1插接式扭矩杆锻造工艺和模具设计.pdf

石 　油 　机 　械 　　 　　　　　　 —48 — CH INA PETROL EUM MACH IN ERY 2009年 　第 37卷 　第 1期 加工制造 插接式扭矩杆锻造工艺及模具设计 1 1 2 2 2 徐开东 　黄早文 　郭汝峰 　吴爱民 　马艳东 ( 1华中科技大学 　2山东九环石油机械有限公司 ) 　　摘要 　插接式扭矩杆有望从根本上解决传统抽油杆存在的断脱 、偏磨 、松脱等失效问题 。以 286 mm 规格的插接式扭矩杆为例 , 在综合分析锻件工艺性的基础上 , 根据长轴类零件的模锻 成型特点 , 选出了成型设备平锻机 ; 同时 , 为了保证能够充满锻模型槽和顺利取出锻件 , 在模锻 方式上选择开式模锻 ; 完成了插接式扭矩杆的模锻工艺及模具设计 , 并采取了一些关键的工艺措 施来保证锻出良好锻件 ; 获得了一次性试模成功 , 进一步验证了该模锻工艺的可行性和模具设计 的合理性 。 　　关键词 　插接式 　扭矩杆 　模锻工艺 　模具设计 这必将为石油机械及钻采行业带来 巨大 的经济 0　引　言 效益 。 钢制抽油杆的应用已有 100余年的历史 , 随着 1　插接式扭矩杆工艺分析 经济的发展 , 世界各国对能源尤其是石油的需求不 断扩大 , 作为采油三抽设备关键部件之一的抽油杆 普通抽油杆和插接式扭矩杆的结构形式如图 1 用量也逐年增加 。但抽油杆在使用过程中却不断出 所示 , 其锻件如图 1b 所示 。从图 1可以看出 , 插 现断脱 、偏磨 、松脱等失效现象 , 给石油钻采行业 接式扭矩杆端部杆头锻件比普通抽油杆大 , 即变形 造成巨大经济损失 [ 1 - 2 ] 。 量大 , 成型困难 。在结构上 , 插接式扭矩杆突破了 我国对抽油杆模锻工艺和模具设计的研究仅有 传统抽油杆的结构形式 。 20 多年的历史 , 大面积推广应用国产技术不过 10 余年 , 结构基本采用美国石油学会 (A P I) 标准 。 油井中抽油杆采用接箍连接 , 在周而复始的轴 向 力 、径向扭矩及持续的振动力作用下 , 断脱 、偏 磨 、松脱等失效发生成为必然结果 [ 3 ] 。如何解决 上述难题成为当前石油钻采设备行业的研究热点 , 而国内外的研究多集中在抽油杆材料 、使用方法 、 维护手段等方面 [ 4 - 6 ] 。文献 [ 7 ] 则从抽油杆在运 行过程中的受力及结构方面进行综合分析 [ 8 ] , 突 图 1　普通抽油杆和插接式扭矩杆示意图 破了传统抽油杆的结构形式 , 设计了插接式扭矩杆 抽油杆是一种典型的超长杆类零件 , 两端需要 ———新型抽油杆 , 这种结构的抽油杆有望从根本上 模锻成型 。在扳手方端及另一端 (插销端 ) 还必 解决上述难题 。 须锻造出一个长 14 mm 的工艺圆凸台 , 供热处理 笔者以 286 mm 规格的插接式扭矩杆为例 , 时回火拉伸之用 。从插接式扭矩杆的锻件图可以看 完成了该种新型抽油杆的工艺及其模具设计 , 探讨 出 , 平锻机是较为合适的模锻设备 , 同时 , 为了保 了工艺及模具设计中的关键问题 ,