專利名稱：鉆鋌大錐度螺紋及臺(tái)肩面的激光熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鉆鋌表面處理的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及鉆鋌大錐度螺紋及臺(tái)肩面 的激光熱處理方法。
背景技術(shù)：
目前，鉆鋌等細(xì)長(zhǎng)桿類零件，長(zhǎng)徑比170=50 100，通常采用的主要工藝流 程是鉆深孔(L"IO米)、車外圓、調(diào)質(zhì)處理、探傷、車內(nèi)外錐螺紋，螺紋磷 化及緊密距檢驗(yàn)、表面涂漆等。按SY/T5144的要求，只對(duì)桿件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理， 沒有進(jìn)行特殊的熱處理。雖然鉆鋌用鋼為SY/T5144要求的特種合金結(jié)構(gòu)鋼，需 單獨(dú)冶煉、軋制，但其服役條件惡劣，承受很大扭矩和交變應(yīng)力。在現(xiàn)場(chǎng)使用 的過(guò)程中，常因交變應(yīng)力產(chǎn)生摩擦升溫，螺紋表面硬度不足發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象，導(dǎo) 致螺紋無(wú)法拆卸，引起鉆鋌的失效，嚴(yán)重影響鉆井工作。
鉆鋌螺紋的粘結(jié)現(xiàn)象，是產(chǎn)品最常見的失效形式之一。為此，國(guó)內(nèi)外很多 生產(chǎn)企業(yè)針對(duì)這一影響石油鉆井生產(chǎn)的重大難題，努力尋找解決途徑，如螺紋 表面鍍銅、熱磷化、采用特殊形式螺紋等方法，但都未有效加以解決。
中國(guó)專利CN1396275A公開了一種油管及其接箍絲扣的激光熱處理方法， 其技術(shù)方案是在常規(guī)的加工方法，即對(duì)油管體及其接箍進(jìn)行車絲扣(螺紋加工)、 檢驗(yàn)、標(biāo)記、試壓等步驟中，增加用激光束對(duì)所車絲扣表面進(jìn)行照射的步驟。 這種方法可以提高絲扣表面硬度及耐磨性，減少了粘扣失效，延長(zhǎng)了油管及其 接箍的使用壽命。但是這種油管及其接箍絲扣的激光熱處理方法與現(xiàn)有技術(shù)中 激光熱處理內(nèi)外圓光滑表面的方法是相同的，僅適合小模數(shù)(錐度1: 16，牙高《1.80mm)的螺紋的表面處理。如果對(duì)大模數(shù)(錐度l:4、l:6，牙高》3.095mm) 的螺紋表面處理的話，或者將牙型頂部燒熔，或者牙型底部處理不到；甚至將 牙型頂部燒熔時(shí)，牙型底部的硬度都很難達(dá)到要求，如此造成螺紋牙型表面的 硬度相差很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有鉆鋌大錐度螺紋及臺(tái)肩面沒有很好的加工方法，造成 失效的問(wèn)題，提供了一種鉆鋌大錐度螺紋及臺(tái)肩面的激光熱處理方法。 本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種鉆鋌大錐度螺紋及臺(tái)肩面的激光熱處理方法，其是在鉆鋌大錐度螺紋 及臺(tái)肩面表面進(jìn)行磷化處理之后，用激光束對(duì)錐螺紋及臺(tái)肩面表面進(jìn)行照射， 照射步驟為激光束以與螺紋表面垂直的角度照射錐螺紋牙型的一個(gè)側(cè)面并沿 錐螺紋的中徑母線方向移動(dòng)，激光束的一個(gè)光斑必須要覆蓋牙型側(cè)面，在激光 束移動(dòng)時(shí)，鉆鋌旋轉(zhuǎn)，激光束的移動(dòng)速度與該錐螺紋的旋合速度相同，鉆鋌的 旋轉(zhuǎn)速度及轉(zhuǎn)向與鉆鋌螺紋的旋合速度及轉(zhuǎn)向相匹配，也即激光束的照射過(guò)程 相當(dāng)于激光束與錐螺紋的旋合過(guò)程；牙型的一個(gè)側(cè)面處理完成后，激光頭轉(zhuǎn)為 反向按上述要求處理牙型的另一個(gè)側(cè)面；到臺(tái)肩面時(shí)，激光束轉(zhuǎn)向沿鉆鋌徑向 移動(dòng)照射同時(shí)鉆鋌旋轉(zhuǎn)，鉆鋌每旋轉(zhuǎn)一圈，激光束抬升一個(gè)光斑的寬度。
本發(fā)明具有如下有益效果適合對(duì)大模數(shù)的錐螺紋表面處理，不會(huì)將牙型 頂部燒熔，也不會(huì)處理不到牙型底部；螺紋牙型表面的硬度基本無(wú)相差?？墒?系列鈷鋌(31/8" 11")大錐度螺紋及其臺(tái)肩平面在常規(guī)檢驗(yàn)下無(wú)變形，其硬度 達(dá)到45 65HRC，處理層深為0.05~2.5mm，表面光潔無(wú)裂紋，從而提高了硬度 和耐磨性，減少了粘結(jié)失效，方便了鉆井過(guò)程中鉆鋌的順利拆卸 有利于油田 的鉆井生產(chǎn)。


圖1為鉆鋌大錐度外螺紋及臺(tái)肩面的激光熱處理方法示意圖
圖2為圖1的局部放大圖
圖3為鉆鋌大錐度內(nèi)螺紋及臺(tái)肩面的激光熱處理方法示意圖 圖4為圖3的局部放大圖
圖中l(wèi)-激光頭，l-鉆鋌，另外箭頭所指的部位為激光照射面。
具體實(shí)施例方式
一種鉆鋌大錐度螺紋及臺(tái)肩面的激光熱處理方法，其是在常規(guī)的加工方法， 即對(duì)鉆鋌的鉆孔、車外圓、調(diào)質(zhì)處理、探傷、車錐螺紋、檢驗(yàn)、磷化等步驟中， 增加用激光束對(duì)所車錐螺紋及臺(tái)肩面表面進(jìn)行照射的步驟，即對(duì)所車錐螺紋及 臺(tái)肩面表面進(jìn)行磷化處理之后，用激光束對(duì)所車螺紋表面進(jìn)行照射，其照射步 驟為激光束以與螺紋表面垂直的角度照射錐螺紋牙型的一個(gè)側(cè)面并沿錐螺紋 的中徑母線方向移動(dòng)，在激光束移動(dòng)時(shí)，鉆鋌旋轉(zhuǎn)，激光束的移動(dòng)速度與該錐 螺紋的旋合速度相同，鉆鋌的旋轉(zhuǎn)速度及轉(zhuǎn)向與鉆鋌螺紋的旋合速度及轉(zhuǎn)向相 匹配，即激光束的照射過(guò)程相當(dāng)于激光束與錐螺紋的旋合過(guò)程；牙型的一個(gè)側(cè) 面處理完成后，激光頭轉(zhuǎn)為反向按上述要求處理牙型的另一個(gè)側(cè)面；到臺(tái)肩面 時(shí)，激光束轉(zhuǎn)向沿鉆鋌徑向移動(dòng)照射同時(shí)鉆鋌旋轉(zhuǎn)，鉆鋌每旋轉(zhuǎn)一圈，激光束 抬升一個(gè)光斑的寬度。
激光束的功率密度為lX103~2.5X104W/cm2。整個(gè)過(guò)程由電腦控制，自動(dòng)完成。
權(quán)利要求
1、一種鉆鋌大錐度螺紋及臺(tái)肩面的激光熱處理方法，其是在鉆鋌大錐度螺紋及臺(tái)肩面表面進(jìn)行磷化處理之后，用激光束對(duì)錐螺紋及臺(tái)肩面表面進(jìn)行照射，其特征在于照射步驟為激光束以與螺紋表面垂直的角度照射錐螺紋牙型的一個(gè)側(cè)面并沿錐螺紋的中徑母線方向移動(dòng)，激光束的一個(gè)光斑必須要覆蓋牙型側(cè)面，在激光束移動(dòng)時(shí)，鉆鋌旋轉(zhuǎn)，激光束的移動(dòng)速度與該錐螺紋的旋合速度相同，鉆鋌的旋轉(zhuǎn)速度及轉(zhuǎn)向與鉆鋌螺紋的旋合速度及轉(zhuǎn)向相匹配，也即激光束的照射過(guò)程相當(dāng)于激光束與錐螺紋的旋合過(guò)程；牙型的一個(gè)側(cè)面處理完成后，激光頭轉(zhuǎn)為反向按上述要求處理牙型的另一個(gè)側(cè)面；到臺(tái)肩面時(shí)，激光束轉(zhuǎn)向沿鉆鋌徑向移動(dòng)照射同時(shí)鉆鋌旋轉(zhuǎn)，鉆鋌每旋轉(zhuǎn)一圈，激光束抬升一個(gè)光斑的寬度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆鋌大錐度螺紋及臺(tái)肩面的激光熱處理方法，其 特征在于激光束的功率密度為1 X 103 ~2. 5X 104 W/cm2。
全文摘要
本發(fā)明屬于鉆鋌表面處理的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及鉆鋌大錐度螺紋及臺(tái)肩面的激光熱處理方法，解決了現(xiàn)有鉆鋌大錐度螺紋及臺(tái)肩面沒有很好的加工方法，造成失效的問(wèn)題。所述的照射步驟為激光束以與螺紋表面垂直的角度照射錐螺紋牙型的一個(gè)側(cè)面并沿錐螺紋的中徑母線方向移動(dòng)，同時(shí)鉆鋌旋轉(zhuǎn)；處理臺(tái)肩面時(shí)，激光束轉(zhuǎn)向沿鉆鋌徑向移動(dòng)照射同時(shí)鉆鋌旋轉(zhuǎn)，鉆鋌每旋轉(zhuǎn)一圈，激光束抬升一個(gè)光斑的寬度。本發(fā)明具有如下有益效果可使系列鉆鋌大錐度螺紋及其臺(tái)肩平面在常規(guī)檢驗(yàn)下無(wú)變形，提高了硬度和耐磨性，表面光潔無(wú)裂紋，減少了粘結(jié)失效，方便了鉆井過(guò)程中鉆鋌的順利拆卸，有利于油田的鉆井生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C21D1/09GK101665860SQ20091007554
公開日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月24日
發(fā)明者健 唐, 安江龍, 李有生, 李樹龍, 王惠銘, 鈺 賈, 馬福保 申請(qǐng)人:山西北方風(fēng)雷工業(yè)集團(tuán)有限公司