本實用新型涉及鉆機鉆桿領域，尤其涉及一種用于頂沖式打炮眼鉆機的鋼鉆桿。

背景技術(shù)：

鉆機是在地質(zhì)勘探中，帶動鉆具向地下鉆進，獲取實物地質(zhì)資料的機械設備，常用于鉆取巖心、礦心、巖屑、氣態(tài)樣、液態(tài)樣等，以探明地下地質(zhì)和礦產(chǎn)資源等情況。鉆機主要分開挖鉆機和非開挖鉆機兩大類。非開挖鉆機中有一類為打炮眼鉆機，用于在礦山開鑿中鉆取爆破孔。打炮眼鉆機以鉆取原理分類，又分為頂錘式和潛孔式兩種。根據(jù)鉆取原理，潛孔式鉆機的主要受力點在鉆頭，而頂錘式鉆機的主要受力點在鉆桿，并且頂錘式鉆機的鉆桿細而長。頂錘式鉆機的細長鉆桿在使用時不僅需要承受高強度、高頻次的沖擊力和扭力，還要承受反彈的拉應力等，這就使得鉆桿在鉆探過程中，非常容易斷裂。

現(xiàn)有的頂錘式打炮眼鉆機鉆桿一般采用中空鋼鉆桿，長度從950mm-6400mm不等，內(nèi)徑一般在8-30mm，其結(jié)構(gòu)主要分為兩種：一種是中空六棱鉆桿，其中空孔為圓形，外周為正六邊形；另一種是中空圓鉆桿，其中空孔為圓形，外周也為圓形。無論哪種結(jié)構(gòu)的鉆桿，其桿體的兩端都會進行螺紋處理，螺紋處理的方式一般包括兩種：(1)如圖1所示，桿體的兩端處理成相同的外螺紋，螺紋部的外徑略小于中部桿體的外徑；(2)如圖2所示，桿體的一端處理成外螺紋且外螺紋的外徑按照國際標準略小于中部桿體的外徑，另一端的通孔內(nèi)壁處理成與外螺紋相匹配的內(nèi)螺紋。具體處理方法為先軋制成型中空鋼管，然后再在中空鋼管的兩端用機械加工成所需要的不同規(guī)格的螺紋，再整體熱處理。這種生產(chǎn)方法生產(chǎn)的鉆桿，往往不能兼顧螺紋的耐磨性和桿體的柔韌性，結(jié)果往往要么螺紋不耐磨，要么鉆桿容易斷。斷裂后的鉆桿一般只能當廢鋼處理，即使通過對鉆桿進行截短后重新利用，其使用強度已大大降低，鉆桿總長度也無法滿足使用需求。

為了改善這種斷裂的情況，人們考慮采用將桿體兩端螺紋部的硬度加強的方式來避免螺紋部或螺紋根部的斷裂和提高螺紋部的耐磨度，這就迫使必須將桿體的中部和兩端的螺紋部分開成型后再通過焊接方式連接在一起，但由于鉆桿的內(nèi)徑規(guī)格(8-30mm)和硬度(HRC30-45)的限制，使得常用的焊接方法根本無法實現(xiàn)。

隨著焊接工藝的發(fā)展，摩擦焊接作為一種新興的焊接工藝，以其優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能和無污染的技術(shù)特色越來越受到人們的重視，鉆桿領域也開始采用這種工藝，比如石油鉆桿、非開挖鉆桿等。摩擦焊接是一種實現(xiàn)焊接的固態(tài)焊接方法，其原理為：在壓力作用下，是在恒定或遞增壓力以及扭矩的作用下，利用焊接接觸端面之間的相對運動在摩擦面及其附近區(qū)域產(chǎn)生摩擦熱和塑形變形熱，使及其附近區(qū)域溫度上升到接近但一般低于熔點的溫度區(qū)間，材料的變形抗力降低、塑性提高、界面的氧化膜破碎，在頂鍛壓力的作用下，伴隨材料產(chǎn)生塑性變形及流動，通過界面的分子擴散和再結(jié)晶而實現(xiàn)焊接。摩擦焊接雖然具有眾多優(yōu)點，但也存在會在焊接接觸端面產(chǎn)生向內(nèi)和向外的翻邊(即內(nèi)飛邊和外飛邊)的缺點。

在已采用摩擦焊接的鉆桿領域，摩擦焊接的缺點并不會產(chǎn)生太大影響，例如石油鉆桿，其鉆桿本身的中空內(nèi)徑很大，焊接時產(chǎn)生的內(nèi)飛邊并不會造成對鉆桿中空結(jié)構(gòu)通透性能的影響，但當頂錘式打炮眼鉆機的中空鋼鉆桿的中部桿體和兩端螺紋部的連接方式采用這種焊接工藝時，這個缺點卻會帶來致命的影響，因為頂錘式打炮眼鉆機的中空鋼鉆桿的內(nèi)徑通常很小，一般在8-30mm，如果采用摩擦焊接工藝，焊接時接觸端面產(chǎn)生的內(nèi)飛邊會完全堵死鋼鉆桿的中空孔，而鋼鉆桿的中空孔具有兩大功能：(1)通入冷卻介質(zhì)以傳導鉆探時產(chǎn)生的大量熱能；(2)排出鉆探打孔時產(chǎn)生的巖渣。如果中空孔完全堵死，則熱能無法導出，直接影響鉆頭的使用壽命，而且也不能將打孔產(chǎn)生的巖渣排出，導致無法打成爆破孔和卡鉆，這就導致摩擦焊接工藝在頂錘式打炮眼鉆機的中空鋼鉆桿領域無法直接應用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本實用新型提供一種利用摩擦焊接工藝加工的不易斷裂且耐磨的用于頂沖式打炮眼鉆機的鋼鉆桿。

為實現(xiàn)以上技術(shù)目的，本實用新型的技術(shù)方案是：一種用于頂沖式打炮眼鉆機的鋼鉆桿，包括中空桿體、中空螺紋接頭一和中空螺紋接頭二，所述中空螺紋接頭一和中空螺紋接頭二的硬度均高于中空桿體的硬度，所述中空螺紋接頭一和中空螺紋接頭二分別摩擦焊接于中空桿體的兩端，所述中空桿體的兩端端面、所述中空螺紋接頭一與中空桿體焊接的一端端面和所述中空螺紋接頭二與中空桿體焊接的一端端面均具有用于容納摩擦焊接產(chǎn)生的內(nèi)飛邊的凹陷結(jié)構(gòu)。

從以上描述可以看出，本實用新型具備以下優(yōu)點：本實用新型將原有的整體成型的鉆桿改為由三部分組成，分別是中部桿體和兩個中空螺紋接頭，并且兩個中空螺紋接頭的硬度高于中部桿體的硬度，然后利用摩擦焊接的方法將三者連接，中空螺紋接頭的硬度高于中部桿體的硬度使得中空螺紋接頭不易斷裂且耐磨，利用摩擦焊接的方法將中空螺紋接頭與中部桿體連接，使得中空螺紋接頭與中部桿體的連接處不易斷裂，同時中空桿體和兩個中空螺紋接頭用于焊接的端面均設有用于容納摩擦焊接產(chǎn)生的內(nèi)飛邊的凹陷結(jié)構(gòu)，使得中空桿體和兩個中空螺紋接頭的中空結(jié)構(gòu)不受內(nèi)飛邊的影響，保證了鉆桿整體的通透性能。

作為優(yōu)選，所述凹陷結(jié)構(gòu)為環(huán)狀凹槽。

作為優(yōu)選，所述環(huán)狀凹槽的寬度為8-10mm。

作為優(yōu)選，所述凹陷結(jié)構(gòu)為向內(nèi)的倒角。

作為優(yōu)選，所述中空螺紋接頭一的螺紋結(jié)構(gòu)和中空螺紋接頭二的螺紋結(jié)構(gòu)均為外螺紋且螺紋結(jié)構(gòu)相同。

作為優(yōu)選，所述中空螺紋接頭一的螺紋結(jié)構(gòu)為外螺紋或內(nèi)螺紋，相應地所述中空螺紋接頭二的螺紋結(jié)構(gòu)為與中空螺紋接頭一的螺紋結(jié)構(gòu)相匹配的內(nèi)螺紋或外螺紋。

作為優(yōu)選，所述中空桿體為圓桿且中空孔的橫截面為圓形。

作文優(yōu)選，所述中空桿體的外徑為39mm、46mm、52mm、60mm或87mm。

作為優(yōu)選，所述中空桿體為六棱桿且中空孔的橫截面為圓形。

作為優(yōu)選，所述中空桿體的外徑為28mm、32mm或35mm。

附圖說明

圖1是本實用新型的現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型的現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實用新型的剖面示意圖；

圖4是本實用新型實施例一的剖面示意圖；

圖5是本實用新型實施例二的剖面示意圖；

圖6是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖標記：1.中空桿體、2.中空螺紋接頭一、3.中空螺紋接頭二、4.凹陷結(jié)構(gòu)、5.環(huán)狀凹槽、6.倒角。

具體實施方式

結(jié)合圖4，詳細說明本實用新型的一個具體實施例，但不對本實用新型的權(quán)利要求做任何限定。

如圖4所示，一種用于頂沖式打炮眼鉆機的鋼鉆桿，包括中空桿體1、中空螺紋接頭一2和中空螺紋接頭二3，中空螺紋接頭一2和中空螺紋接頭二3的硬度均高于中空桿體1的硬度，中空螺紋接頭一2和中空螺紋接頭二3分別摩擦焊接于中空桿體1的兩端，中空桿體1的兩端端面、中空螺紋接頭一2與中空桿體1焊接的一端端面和中空螺紋接頭二3與中空桿體1焊接的一端端面均具有用于容納摩擦焊接產(chǎn)生的內(nèi)飛邊的環(huán)狀凹槽5。

優(yōu)選地，環(huán)狀凹槽5為設在端面內(nèi)圓周表面的環(huán)狀臺階，環(huán)狀臺階的外徑大于端面的內(nèi)徑且小于端面的外徑。

本實施例將原有的整體成型的鉆桿改為由三部分組成，分別是中空桿體和兩個中空螺紋接頭，并且兩個中空螺紋接頭的硬度高于中空桿體的硬度，然后利用摩擦焊接的方法將三者連接，中空螺紋接頭的硬度高于中空桿體的硬度使得中空螺紋接頭不易斷裂且耐磨，利用摩擦焊接的方法將中空螺紋接頭與中部桿體連接，使得中空螺紋接頭與中部桿體的連接處不易斷裂，同時中空桿體和兩個中空螺紋接頭用于焊接的端面均設有用于容納摩擦焊接產(chǎn)生的內(nèi)飛邊的環(huán)狀凹槽，使得中空桿體和兩個中空螺紋接頭的中空結(jié)構(gòu)不受內(nèi)飛邊的影響，保證了鉆桿整體的通透性能。

環(huán)狀凹槽5的寬度優(yōu)選為8-10mm，既不影響端部的鋼結(jié)構(gòu)性能，又有充分的空間容納內(nèi)飛邊。

結(jié)合圖5，詳細說明本實用新型的一個具體實施例，但不對本實用新型的權(quán)利要求做任何限定。

如圖5所示，一種用于頂沖式打炮眼鉆機的鋼鉆桿，包括中空桿體1、中空螺紋接頭一2和中空螺紋接頭二3，中空螺紋接頭一2和中空螺紋接頭二3的硬度均高于中空桿體1的硬度，中空螺紋接頭一2和中空螺紋接頭二3分別摩擦焊接于中空桿體1的兩端，中空桿體1的兩端端面、中空螺紋接頭一2與中空桿體1焊接的一端端面和中空螺紋接頭二3與中空桿體1焊接的一端端面均具有用于容納摩擦焊接產(chǎn)生的內(nèi)飛邊的向內(nèi)倒角6。

將原有的整體成型的鉆桿改為由三部分組成，分別是中空桿體和兩個中空螺紋接頭，并且兩個中空螺紋接頭的硬度高于中空桿體的硬度，然后利用摩擦焊接的方法將三者連接，中空螺紋接頭的硬度高于中空桿體的硬度使得中空螺紋接頭不易斷裂且耐磨，利用摩擦焊接的方法將中空螺紋接頭與中部桿體連接，使得中空螺紋接頭與中部桿體的連接處不易斷裂，同時中空桿體和兩個中空螺紋接頭用于焊接的端面均設有用于容納摩擦焊接產(chǎn)生的內(nèi)飛邊的向內(nèi)倒角，使得中空桿體和兩個中空螺紋接頭的中空結(jié)構(gòu)不受內(nèi)飛邊的影響，保證了鉆桿整體的通透性能。

上述兩個實施例中，需要注意的有：

(1)中空螺紋接頭一2和中空螺紋接頭二3的螺紋結(jié)構(gòu)可以為結(jié)構(gòu)相同的外螺紋，即均為公接頭。公接頭與中空桿體焊接的一端，其外徑和中空結(jié)構(gòu)均與中空桿體相同(圖3至圖5中均屬于這種情況)。

(2)中空螺紋接頭一2和中空螺紋接頭二3的螺紋結(jié)構(gòu)也可以一個為外螺紋，一個為內(nèi)螺紋，且外螺紋與內(nèi)螺紋相匹配，即一個為公接頭，一個為母接頭。當為公接頭時，公接頭與中空桿體焊接的一端，其外徑和中空結(jié)構(gòu)均與中空桿體相同；當為母接頭時，母接頭與中空桿體焊接的一端，其外徑和中空結(jié)構(gòu)均與中空桿體相同(如圖6所示)。

(3)中空螺紋接頭一2和中空螺紋接頭二3的長度優(yōu)選為180mm—250mm。太長或太短均不利于中空螺紋接頭與中空桿體1的焊接。

(4)中空桿體1的硬度優(yōu)選為HRC30-45，最佳硬度為HRC40，既保證剛性又具有一定的韌性。

(5)中空螺紋接頭一2和中空螺紋接頭二3的硬度優(yōu)選為HRC40-60，最佳硬度為HRC50，既保證剛性又具有一定的韌性。

(6)中空桿體1的材質(zhì)可以為22SiMnNiCrMo或其他類似材質(zhì)，中空螺紋接頭一2和中空螺紋接頭二3的材質(zhì)可以為20CrMnTi或其他類似材質(zhì)。

(7)中空桿體可以為圓桿也可以為六棱桿。如果是圓桿，桿體外徑優(yōu)選為39mm、46mm、52mm、60mm或87mm；如果是六棱桿，桿體外徑優(yōu)選為28mm、32mm或35mm。

(8)中空桿體和中空螺紋接頭的中空孔的橫截面最好為圓形。中空孔的孔徑范圍為8-30mm。

綜上所述，本實用新型具有以下優(yōu)點：

本實用新型將原有的整體成型的鉆桿改為由三部分組成，分別是中部桿體和兩端的中空螺紋接頭，并且兩端的中空螺紋接頭硬度高于中部桿體硬度，然后利用摩擦焊的方法將三者連接，中空螺紋接頭硬度高于中部桿體硬度使得中空螺紋接頭不易斷裂且耐磨，利用摩擦焊的方法將中空螺紋接頭與中部桿體連接，使得中空螺紋接頭與中部桿體的連接處不易斷裂，同時中空桿體和兩個中空螺紋接頭用于焊接的端面均設有用于容納摩擦焊接產(chǎn)生的內(nèi)飛邊的凹陷結(jié)構(gòu)，使得中空桿體和兩個中空螺紋接頭的中空結(jié)構(gòu)不受內(nèi)飛邊的影響，保證了鉆桿整體的通透性能。

可以理解的是，以上關(guān)于本實用新型的具體描述，僅用于說明本實用新型而并非受限于本實用新型實施例所描述的技術(shù)方案。本領域的普通技術(shù)人員應當理解，仍然可以對本實用新型進行修改或等同替換，以達到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。