宽叶片螺旋钻杆加工工艺论文

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1宽叶片螺旋钻杆加工工艺技术研究

目前重庆院设计的宽叶片螺旋钻杆外径尺寸为Φ73、Φ89，长度尺寸为550、600、800、1000、1500。以使用量最大的63ZGLL73×1000宽叶片螺旋钻杆为例，进行具体的加工工艺技术研究。63ZGLL73×1000宽叶片螺旋钻杆由63ZG1000光钻杆在外圆绕制了螺旋叶片，通过双面焊将螺旋叶片与钻杆固定。

1.1叶片下料工艺

根据Φ63宽叶片螺旋钻杆的订单数量，确定叶片的下料方式有2种：一类是小批量生产螺旋钻杆，叶片采用剪板下料法；二类是大批量生产，叶片采用钢带开模法。具体加工工艺流程如下所示：小批量：剪（剪钢板）→校直→剪斜角→对接焊→预弯→待焊大批量：剪（将钢带一分为二）→剪斜角→预弯→待焊

1.1.1叶片小批量加工

根据上述叶片生产流程图可知，当采用小批量生产时，需要考虑以下因素：①剪板下料需要保证叶片的宽度尺寸20，上偏差为+0.5，下偏差为0，剪切面与宽度方向基本垂直；②叶片剪切后发生了弯曲、扭曲变形，需校直，采用卷板机校直；③因剪板机行程的影响，1000mm、1500mm长的宽叶片螺旋钻杆其叶片下料尺寸均在3m以上，超出机床行程，故叶片分段剪切后需采用对接焊满足加工需要；④小批量生产宽叶片螺旋钻杆，为便于绕制螺旋叶片，叶片端头需使用预成型工装预弯。

1.1.2叶片大批量加工

大批量生产螺旋钻杆，叶片采用钢带开模法，该方法的优点是：①可以根据需要定制叶片宽度及长度尺寸；②宽度及长度尺寸精确；③叶片平直；④避免了剪切产生的加工硬化。

1.2螺旋叶片绕制工艺技术研究

经过对宽叶片螺旋钻杆外形结构的分析和实验论证，得出下述螺旋叶片绕制加工工艺流程，满足加工需要，即：绕制螺旋叶片→切除（多余叶片）。

1.2.1绕制螺旋叶片

根据63ZGLL73×1000宽叶片螺旋钻杆外形结构，螺距P=80，分析可知采用车床上绕制螺旋叶片，要控制螺旋叶片的成型、螺距、叶片的贴合度，可通过以下工装来控制。

1.2.2切除（多余叶片）

因绕制螺旋叶片后出现了多余的叶片，为了不影响后续工作，故需切除，通过比较分析，选择砂轮机打磨。打磨要求：①打磨面基本与钻杆外圆垂直；②防止打磨到钻杆；③保证距公接头端面尺寸9mm。

1.3螺旋叶片组合焊接工艺研究根据前期的准备工作及现场工艺性试验，确定组合焊接工艺路线如下：除锈→自动焊接→补焊。

1.3.1除锈

通过前期的试制工作，发现自动焊接螺旋叶片时，焊缝在钢管外圆侧成形差、咬边严重。通过分析实验验证，发现将钢管外圆表面除锈后焊缝成形良好，目前有以下两种方案可以除锈。将待加工钻杆通过同型号公扣在焊接变位机上固定，脚踏开关旋转主轴，工人手持角磨机打磨叶片两侧焊道，要求焊道宽度在5-6mm，钻杆外圆表面的铁锈除尽即可。通过该方案的试制，在自动焊接的过程中，焊缝成形很好，无咬边等焊接缺陷产生，故采用本方案对钻杆焊道除锈。

1.3.2自动焊接螺旋叶片

根据以往外协单位生产及矿上使用情况，通过手工电弧焊接螺旋叶片，焊接生产效率低、焊缝咬边严重、钻杆断裂事故较多，在这种产品质量不稳定的情况下，为了提高生产效率及控制产品质量，开发了宽叶片螺旋钻杆叶片焊接专机，此工艺方法比手工焊接效率提高5倍以上。宽叶片螺旋钻杆焊接专机主要组成部分为：C618普车结构、数控部分、焊接工装、弧焊电源、送丝机构、焊炬、供气系统等组成。

2结语

通过研究宽叶片螺旋钻杆的加工工艺，对试制的钻杆进行金相组织分析、断裂分析及现场工艺性试验，结果表明：钻杆的试制工艺合理，抗扭强度达到了设计要求，采用车床绕制螺旋叶片后进行自动焊接工艺流程加工的钻杆抗扭强度更高，性能更加稳定，钻杆在钻进松软煤层时钻进效率更高，使用效果更好。

作者:蒋开勇单位:中煤科工集团重庆研究院有限公司