrilaron uno o más tochos hasta que un mandril designado por cada número de prueba se erosionó. De manera más específica, cada vez que un tocho fue perforado y mandrilado en una tubería o tubo hueco, se observaba la superficie del mandril y se inspeccionaba si la erosión había o no ocurrido. Cuando se determinaba que había erosión, la perforación y mandrilado mediante ese mandril terminaba, y se contaba el número de tochos (número mandrilado) que habían sido perforados y mandrilados antes de que ocurriera la erosión. Por ejemplo, cuando se determinaba la existencia de erosión después de la perforación y el mandrilado de tres tochos, el número mandrilado que se indicaba era dos ("O" en la Tabla 1) . Cuando no había erosión después de perforar y mandrilar tres tochos, el número mandrilado se indicaba como tres o más ("©" en la Tabla 1) . Cuando el número mandrilado era dos o más, se determinaba que la erosión se había reducido. Cuando el número mandrilado era uno ("?" en la Tabla 1) o cero ( "x" en la Tabla 1) , se determinaba que la erosión no había disminuido . El resultado de la prueba se muestra en la Tabla 1. Los valores en el artículo 6 para los números de prueba 4 y 5 en la Tabla 1 satisfacen la Expresión (1) , y los valores en los artículos 2 y 3 satisfacen la Expresión (3) . Por lo tanto, el número mand ilado fue dos o más aunque las porciones cónicas tuvieron ángulos medios cónicos a de 5.0 grados y 9.9 grados, y la erosión disminuyó. Se considera que lo anterior sucedió debido a que la curva de la superficie esférica de la porción de extremo en punta estuvo más roma que la de la superficie se iesfénea, el diámetro DHo del agujero HO que se formó en el tocho fue mayor y se formó el espacio IS entre la porción cónica y el tocho. La curva de la superficie esférica de la porción de extremo en punta estuvo más roma y su área superficial fue menor que la de la superficie semiesfénea, de manera que se restringió el calor proveniente del tocho y se evitó la erosión en la porción de extremo en punta. Los valores en el artículo 6 para los mandriles designados como números de prueba 7 a 14 y 20 a 25 satisfacen la Expresión (1) . Los valores en el artículo 1 (Ll/Rl) fueron menores a 0.5, y los valores en el artículo 2 satisficieron la Expresión (2) . Por lo tanto, el número mandplado fue dos o más aunque cada una de las porciones cónicas tuvo un ángulo medio cónico a en el rango entre 3.3 grados y 21.2 grados, y la erosión disminuyó. Los mandriles designados como números de prueba 16 a 18 satisficieron las Expresiones (4) y (2) y por lo tanto el número mandplado fue dos o más aunque cada una de las porciones cónicas tuvo un ángulo medio cónico a en el rango entre 6.1 grados y 12.0 grados.

Por otra parte, con el mandril designado como número de prueba 1 cuyo radio de curvatura Rl igualaba a la longitud Ll , el número mandrilado fue uno. Mientras el mandril estuvo en observación, hubo erosión en la porción de extremo en punta del mandril . Se considera que la porción de extremo en punta tuvo una superficie semiesférica y un área superficial muy grande, y por lo tanto la cantidad calorífica de entrada fue mayor, lo cual ocasionó la erosión. Con los mandriles designados como números de prueba 2 y 3 cuyo radio de curvatura Rl igualaba a la longitud Ll de manera similar al mandril designado como número de prueba 1, el número mandrilado fue cero. Cuando se observó el mandril después de la prueba, hubo erosión en las porciones cónicas y en las porciones de extremo en punta del mandril . Se considera que ya que la porción de extremo en punta tenía una forma semiesférica, el espacio IS no se pudo formar entre la porción cónica y el tocho, y la porción cónica tuvo contacto con el tocho. El mandril designado como número de prueba 6 no satisfizo la Expresión (3) ya que el valor en el artículo 2 fue mayor que el valor del artículo 3. Por lo tanto, el número mandrilado fue uno. Cuando se observó el mandril después de la prueba, hubo erosión en la porción de extremo en punta y en la porción cónica. Se considera que como no se satisfizo la Expresión (3) , la porción cónica y el tocho tuvieron contacto entre sí y la cantidad calorífica de entrada en la porción de extremo en punta aumentó. Los mandriles designados como números de prueba 15 y 19 no satisficieron la Expresión (2) ya que los valores del artículo 2 fueron mayores a 1.4. Por lo tanto, el número mandrilado fue uno. Cuando se observó el mandril después de la prueba, hubo erosión en la porción de extremo en punta y en la porción cónica. Se considera que como no se satisfizo la Expresión (2), la porción cónica tuvo contacto con el tocho y la cantidad calorífica de entrada en la porción de extremo en punta aumentó. Ejemplo 2 Los mandriles designados como números de prueba 20 a 24 no tuvieron un ángulo redondeado Rc, pero la otra forma y tamaño fueron iguales a los de los mandriles designados como números de prueba 7 a 9. De manera más específica, el mandril designado como número de prueba 20 tuvo el mismo tamaño que el del mandril designado como número de prueba 7 excepto por el ángulo redondeado Rc . De manera similar, los mandriles designados como números de prueba 21 y 22 tuvieron el mismo tamaño que aquellos mandriles designados como números de prueba 8 y 9, respectivamente, ambos con excepción del ángulo redondeado Rc . Como resultado del examen en el Ejemplo 1, con los mandriles designados como números de prueba 20 a 22, el número mandrilado fue tres o más de forma similar a los mandriles designados como números de prueba 7 a 9. Por lo tanto, para poder examinar el efecto de los ángulos redondeados, los mandriles designados como números de prueba 7 a 9 y 20 a 22 fueron examinados más a fondo por sus números mandrilados . Como resultado del examen, los mandriles designados como números de prueba 20 a 22 que no tenían ángulo redondeado Rc ambos tuvieron erosión en la porción adyacente y hasta la porción de extremo en punta y en la porción cónica después de la perforación y mandrilado del cuarto tocho. En resumen, con los mandriles designados como números de prueba 20 a 22, el número mandrilado fue tres. Mientras tanto, los mandriles designados como números de prueba 7 a 9 cada uno de los cuales tenía ángulo redondeado Rc tuvo erosión después de la perforación y mandrilado del quinto tocho, en otras palabras, el número mandrilado fue cuatro. Se considera que con los mandriles designados como números de prueba 7 a 9 cada uno de los cuales tenía ángulo redondeado Rc, la erosión disminuyó más. Ejemplo 3 Se examinó la relación entre las formas de superficie esférica de las porciones de extremo en punta y la aparición de erosión. De manera más específica, se examinaron los mandriles designados como números de prueba 7 y 11, 8 y 12, y 9 y 13 que tenían casi los mismos ángulos medio cónicos a para sus porciones cónicas y diferentes valores para Ll/Rl por sus números mandrilados. Como resultado, para cada uno de los mandriles, el número mandrilado fue cuatro. Por lo tanto, los mandriles fueron rectificados en dirección axial hasta que se eliminaron las porciones erosionadas, y los mandriles fueron examinados por su margen de rectificación. De manera más específica, los mandriles fueron rectificados por 0.5 mm en la dirección axial y se determinó por inspección visual si aún existía una porción erosionada después de la rectificación. Cuando la porción erosionada permaneció, el mandril fue rectificado por otros 0.5 mm. El resultado del examen se proporciona en la Tabla 3. Tabla 3 Con respecto a la Tabla 3, entre los mandriles designados como números de prueba 7 a 11 que tenían casi los mismos ángulos medios a, el mandril designado como número de prueba 7 cuyo Ll/Rl fue mayor tuvo un margen de rectificación más grande que el del mandril designado como número de prueba 11 cuyo Ll/Rl fue más pequeño. De manera similar, el mandril designado como número de prueba 8 tuvo un margen de rectificación más grande que el del mandril designado como número de prueba 12 y el mandril designado como número de prueba 9 tuvo un margen de rectificación más grande que el del mandril designado como número de prueba 13. En consecuencia, los mandriles designados como número de prueba 7 a 9 con valores mayores para Ll/Rl estuvieron más erosionados que los mandriles designados como números de prueba 11 a 13 que tuvieron valores más pequeños en Ll/Rl y tuvieron curvas más romas en las superficies esféricas. Los números de prueba 11 a 13 tuvieron curvas más romas en las superficies esféricas de las porciones de extremo en punta en comparación con las de los números de prueba 7 a 9. Por lo tanto, se considera que las áreas superficiales de las porciones de extremo en punta de los números de prueba 11 a 13 fueron menores que aquellas de los números de prueba 7 a 9, y el calor de entrada desde los tochos estuvo más restringido, de manera que la erosión disminuyó. Se mostraron y describieron las formas de realización de la presente invención sólo para ilustrar la misma invención. Por lo tanto, la invención no está limitada a las formas de realización descritas anteriormente y pueden realizarse varias modificaciones sin salirse del ámbito de aplicación de la invención.

Claims (4)

REIVINDICACIONES 1. Un mandril que se utiliza en una máquina perforadora, que comprende de una porción de extremo en punta, una porción cónica, y una porción media en secuencia en la dirección del extremo frontal al extremo posterior del mandril, en donde la superficie de dicha porción de extremo en punta tiene una superficie esférica convexa en la dirección axial de dicho mandril, su radio de curvatura es Rl , la longitud de dicha porción de extremo en punta es Ll que es menor que la mencionada Rl . la superficie de la mencionada porción cónica se forma de manera continua con una superficie de la mencionada porción de extremo en punta, el diámetro exterior de la mencionada porción cónica en el lado del extremo frontal es DI, el diámetro exterior de la mencionada porción cónica del lado del extremo posterior es D2 que es mayor a DI , la longitud de dicha porción cónica es L2 , la superficie de la mencionada porción media está formada de manera continua con la superficie de la mencionada porción cónica, el diámetro exterior de la mencionada porción media aumenta de forma gradual en la dirección del extremo frontal al extremo posterior del antes mencionado mandril, y dicho mandril satisface la Expresión (1), la Expresión (2) si 0<L1/R1<0.5, y la Expresión (3) si 0.5<L1/R1<1. O .5D1<L1+L2<2.5D1 ..(1) 1.0<D2/D1<1.4 ...(2) 1.0<D2/D1<

1.8-0.8L1/R1 ...(3)

2. El mandril de acuerdo al a reivindicación 1, donde la porción de la mencionada porción de extremo en punta adyacente a la porción cónica tiene un radio redondeado.

3. Un mandril para su uso en una máquina perforadora, que comprende de una porción media en secuencia en la dirección del extremo frontal al extremo posterior del arriba mencionado mandril, en donde la mencionada porción cónica en el lado del extremo frontal forma un plano paralelo a un corte transversal del mencionado mandril, el diámetro exterior de la mencionada porción cónica del lado del extremo frontal es DI, el diámetro exterior de la mencionada porción cónica del lado del extremo posterior es D2 que es mayor a DI, la longitud de dicha porción cónica es L2 , la superficie de la mencionada porción media está formada de manera continua con la superficie de la mencionada porción cónica, el diámetro exterior de la mencionada porción media aumenta de forma gradual en la dirección del extremo frontal al extremo posterior del antes mencionado mandril, y dicho mandril satisface las Expresiones (2) y (4) : 1.0<D2/D1<1.

4 ...(2) 0.5D1<L2<2.5D1 ...(4)