[发明专利]一种有利于减小加工难易程度的喷嘴加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油开采设备的加工工艺，特别是涉及一种有利于减小加工难易程度的喷嘴加工工艺。

背景技术

20世纪40年代末喷射钻进技术的出现是是有钻进技术的一场革命，使钻进速度上了一个台阶。1949年美国首次在钻头体上试用小喷嘴，1955年在钻头设计时采用喷嘴组合系统，从此，喷嘴式钻头水力学应运而生，人们认识到钻头水力参数是影响机械钻速的主要因素：1973年美国Exxon公司试验发现当喷嘴压降为104MPa时，连续性射流可以冲击破碎70%-80%所钻岩石，机械钻速提高2-3倍；20世纪80年代末，Flow Drill公司研制的双通道管柱超高压射流辅助钻进系统机械钻速比常规钻井提高1.2-2.1倍。由此可见，钻井用喷嘴在石油钻探生产中对钻井速度的影响发挥着不可替代的作用。

现有技术中喷嘴的工作压力均为高压或超高压，喷嘴的机械强度为影响喷嘴寿命的直接因数。现有技术中喷嘴的机械强度除采用高强度材料作为保证外，喷嘴在加工制造中合理的加工工艺也直接影响到最后产品的性能，进一步优化喷嘴的加工工艺有利于减小石油开采设备的故障率、提高钻探效率、减小钻探成本。

发明内容

针对上述现有技术中现有技术中喷嘴的机械强度除采用高强度材料作为保证外，喷嘴在加工制造中合理的加工工艺也直接影响到最后产品的性能，进一步优化喷嘴的加工工艺有利于减小石油开采设备的故障率、提高钻探效率、减小钻探成本的问题，本发明提供了一种有利于减小加工难易程度的喷嘴加工工艺。

针对上述问题，本发明提供的一种有利于减小加工难易程度的喷嘴加工工艺通过以下技术要点来达到发明目的：一种有利于减小加工难易程度的喷嘴加工工艺，包括以下步骤：

A）毛坯锻造；

B）热处理；

C）机械加工；

所述步骤C）位于步骤B）之前，所述步骤C）包括在不同车床上顺序进行的机械粗加工、机械半精加工，所述步骤A）中，毛坯采用的材料为45#钢，锻造温度范围为875℃-1025℃，锻造热源采用反射炉；所述步骤B）包括淬火和淬火后的回火；

还包括设置在步骤C）之后的表面硬化步骤D)，所述表面硬化步骤为等离子表面硬化处理，所述等离子表面硬化处理的参数为：氩气的纯度为99.9%以上，气流量在0.3-0.45L/min之间，电流范围在55A-58A范围内；

还包括设置在步骤D）之后的机械精加工步骤E)。

更进一步的技术方案为：

所述步骤A）中在锻造之前还包括毛坯预热步骤，所述毛坯预热步骤为将为室温的毛坯加热至200℃-350℃。

所述步骤B）中淬火温度范围为820℃-850℃，淬火采用油冷的快速冷却方式；

所述回火的火热温度范围为570℃-600℃，且回火温度保持时间不少于3小时，冷却方式为炉冷或沙冷。

所述机械粗加工、机械半精加工均包夹具和刀具选择，所述夹具为三抓自定心卡盘，所述刀具为硬质合金车刀和硬质合金镗刀。

所述硬质合金车刀为可换位车刀。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明工艺简单，通过将喷嘴的材质选取为45#钢，并针对上述材料通过有限次试验得到最佳的锻造温度范围，使得本发明工艺可通过选用成本低廉且便于得到的材料，通过合理的工艺得到满足强度要求的喷嘴，相对于现有技术，有利于减小喷嘴的生产成本。

2、锻造热源采用反射炉的工艺设计，使得本发明提供的工艺路线便于得到金相组织规则的喷嘴，相对于现有喷嘴加工路线，有利于喷嘴的产品质量。

3、通过设置的步骤D），可使得采用本工艺得到的喷嘴表面形成超细化板条状马氏体组织，且该组织的厚度可达到0.40mm，喷嘴表面的硬度值可由通过淬火得到的硬度值600HV提升至800HV，且通过淬火和步骤D），喷嘴表面高硬度金相变化均匀，在得到高硬度表面的同时，采用本工艺制得的喷嘴还具有表面硬化层不易脱落的优点。

4、相对于现有技术中采用的热处理后再进行机械加工的制造工艺，本发明提供的工艺将以上两种工艺顺序互换，而喷嘴最后的尺寸通过最终进行的步骤E）得以保证，这样，消除了由于热处理形成的喷嘴表面硬化层对机械加工效率的影响，同时，以上步骤B、）C）、E）的工序安排，可减小在进行步骤C）和E）时对喷嘴表面硬化层的剥离量，有利于喷嘴产品的质量。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明的结构不仅限于以下实施例。

实施例1：